噴砂水射流解堵技術(shù)在大斜度井中的應(yīng)用

孔凡楠

遼河油田鉆采工藝研究院 遼寧盤錦 124010

1 解堵機(jī)理

1.1 低頻旋轉(zhuǎn)液壓波

當(dāng)工具入井時(shí)，轉(zhuǎn)速為100-400r/min，在井筒內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)水力擾動(dòng)波。這種低頻旋轉(zhuǎn)液壓波作用于地層井附近，逐步放松和脫落的機(jī)械雜質(zhì)和堵漏材料沉積形成孔隙，使儲(chǔ)層孔隙通道，分散在液體，并沖走了旋風(fēng)，以疏?？紫锻ǖ篮颓宄氯牧稀Ｍ瑫r(shí)，在這種低頻旋轉(zhuǎn)水波的反復(fù)作用下，地層巖石產(chǎn)生疲勞微破裂網(wǎng)絡(luò)。隨著水力波的加深，裂縫不斷擴(kuò)展和延伸[1]。

1.2 空化噪聲（超聲波）

自由振動(dòng)空化噴嘴產(chǎn)生高頻振蕩射流，伴隨高頻、強(qiáng)輻射和深穿透空化噪聲，頻率可達(dá)10khz。研究發(fā)現(xiàn)，空化噪聲分布在0-100khz 范圍內(nèi)，且存在極值。通過(guò)改變空化物體的壓力、速度和形狀，可以改變空化噪聲的譜分布和強(qiáng)度。氣穴噪聲可產(chǎn)生8．6-124 倍的噴射壓力和瞬時(shí)數(shù)千攝氏度的高溫。一方面，這種高頻超聲有助于緩解堵塞。另一方面可以改變?cè)偷姆肿咏Y(jié)構(gòu)，降低原油的粘度，降低巖石與油水界面之間的表面張力，從而提高原油的流動(dòng)性，提高原油采收率。

2 技術(shù)原理

高壓水射流深穿透技術(shù)是在高壓水射流破巖技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種用于井旁污染控制和堵漏的新技術(shù)。噴砂水射流工具主要由噴槍、噴嘴、復(fù)位和運(yùn)動(dòng)部件組成。整套工具通過(guò)油管連接到所需位置。地面壓裂泵開啟30-40MPa，摻入6%，0．3-0．6mm粒徑壓裂砂水漿。通過(guò)井下油管噴槍，連續(xù)噴射多股高速磨料射流噴嘴，對(duì)套管直接刺穿的水泥環(huán)進(jìn)行腐蝕切割。最終使地層巖石減少，同時(shí)，在高壓作用下，移動(dòng)裝置中的活塞向下移動(dòng)，帶動(dòng)噴嘴以3-5mm/min 的速度沿軸線移動(dòng)200mm，形成若干條寬度為12-15mm 的清潔液道，在井底附近噴出高度為200mm，深度為1000-1500mm。污染區(qū)滲透形成高分流區(qū)。另一方面，在砂漿射流的強(qiáng)烈沖擊下，地層巖石被沖擊破碎，形成新的微裂縫網(wǎng)絡(luò)，與天然裂縫或孔隙連通，從而提高地層電導(dǎo)率，達(dá)到解堵、增產(chǎn)、增注的目的。工作液中的防膨穩(wěn)定劑能有效地抑制粘土礦物的水化膨脹和分散遷移，防止對(duì)地層造成新的傷害。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 選井條件

（1）固井質(zhì)量差或靠近水層的夾層薄，特別是固井質(zhì)量差或靠近水層的油水井，特別是采取了其他層狀改造措施，易造成層間竄流的油水井。

（2）低滲透儲(chǔ)層，排水面積小，儲(chǔ)層能量難以充分釋放。

（3）在鉆井、完井、采油、作業(yè)、注水等過(guò)程中，因注水措施不當(dāng)而受到污染的油水井、水井。

3.2 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)巖性、物性、堵塞類型和敏感性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，如酸敏感性、水敏感性和速度敏感性，建設(shè)制定設(shè)計(jì)原則是：

（1）設(shè)計(jì)原則確定根據(jù)皮膚系數(shù)，堵塞類型和儲(chǔ)層程度和施工泵壓和有效噴砂時(shí)間設(shè)計(jì)。

（2）對(duì)于含有蒙脫石等水敏礦物的儲(chǔ)層，應(yīng)在工作液中加入抗溶脹穩(wěn)定劑，以提高工作液與地層的相容性，抑制粘土膨脹。

（3）對(duì)深層高壓儲(chǔ)層的選擇進(jìn)行了討論。

（4）為防止地層塌陷，應(yīng)先進(jìn)行化學(xué)防砂預(yù)處理，然后高壓噴砂水射流深貫防止地層塌陷。

（5）施工過(guò)程中，確保泵的壓力滿足設(shè)計(jì)要求，施工過(guò)程中泵不停機(jī)；當(dāng)需要停泵時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行大位移反洗，防止地下管柱被沙卡住[2]。

3.3 施工工藝

①采用人工洗砂技術(shù)，防止灰分在鉆底積聚；②人工洗砂技術(shù)；③泵對(duì)地管的試驗(yàn)壓力為50MPa，無(wú)滲漏、滲漏合格；④啟動(dòng)泵向地層水注入活性劑、抗膨脹劑等化學(xué)藥劑。當(dāng)泵壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)加砂，加砂率約為6%，注砂時(shí)間為20-35min；⑤根據(jù)儲(chǔ)液器的厚度，通過(guò)拋球打開兩級(jí)噴嘴；⑥射流施工完成后，反洗井將射流沖擊產(chǎn)生的砂、雜物排出；⑦拔出所有噴射施工管柱，用裸管將砂沖至灰面或人工井底部，然后沖入完井管柱。

3.4 應(yīng)用實(shí)例

在遼河油田的兩口井應(yīng)用高壓噴砂- 水射流深滲透技術(shù)，增產(chǎn)注采效果明顯，有效收率達(dá)100%。3．4．1 盈盈17-23 井注水段為1963．6-1964．6m，滲透率為48．4×10-3m2，孔隙度為21．5%，頁(yè)巖含量為17．1%，有效厚度為1m。由于儲(chǔ)層物性差，水泥塞過(guò)程中水泥污染嚴(yán)重，地層啟動(dòng)壓力大，油壓35MPa，日注水量25m3，吸水能力差。8 月，采用高壓噴砂深貫技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了封堵。噴三對(duì)孔，油壓22Mpa，日注水量增加到142m3，啟動(dòng)壓力降低到13．8mpa，吸水能力大大提高。12 月底有效期限138D，累計(jì)注量11675m3。目前，該井仍處于良好的吸水狀態(tài)。11-102 井生產(chǎn)段為3104-3110m，滲透率為36．4×10-3，孔隙度為19．1%，頁(yè)巖含量為13．5%，有效厚度為6m。生產(chǎn)22 天后，由于液體供應(yīng)不足，產(chǎn)量降至零。根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和地質(zhì)資料分析，認(rèn)為井底附近存在封堵、儲(chǔ)層滲透率低、流體流動(dòng)阻力大、儲(chǔ)層能量釋放困難等問(wèn)題。高能氣體壓裂已經(jīng)完成，但并不如預(yù)期的那樣。3 月進(jìn)行深貫噴砂除堵。噴6 對(duì)孔，增加泄漏面積。日產(chǎn)液13m3，日產(chǎn)油10．5t，含水率19．2%。增油效果非常顯著。截至2002 年底，累計(jì)增產(chǎn)1659 噸。油井仍在正常工作[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

該井下噴砂工具定位準(zhǔn)確，誤差小于0．1m，可用于其他措施難以實(shí)施的低滲透薄油層的改造和處理。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有針對(duì)性。對(duì)于較厚的地層，可采用多級(jí)噴砂工具實(shí)現(xiàn)同一管柱內(nèi)多對(duì)切割接頭的深度穿透。根據(jù)封堵類型、封堵程度和儲(chǔ)層物性的不同，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)井下水力參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，充分發(fā)揮該技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)。采用輕質(zhì)、與地層相容性好、粘度低的工作液，有利于地層巖石的侵蝕，提高驅(qū)堵效果。高壓噴砂水射流深侵技術(shù)可以擴(kuò)大油水井的有效半徑，增大滲透面積，提高油水井的完好性，降低流體流動(dòng)阻力，通過(guò)穿透近井污染區(qū)域，達(dá)到增產(chǎn)增注的效果。高壓噴砂深鉆技術(shù)作為一種新型的儲(chǔ)層改造技術(shù)，具有施工簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、成功率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。在低滲透油藏開發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。