水平井冲砂管柱及方法的改进
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一、引言油气田勘探开发需要前期进行有利区定位,在背斜高处进行井位部署,并在钻井工程的技术指引下运用水平井、定向井等多种工艺手段提高储层钻遇率,全面提升产能。
众所周知,油气藏储层多为砂岩,且地层格架由油、气、水等多重物质填充。
钻井过程中如若钻井液密度控制不利,钻井参数波动,或者起下钻激动压力过大会不同程度损坏地层格架,导致井垮、井漏和储层污染。
此外还会在后续的完井作业和开采过程中带来地层出砂的问题,严重影响油气田正常生产。
裸眼水平井凭借着其储层钻遇率高、初始产能大等多方面优势被广泛运用,但是出砂问题导致的工具串被埋和抽油泵砂卡等现象严重影响后续生产,如何进行防砂、冲砂是首先要解决的问题。
本文依据作者多年相关工作经验展开系统分析,重点针对防砂管内冲砂技术展开相关探讨,为同行提供开创性意见。
二、裸眼水平井冲砂难点在水平井冲洗过程中,沙子或砾石向防砂管中的迁移是非常复杂的过程。
迁移状态受清洗方法,泵清洗参数,清洗介质,多种流体物理特性,清洗接头和砂粒的影响。
受尺寸,形状,输沙密度等许多因素的影响,很难准确地描述地层砂的瞬时迁移状态。
不同的洗砂方法有其自身的问题和困难,主要如下:1.以正循环方式冲洗沙子。
工具前端的冲击力穿过砂桥,将一部分沉淀的沙子推向波形“脚趾端”,而另一部分沉积物达到类似于斜抛的初始速度,沿偏心环形空间方向呈B波的水平方向“后跟”返回,从防砂管的小环到外壳的大环,返回速度急剧下降。
偏心环速度不均匀会导致地层砂在孔段中重新形成砂床,从而很容易引起冲洗导致的不同程度砂卡。
2.以反向循环方式洗砂。
在相同的泵速条件下,在地层中产生的正压差较大,即地层的损失增加。
如果滤网损坏,地层中的一些沙子会重新塞入裸眼的井眼环中,同时冲洗液会泄漏并污染储层。
一旦泵停止并且连接了单个冲洗接头,地层中的压差将导致裸眼孔环中的沙子反向返流到防砂管中,这将为下一次施工带来潜在的风险。
同样,反向循环洗砂应改变万能防喷装置以适应钻具的不同组合要求,不同的钻具会不同程度磨损防喷装置的橡胶芯,即使用旋转防喷装置,也很容易损坏密封或橡胶缓冲块。
浅谈水平井冲砂随着油田的不断开发,水平井的大量出现,也相应产生了需要进行修井作业的水平井。
冀东油田由于其地理环境影响,水平井占了较大的地位,类型有:常规水平井、侧钻水平井、大斜度水平井、分支井、鱼骨型分支水平井。
大修一队在水平井冲砂方面,取得了不少的实践经验,也给我们对各种水平井冲砂理论进行了验证和充实。
不管是任何水平井,都是由造斜工具不断造斜产生的,可以看作是多个不同井斜角变化的多边形组成的,这是它们的特点。
受重力影响,这类井的井筒出现问题后比直井要更加严重,更加复杂,需要在多环节上技术把关,才能恢复该类油井的正常生产。
这类井井筒出现的问题有如下特点:(1)受重力作用,油层砂粒更易沉积于井筒,形成长井段的“砂床”,严重时形成砂堵井眼。
(2)井内施工管柱紧贴油层套管底边,管柱受“钟摆力”和摩擦面积大的双重作用,更易形成卡钻。
(3)摩擦效应随着井眼曲率及井斜的不断增大而增加,钻压有很大一部分与井壁的摩擦力抵消了,不易确定作用在井下工具上某一时刻真正的钻压值。
(4)无论修井液携砂能力多么强,总有部分砂粒在上返途中留在井壁底边,致使摩擦面积的增大,导致井况复杂。
(5)当管柱与油层套管的筛管井段或射孔井段静止接触时,还有可能发生粘附卡钻。
一、砂柱或砂床的形成及特点(1)沉积物主要是地层砂、修井液中的固相颗粒以及施工作业后遗留的固相沉积(如钻水泥塞后的灰屑、油管内外的铁锈等)。
(2)地层砂随着地层流体流入井筒并重新沉降形成砂床。
(3)筛管完井的井沉积物主要是地层砂及修井液、暂堵剂等残留物。
二、冲砂的特点(1)沉积时间长的砂柱或砂床,需要较大的排量及钻压才能够冲动砂子。
如果沉积时间过长,还需要用钻头或者刮刀搅散沉砂。
实例:XXXX井,水平段长410m,最大井斜91.01度,井段为1844.6-1852m,13.4m/3层,用活性水15方反循环冲砂,泵压3MPa,排量400L/min,井段1823.90-1840.39m,进尺16.49m,冲下φ73mm加厚油管2根,返砂0.19方,加压5吨无效,分析砂粒粘结比较结实,决定下钻钻松该井段砂子后再进行冲砂,下φ116mm三牙轮钻头+φ100mm螺杆钻,遇阻深度1840.39m,用活性水150方正循环钻铣,泵压3MPa,排量400L/min,钻压12MPa,井段1840.39-1998.5m,进尺158.11m,钻下φ73mm加厚油管17根,返砂1.9方。
目前,水平井冲砂主要有两个难题:其一是长井段地层漏失严重导致冲砂作业不成功,其二是水平段底部容易残留部分地层砂冲不干净,造成后期下入管柱遇阻或遇卡。
针对以上问题,现场采取的技术对策有:1、采用连续冲砂管柱,用泡沫冲砂液大排量(大于800L/min)施工;2、冲砂管柱底部带喷射式喷头或涡流冲砂装置,配合高粘冲砂液和较高排量,增加携砂能力;3、对长井段地层漏失严重水平井,挤入油溶性暂堵剂,采用分段冲砂管柱施工;4、应用冲防一体化施工管柱,确保防砂管柱顺利下到设计位置。
水平井冲砂,目前主要依靠连续油管+合理的管柱串冲砂水平井冲砂携砂液体是很重要的,套管内径越大;水平段越长需要携砂液体的技术要求越高,特别是低压层系还要做好防漏,本人认为:连续油管+ 旋转工具+ 适当粘度的可循环防漏泡沫液(泡沫液可重复利用)既可以携砂,又可以防止漏失污染地层在我们这里用过泡沫负压冲砂技术,见到一定效果!我们现在使用的也是连续油管+旋转工具+特殊冲砂携砂液(防止井壁坍塌、增大携砂能力的冲砂液)负压联合冲砂、解堵技术简介一、概况该技术主要针对低压油井冲砂不彻底、冲砂冲不出、冲砂时污染油层,影响油井正常生产而研制的新的冲砂、解堵技术。
冲砂过程中泥浆及细粉砂随冲砂液进入地层近井地带,并逐渐沉积在孔吼中,对油层造成堵塞,形成瓶口和反瓶口效应,既向油层漏失时阻力小容易进入,从油层产出时阻力大,排出较难。
这种堵塞在小压差生产条件下,短期内难以消除,造成油井近井地带堵塞,影响油井产能正常发挥,同时下泵生产时随机性随产出液流到井筒造成卡泵,影响油井正常生产。
负压联合冲砂、解堵技术可以有效地解决这一问题。
二、技术原理该工艺主要由特种封隔器、联合冲砂装置、高压井口自封和套管水力喷射泵等四部分组成。
施工时将特种封隔器、联合冲砂装置、特制套管水力喷射泵依次下入井内,安装高压井口自封。
冲砂过程中,冲砂液按一定比例进入射流泵喷嘴做动力液,在喷嘴附近形成低压区,射流泵对其上的液柱压力起到接力作用,使地层受到的压力远远小于油层的静压,有效地防止了冲砂液的漏失,防止了泥浆及细粉砂进入油层。
A lot of fatigue in life is because we chased ourselves for too long. We can't change our lives, but we can brightenour mood.整合汇编简单易用(页眉可删)浅析冲砂作业应采取的措施和对策前言目前中原油田处于开发中后期,由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理,以及措施不当造成油井出砂,油井出砂后,如果井内的液流不能将出砂全部带至地面,井内出砂逐渐沉淀,砂柱增高,堵塞出油通道或掩埋油层,使油井减产甚至停产。
为满足地质要求,必须采取措施消除积砂,作业现场通常采取水力冲砂。
但是,在冲砂过程中由于种种原因很容易卡钻,造成井下砂卡事故,使井况复杂化,为了有效预防砂卡事故的发生,提高冲砂施工的成功率,就其原因及预防措施进行阐述。
关键词:冲砂井漏暂堵卡钻新工艺一、冲砂的基本原理冲砂就使用高速流动的液体将井底的砂子冲散,并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面的工艺过程。
(一)探砂面探砂面是下入管柱实探井内砂面深度的施工。
通过实探井内的砂面深度,可以为下步冲砂施工提供参考依据,也可以通过实探砂面深度了解地层出砂情况。
如果井内砂面过高,掩埋油层或影响下步施工,就需要进行冲砂作业。
1、探砂面施工可以用两种方式来完成,一种是管柱硬探砂面,分为加深原井管柱探砂面和起出原井管柱下入探砂面管柱探砂面两种方法,另一种是由测试车进行磁定位软探砂面。
2、管柱硬探砂面需准备笔尖(内置刮刀、Φ95mm套铣头)、油管,拉力计(指重表)必须灵敏好用,严禁带通井规、封隔器等大直径井下工具探砂面和冲砂。
3、当油管或下井工具下至距油层上界30m或预计砂面深度以上30m时,下放速度应小于1.2m/min,以悬重下降10~20KN时为探到砂面,复探两次。
2000m以内的井深误差应小于0.3m,2000m以上的井深误差应小于0.5m。
作业冲砂施工问题分析与解决策略油水井出砂后,如果井内的液流不能将砂带出地面,井内砂子逐渐沉淀,砂柱增高,堵塞出油通道,增加流动阻力,油井减产或停产,同时井下设备损坏造成砂卡。
在修井作业过程中,最常见的措施便是冲砂,冲砂施工容易造成卡钻井下事故。
探冲砂作业是小修作业必备工序,每一口检泵井有要求探冲砂作业,在冲砂施工过程中,最常见的问题为冲砂井喷、冲砂漏、砂卡管柱卡等,针对以上冲砂常见情况,本文分析了问题原因,并提出解决措施,降低事故发生,实现提高施工成功率的目的。
标签:修井作业;冲砂;井喷;冲砂漏;砂卡;解决措施在生产过程中,由于地层胶结疏松或油井工作制度不合理,以及措施不当造成油井出砂。
油井出砂后,如果井内的液流不能将砂子全部带出地面,井内的这些砂子就会逐步沉积,使砂柱增高,堵塞出油通道,增加油流阻力,史油井减产甚至停产,同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故,因此,必须积极采取措施及时清除沉沙,目前常用方法的是水利冲砂。
1常用的术语1.1冲砂:就是利用高速流动的液体将井底的砂子冲散,并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面的过程。
1.2正冲:冲砂液沿冲砂管向下流动,在流出冲砂口时以较高的流速冲散砂堵,被冲散的砂子和冲砂液一起沿冲砂管与套管的环形空间返至地面。
1.3反冲:与正冲相反,冲砂液由套管和冲砂管的环形空间进入,被冲起的砂子随同冲砂液从冲砂管返至地面。
2冲砂喷时的处理在冲砂过程中,特别是冲开高压油层或高压气层时,由于油层砂埋时间长,聚集了较大的能量,突然冲开后地层能量突然释放,平衡地层压力的井筒液柱压力与地层压力迅速失去平衡,造成地层内的高压流体推动井内液柱迅速上升,井口失去控制造成井喷。
针对冲砂过程中发生的此类现象,必须引起足够的重视,否则将会酿成重大事故。
2.1井史调查:冲砂前,必须对井史进行全面的调查,对本井所有层段的原始地层能量、地层压力系数、有没有井喷史、本层段相邻井有没有井喷史、与本层段注水井注水压力、注水状况等数据做好详细的记录,做到心中有数,方可进行冲砂作业。
水平井冲砂技术的改进与应用1 概述水平井以油层渗流面积大、产出率高的特点,在油田开发中获得越来越广泛的应用,从2004年开始,水平井、侧钻水平井作为老油区改造的重要措施之一获得了规模应用。
锦州采油厂在97年6月就钻成了辽河油田第一口侧钻水平。
2001年我厂在锦27块西部成功完钻了锦27-平1井,从此步入了水平井新的应用领域。
但是,由于水平井井身结构的特殊性,给油井维修作业带来了一定的困难,尤其是出砂水平井,致使油井停产、利用率低,严重地影响了油田的正常生产。
2 水平井井身结构及冲砂技术现状2.1水平井井身结构水平井的典型结构如图1所示,从上到下大体上可以分为垂直段、造斜段、稳斜段、水平段四个部分。
垂直段的井身结构与普通直井相同,造斜段一般采用将带有伸缩接头和循环接头的小套管用悬挂器支撑在垂直段的套管上,水平段采用裸眼完井后下入防砂管投产。
2.2 水平井冲砂技术现状①水平井的积砂特点目前锦州油田部分水平井段均为上翘式,油层出砂后,砂子随产液进入井筒,较大颗粒的砂子首先沉降在水平段的低位形成砂床,较小颗粒的砂子随产液进入垂直井段后,由于过流面积增大造成流速下降,使得部分砂粒进一步沉降,在造斜段处形成砂桥。
产液携砂造成抽油泵磨损、砂卡,管柱砂卡,砂埋油层,导致油井无法正常生产。
②水平井冲砂存在的问题对比直井和一般的定向井、丛式井,水平井冲砂明显具有复杂性和特殊性。
油井积砂后,一般采用水力冲砂的方法将井筒中的沉砂冲散,然后悬挂器位置:技套鞋以上50m图1 典型水平井井身结构图将携砂液循环到地面上。
用常规水力冲砂技术解决水平井砂害,通常会遇到以下几个难题:一是冲砂管柱下放、上提过程中遇阻,冲砂管柱地面显示交替载荷变化大难以判断井下状况;二是冲完一根管柱停泵接单根过程中,砂上返过程中易在井斜大的部位重新堆积造成砂卡堵的现象,严重的引起油井大修;三是采用常规冲砂笔尖,冲砂管柱进入水平段后,冲砂液易在流动阻力小的上部形成循环通道,下部的砂床难以清理干净;四是老油区的地层压力普遍较低,水平井的油层裸露面积又大,水力冲砂过程中冲砂液携砂漏入地层,无法将砂子带出井筒,油井投产后漏入地层的砂子随产液重新进入井筒,不但造成反复冲砂,而且冲砂液的漏失会造成储层伤害。
水平井冲砂作业技术研究发布时间:2022-04-01T06:59:37.854Z 来源:《科学与技术》2021年第32期作者:袁雄标[导读] 水平井井筒出砂严重影响井筒正常生产,传统方法冲砂时,冲砂管柱接单根必须停泵,由于地层亏空严重,导致返排率极低、污染储层,同时存在卡钻的井下风险。
袁雄标中石化华北油气分公司采油一厂陕西咸阳 712000摘要:水平井井筒出砂严重影响井筒正常生产,传统方法冲砂时,冲砂管柱接单根必须停泵,由于地层亏空严重,导致返排率极低、污染储层,同时存在卡钻的井下风险。
如何选择恰当的技术提高水平井冲砂作业返排率,对提高水平井长周期生产稳定具有重要意义。
关键词:油层出砂;负压旋流;连续冲砂前言水平井可大幅提高单井产量和原油采收率,在各采油厂应用十分普遍。
然而由于水平井井身结构的特殊性,随着开采的进行,地层砂更易进入井筒,在井筒底部形成砂床甚至可能堵塞井眼,导致设备磨损及产量下降。
因此,水平井冲砂洗井效果直接影响其产能和开采成本,水平井的修井作业施工难度大,突出反映在冲砂工序上。
1井筒出砂的危害1.1井筒故障多近些年通过统计分析水平井维护性作业得出其中因出砂造成的凡尔磨损漏失、活塞卡、泵筒拉伤、眼管堵等问题占据了检泵井次约25%的比例。
1.2冲砂成本高相比较定向井冲砂,水平井冲砂时间长、费用高,难以适应新形势下采油厂生产作业降本提质增效的目标需要。
2水平井的冲砂难点水平井的井眼轨迹和产液中的泥砂在运移过程中受重力作用的影响,使得水平井中泥砂沉积有两个特点:一是在水平段的低位形成砂床;二是在造斜段附近形成砂桥。
水平井的井眼轨迹、井身结构和水平井的积砂特点,决定了水平井冲砂面临以下困难:冲砂管柱下放、上提过程中遇阻;接单根过程中,砂子沉降易砂卡冲砂管柱;冲砂液易在流动阻力小的水平段井眼上部形成循环通道,下部的砂床难以彻底清理干净;老油区的地层压力普遍较低,水平井的油层裸露面积又大,水力冲砂过程中冲砂液携砂漏入地层,造成反复冲砂和储层伤害。
长庆油田水平井冲砂常见问题与解决方法陈爱军;刘之的【摘要】In order to wash sand continuously and quickly, reduce the loss and protect stratum, common problems during the sand washing of horizontal wells in Changqing Oilfield, include drilling tool jamming, formation leakage and sand washing stopping, were tested repeatedly and analyzed, and the solution was proposed. The results showed that continuous sand washing and improving the sand washing fluid formula and sand washing tools could solve the problems effectively, and the schemes had a good effect in the sand washing operation of the horizontal wells in Changqing Oilfield.%为了达到快速连续冲出井筒沉砂、减少漏失和保护地层的目的,针对多年来长庆油田水平井冲砂过程中的常见问题,即冲砂过程卡钻、地层漏失以及冲不动等进行了反复试验和研究,并提出了解决方案.试验研究结果表明,采取连续冲砂、改善冲砂液配方、改进冲砂工具等方法能够有效解决上述问题,且这些方案在长庆油田水平井冲砂作业中取得了较好的应用效果.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2018(041)001【总页数】4页(P28-31)【关键词】长庆油田;水平井;连续冲砂;冲砂液;冲砂工具【作者】陈爱军;刘之的【作者单位】西安石油大学地球科学与工程学院, 西安 710000;西安石油大学地球科学与工程学院, 西安 710000【正文语种】中文【中图分类】TE926相对于竖直井,水平井在同一深度的体积要大很多,其上覆岩石的压实作用远大于周边岩石的应力作用。
水平井冲砂管柱及方法的改进【摘要】随着油田开发的需要水平井越来越多,在水平井修井作业中冲砂施工也逐步增多,现在采油五厂还几乎没有一种较成功的施工工艺,能有效的提高水平井的冲砂施工效率。
为了解决以上问题,改进了水平井冲砂管柱结构,研制加工了新型涡流工具和油套液流变向组合工具,冲砂中运用这两种工具相配合,选用合理的冲砂参数、方法,有效提高工作液的冲洗与携带能力,冲砂效率得到提高。
【关键词】水平井管柱改造冲砂工艺1 水平井沉砂、冲砂的特点1.1 水平井沉砂、冲砂的特点(1)水平井中沉积物是钻硝、油砂、修井液、完井液及其他增产措施施工后残留的固相沉积。
(2)地层砂随原油运动到井筒,沉砂附着在水平井段套管空间的下部形成沉砂床,在重力、压差作用下沉积,沉砂床发生固化。
(3)冲砂过程中沉砂床很难被破坏,冲砂液容易在套管上部空间形成“短路”,井壁上的砂很难被完全冲起。
(4)同一口井中,不同的井段作业参数不同。
(5)冲起的砂粒在大斜度井段、水平井段在重力作用下容易再次沉积,造成事故。
由于以上现象造成水平井冲砂效率低,施工难度大。
1.2 现在现场采用的主要方法(1)采用联泵大排量冲砂:此种方法一般用于正冲砂,即加大循环液的流动速度,增加修井液对井底沉砂的冲击,破坏沉砂床使砂子悬浮在工作液中随较高的循环速度的工作液返出井口。
但是由于油套环形空间流通面积较大,如果水平井段较长,在重力作用下,贴着套管下部还会形成沉砂床,影响冲砂效果,使用双泵造成了浪费。
(2)采用反循环冲砂:反循环冲砂有效的提高了循环液的携带能力,但是对井底的冲击力小,不能将吸附在井壁上的砂子完全冲起,严重影响冲砂效果,在一定条件下如果盲目加大施工排量,还会造成工作液的大量漏失,造成对地层的污染。
2 水平井冲砂管柱的改进2.1 涡流冲砂工具的研制根据水平井沉砂的特点,砂子主要沉积在水平段套管下部,紧贴在套管内壁上,施工时首先增加工作液对套管内壁的冲洗,这样才能将水平井段的砂子完全冲起,然后增加修井液的上返携带能力,实现有效冲砂施工。
水平井防砂完井过程中常见问题及对策分析刘言理(大港油田公司石油工程研究院, 天津 300280)摘要:水平井底部逆向砾石充填防砂完井技术近年来在疏松砂岩油藏及易出砂油藏开发中广泛应用。
在水平井逆向砾石充填防砂完井过程中遇到了防砂完井工具管柱下放过程遇卡遇阻下放不到预定位置、工具下放过程中桥塞提前坐封、投球憋压坐封时不起压、砾石充填装置与服务器对接不成功、砾石充填过程中充填服务器充填口处整体断裂、冲管专用吊卡开启关闭失灵、水平井空心桥塞及筛管打捞失败、挤压充填不能加入设计砂量等各种问题。
本文首先对水平井底部逆向砾石充填防砂完井工艺进行了介绍,针对现场施工工出现的问题进行了分析研究,制定了相应的解决方案和预防措施,现场施工后效果良好,各种问题发生率大大降低,为同类别的油井防砂施工提供了参考和借鉴。
关键词:水平井;砾石充填;防砂;问题;对策疏松砂岩油藏具有典型的高孔高渗物性特征,国内外多年对疏松砂岩油藏的成功开发经验表明,水平井底部逆向砾石充填防砂完井技术是实现水平井防砂稳产的有效手段,该技术在筛管外增加了砾石充填层,大大延长了油井的防砂有效期,目前砾石充填防砂技术已成为易出砂水平井的一项主要防砂技术。
但现场的施工过程中也发现了很多问题和需要改进的地方,这给施工的顺利进行造成了一定的干扰。
所以能够对这些问题正确分析并找到解决方案,保证施工成功率迫在眉睫。
1 工艺过程分析介绍水平井底部逆向砾石充填防砂完井工艺过程为:(1)用通井规进行通井、用刮削器在在坐封位置上下10m进行反复刮削3次,油管试压至35MPa。
(2)将空心桥塞、筛管和砾石充填装置等按照设计要求依次下入井内,下放过程中要求每根油管不少于1.5min。
(3)进入水平段或到达预定位置前200m工具下入速度控制在每根油管2min以内。
(4)管柱串到达位置后,大排量反循环洗井至进出口液体一致。
(5)投球,憋压,坐封,打高压丢手。
(6)起出丢手管柱,连接砾石充填服务器及设计长度的冲管,下入井内与砾石充填装置对接。
水平井冲砂管柱及方法的改进
【摘要】随着油田开发的需要水平井越来越多,在水平井修井作业中冲砂施工也逐步增多,现在采油五厂还几乎没有一种较成功的施工工艺,能有效的提高水平井的冲砂施工效率。
为了解决以上问题,改进了水平井冲砂管柱结构,研制加工了新型涡流工具和油套液流变向组合工具,冲砂中运用这两种工具相配合,选用合理的冲砂参数、方法,有效提高工作液的冲洗与携带能力,冲砂效率得到提高。
【关键词】水平井管柱改造冲砂工艺
1 水平井沉砂、冲砂的特点
1.1 水平井沉砂、冲砂的特点
(1)水平井中沉积物是钻硝、油砂、修井液、完井液及其他增产措施施工后残留的固相沉积。
(2)地层砂随原油运动到井筒,沉砂附着在水平井段套管空间的下部形成沉砂床,在重力、压差作用下沉积,沉砂床发生固化。
(3)冲砂过程中沉砂床很难被破坏,冲砂液容易在套管上部空间形成“短路”,井壁上的砂很难被完全冲起。
(4)同一口井中,不同的井段作业参数不同。
(5)冲起的砂粒在大斜度井段、水平井段在重力作用下容易再次沉积,造成事故。
由于以上现象造成水平井冲砂效率低,施工难度大。
1.2 现在现场采用的主要方法
(1)采用联泵大排量冲砂:此种方法一般用于正冲砂,即加大循环液的流动速度,增加修井液对井底沉砂的冲击,破坏沉砂床使砂子悬浮在工作液中随较高的循环速度的工作液返出井口。
但是由于油套环形空间流通面积较大,如果水平井段较长,在重力作用下,贴着套管下部还会形成沉砂床,影响冲砂效果,使用双泵造成了浪费。
(2)采用反循环冲砂:反循环冲砂有效的提高了循环液的携带能力,但是对井底的冲击力小,不能将吸附在井壁上的砂子完全冲起,严重影响冲砂效果,在一定条件下如果盲目加大施工排量,还会造成工作液的大量漏失,造成对地层的污染。
2 水平井冲砂管柱的改进
2.1 涡流冲砂工具的研制
根据水平井沉砂的特点,砂子主要沉积在水平段套管下部,紧贴在套管内壁上,施工时首先增加工作液对套管内壁的冲洗,这样才能将水平井段的砂子完全冲起,然后增加修井液的上返携带能力,实现有效冲砂施工。
为了实现此目的,我研制出了涡流冲砂器。
冲砂器的工作原理:水流通过循环通道进入工具内,部分工作液经过工具中心管进入套管,实现对套管中心部位的冲洗,冲洗出一定的
空间,确保工具在套管内前进通道畅通,防止工具堵塞,其余工作液经过均匀分布在中心管周围具有一定反转角度的斜面流出,在压差作用下,液流冲击工具斜面,流动方向发生改变,产生旋转力,工具上部加工成轴承连接,这样工具在液力作用下产生旋转,又加上修井液经斜面喷流出后,呈一定喷射角度冲击在套管内壁上,实现周圈冲洗套管内壁,并且产生一定的反作用力,加快工具转动速度,在工具旋转作用下样产生了旋转涡流,涡流产生后,有效加大了液体对套管内壁周圈的冲击力,破坏了沉砂床存在,使沉积在套管内壁上油砂被冲起,随工作液做高速旋转,在旋转力的作用下液体中悬浮的砂子具有了势能,形成了近似于水利喷砂的效果,对下部沉砂床形成较大的冲刷力,有效增加冲砂速度,使工作液效率得到有效提高,工作液形成涡流后携带砂子的能力大大增强,因为在旋转力作用下,质量越大的油井砂产生的离心力越大,上返速度越快,使砂子在涡流井段不至于在重力作用下重新沉积,而且由于涡流中心部位压力比较小,有利于砂子上返,大大增加砂子上返速度。
这样在不增加地面设备的情况下,将部分液能转化成为旋转能,涡流工具的转速与排量成正比,这样在施工中就可以通过调节地面设备的排量来调节工具转速。
2.2 配套工具的应用
为保证涡流、换向工具在套管内居中,应接扶正器,考虑到管柱在水平井段的摩擦阻力,将下井扶正器扶正片顶部加工成滚轮装置,在活动管柱过程中大大降低了与套管内壁的摩擦阻力,减少了管柱的疲劳程度。
在换向工具上部连接安全接头,在施工中,如果下部管柱遇卡,可由此处实现与上部管柱的分离,防止事故复杂化。
3 冲砂方法
3.1 冲砂液的选择
水平井冲砂施工使用的修井液必须有高携砂能力、抗剪切、低摩阻低伤害的性能。
(1)水平井为保证液体的流动性能一般采用低黏度的修井液。
黏度高的工作液携带能力强,但是流动性能差,冲砂时泵压高,压力高。
(2)固相物质易清除。
冲砂过程中,工作液一般是循环使用,如果砂子不容易从工作液中分离出来,砂子容易被带入井中,影响施工,甚至造成事故。
(3)具有一定密度,防止井喷与漏失。
在选择冲砂工作液时,应根据地质设计提供的压力系数选择密度合适的工作液,使施工在不喷不漏的情况下进行。
(4)配伍性好,不伤害油层。
根据地层特点选择合适的液性工作液或假如有效的化工产品,尽可能减少对储层的伤害,同时尽量缩短施工时间。
(5)失水量小。
(6)适当加入润滑剂。
可加入适量原油、柴油,增加冲砂液的润滑性,减少工具管柱与套管内壁的摩擦力。
3.2 在施工管柱组合与冲砂液满足使用要求后,重要的是施工方法
(1)准备工作。
检查施工用泵性能是否良好,排量是否满足施工要求,储
液罐、循环罐良好,准备好足够量的冲砂液,,连接管线必要时试压。
(2)探砂面。
用冲砂管柱探砂面,冲砂工具距砂面20m时,减慢下放速度,加压适当探准砂面深度。
(3)冲砂。
距离砂面3m开泵循环,记录压力、排量等数据,正常后下放管柱冲砂。
经过长期实践证明:利用管柱机械破坏与水利冲洗相结合是水平井最理想冲砂的方法。
水平井段进行冲砂施工时,当冲入一根施工管柱进行循环时,管柱尽量不能静止在井内要保持不间断的上下活动,如果有旋转驱动装置应还应适当转动管柱。
因为管柱静止在井内,其偏心环空必然导致井底流速降低,不但洗不出砂反而会引起新的沉积造成事故,上下活动和转动管柱可以使修井液保持均匀的流变性,可以利用钻具接古破坏沉砂床,搅动井底沉砂,提高冲砂效率,同时管柱与工作液之间有粘连作用,造成砂子吸附在上面,活动管柱会防止砂子沉积,有利于砂子随工作液向上返到地面。
连续冲砂2-3根后应大循环洗井,洗出油管内砂子,防止砂子回吐堵塞涡流冲砂工具。
冲砂完后进行大排量洗井,出口含砂量小于0.2%合格。
(4)复探砂面。
上提管柱到油层以上30m,停泵4h 复探砂面。
3.3 注意事项
(1)不准带泵、封隔器等探砂面和冲砂。
(2)接单根前充分循环,操作速度要快,开泵循环正常后,方可下放管柱。
(3)冲砂过程中不可停泵,避免沉砂将管柱卡住或堵塞。
(4)对于严重出砂井,要有相应措施。
(5)泵压一般不能超过地层吸收压力,如果地层漏失严重,应加入适量暂堵剂循环正常后施工。
(6)冲砂液不准落地。
参考文献:
[1]《修井设备与工艺》(中石化集团井下作业拔尖人才培训教材).。