反循環沖洗工藝技術的改進與應用

王立江

【摘 要】 隨著油田的不斷精細開發，各種鉆、沖措施接踵而至，就胡狀-慶祖油田而言，近幾年每年鉆沖砂施工約130多井次，常規的鉆沖砂施工一般是采用正循環方式進行，一定程度上存在有施工管柱安全風險。本文通過制作游動自封，配套使用液壓自封裝置等井口工具，可實現安全、高效鉆沖砂的施工目的，先后在新胡89井、劉32井等應用，效果較為理想。

【關鍵詞】 反循環 工藝 工具 配套 應用

1 前言

隨著油田開采時間的延長，地層膠結物的膠結力變差，油層出砂越來越嚴重，造成油井減產或停產、地面和井下設備磨損，對環境造成了污染，需要對井底的砂子進行沖砂處理；由于油田上產需要，對部分油水井采取了增產增注措施，進行了填砂作業，下步措施時如需對填砂層進行作業，也必須對填砂層進行沖砂處理。目前主要采用正沖砂、反沖砂、正反沖砂三種方式。正沖砂的缺點是砂子在環空的上返速度慢，易卡管柱。而反沖砂的優點就是攜砂能力強，上返速度快，返砂時間短，不會造成卡管柱；操作簡單，勞動強度低；換單根時沒有水流出，減少了井口的污染，提高了安全系數；特別是油層夾層小的井，沖砂數據精確率高。胡狀-慶祖油田是一個復雜斷塊砂巖注水開發油田，鉆、磨、套、銑、沖措施頻繁，常規的正循環鉆沖砂施工固然有其優點，但隨著井筒狀況的不斷復雜等條件的影響，管柱安全不得不引起施工者高度重視，時有發生的鉆、磨、套、銑、沖卡鉆工程事故制約著該類措施的有效實施，同時帶來了嚴重的經濟損失，給油田的開發和整體經濟效益帶來不利因素。為因此采取各種有效途徑，配套應用反循環沖洗工藝技術，對提高生產效率、施工管柱安全有著十分重要的意義。

2 配套工具

2.1 游動自封

2.1.1 結構

游動自封封井器由上殼體、下殼體、膠芯、密封圈4構成。膠芯的外徑小于上殼體與下殼體形成的空間的內徑，膠芯內徑小于油管外徑，下殼體上加工有與SFZ18-21防噴器連接的法蘭、鋼圈槽。

2.1.2 工作原理

起、下鉆過程中，通過倒角引導接箍進入膠芯，膠芯彈性膨脹內徑變大，接箍通過，膠芯隨之彈性收縮，密封油管外壁，管柱與膠芯3之間過贏配合形成密封，膠芯始終與管柱同軸，膠芯隨管柱擺動在上下殼體之間的內腔做徑向擺動，上殼體下端面與膠芯上端面之間始終部分接觸形成密封，上殼體、下殼體之間由密封圈4密封，井內有壓力時具有助封作用，從而實現油、套環形空間的密封。

2.1.3 優點

該工具的徑向游動保證了油管與自封膠芯之間，自封膠芯與殼體之間的密封面積，防止了井架偏、油管擺動造成的油管與膠芯之間存在間隙，密封效果好。

2.2 液壓自封裝置

2.2.1 結構

由補芯承壓盤、上連接法蘭、下連接法蘭、液缸套、活塞膠芯總成、壓力平衡器和液壓動力系統組成。

2.2.2 工作原理

油缸套與下連接法蘭設計為一體，與上連接法蘭間通過絲扣連接，補芯承壓盤通過其上的螺栓用螺冒固定在上法蘭上；上連接法蘭上設計有連接螺紋孔，可與井口法蘭或其它裝置相連接；油缸套上有開進油口和排空閥，通過進油口注入液壓油，排空孔排出其內空氣；壓力平衡器可連接在排空口，也可連接在動力泵出口處。當油腔內的壓力達到一定程度時，液壓自封膠芯下隨動活塞壓縮其膠芯產生徑向收縮，達到密封環空的目的。

2.2.3 優點

（1）利用氮氣瓶的補償作用，配備有動態壓力平衡裝置，可實現油管本體和接箍通過液壓自封裝置時的動態密封，延長密封膠芯使用壽命。

（2）配備有獨立的遠程液壓控制系統進行控制，操作壓力平穩，供油均勻。

（3）配備有動態壓力平衡裝置，可實現油管本體和接箍通過液壓自封裝置時的動態密封，以保持油管和套管環空壓力不變。

3 應用工作量

2013年，實施反循環沖砂施工52口井，57井次，其中使用游動自封反循環鉆沖15井次，使用液壓自封裝置反循環鉆沖42井次。累計沖砂進尺8307.21m，連續使用最長井段H63-11井，鉆沖313.69m。

4 效果

2013年實施反循環鉆沖57井次， 總歷時1125h，沖砂進尺達到7.38m/h，沖砂一次成功率96%。其中2口井沖砂無進尺，Q93井沖砂無進尺，原因是地層砂被壓實固化、硬度大。XH89井因套變造成沖砂無進尺。（1）卡鉆事故率為0。（2）地面污染率為0。

5 經濟效益分析

因為反沖砂返砂速度快，大大提高了沖砂速度，與往年相比，平均單井縮短沖砂時間4小時。今年實施了57井次，水泥車一個臺班按2300元計算，年節約費用：4×57÷8×2300=6.6（萬元）；每口井節約的4個小時用于生產原油，按照節約4小時能夠生產0.5m3原油計算：0.5×57=28.5m3，提高了原油產量；每年因為反沖砂節約出來的時間，可以多作業4口井，按照每口三萬元作業費用計算，每年又可多盈利12萬元；每年因沖砂卡管柱造成大修按1口計算，每年節約大修費用約60萬元，經濟效益明顯。

6 結論與認識

（1）反循環鉆沖工藝技術的成功應用，有效解決了大斜度井況鉆沖砂易發生管柱安全的技術難題，增加了施工安全系數。

（2）攜帶能力強，返砂速度快，施工安全，減少井場污染。如施工的HC5-31井，反沖出大顆粒巖石，有效地提高了沖砂的安全性能，避免了正沖大顆粒卡鉆事故的發生。

（3）為反循環套銑等井下復雜情況處理提供了新思路，拓寬了施工方式。

參考文獻

[1]吳奇.《井下作業工程師手冊》.北京：石油工業出版社，2003.

[2]聶海光，王新河.《油氣田井下作業修井工程》.北京：石油工業出版社，2002.endprint