可旋轉撈砂技術的研究與應用

戴旭(遼河油田歡喜嶺采油廠作業二大隊)

可旋轉撈砂技術的研究與應用

戴旭(遼河油田歡喜嶺采油廠作業二大隊)

在油田的開發過程中，油井出砂是生產時的存在的普遍現象，目前,為恢復油井正常生產,大多采取水力沖砂的方法。油田進入中后期開發，特別是稠油井由于地層漏失的現象嚴重，造成大部分井內地層砂無法帶出地面,水力沖砂時就容易造成砂卡，砂埋等質量事故的發生。由于地層砂無法有效帶到地面，洗井液以及大量的地層砂回落至油井內,使得地層再次污染，通過可旋轉撈砂技術能夠很好的解決上述問題。

可旋轉撈砂；研究與應用

首要解決的就是鉆砂的問題，將部分頂驅技術引入到鉆砂環節，通過在地面旋轉油管，帶動下端的單螺旋麻花鉆頭，鉆開堅硬的地層。其次是引砂問題，利用鉆頭鉆削角，沿螺旋面將砂子引入到沉砂筒工作段，通過撈砂泵的作用，再將砂子吸入到沉砂筒內。

1 結構和用途

(1)結構：旋轉鉆進式撈砂泵主要由鉆頭、翻板、沉砂筒、止推接頭、撈砂泵、油管組成。

(2)用途：在傳統撈砂的基礎上，可對表面較堅硬的砂橋、板結進行磨銑、鉆進。

(3)結構及配套技術研究:①鉆砂。單螺旋鉆頭研制：常規鉆頭為雙螺旋，切削力量分配比較均勻，但排屑能力差，采用單螺旋鉆頭，可增大排屑量，在鉆砂的同時，可以引砂進入撈砂筒內。止推接頭研制：撈砂過程中，當鉆頭接觸砂面后,上接頭行至下止點與下接頭嚙合，通過在地面用液壓鉗轉動管柱帶動可旋轉裝置，鉆松套管內的沉砂。②撈砂。撈砂筒采用往復活塞式工作筒，旋轉過程中砂沿鉆頭內置的螺旋面進入撈砂工作筒，再通過上提下放管柱，將工作筒裝滿，并逐步推送到沉砂筒內。

(4)使用特點：①綜合性能優越，下入一次管柱，可實施磨鉆、撈砂兩個工序作業。②針對壓裂砂、板結性地層砂實施鉆砂作業，破開地層砂堅硬的外殼，這是常規撈砂與沖砂工藝所不具備的。③操作工藝簡便，旋轉撈砂裝置在使用過程中，如地層砂較松散時，無需旋轉管柱，直接通過提升、下放利用抽子的抽汲功能，將含水地層砂吸入到沉砂筒內，需要鉆進時只需向鉆頭施加一定的鉆壓，便于止推接頭結合到一起，這時再通過旋轉管柱，驅動螺旋轉頭實施鉆削。

2 工作原理

(1)鉆砂工作原理 為解決常規撈砂與沖砂過程中無法破開砂橋、壓裂砂和板結較為嚴重的地層砂，預先在撈砂泵的頂端下入鉆頭，通過旋轉管柱驅動鉆頭，對砂面進行切削，破碎掉地層砂表面的硬殼。

單螺旋轉頭具有鉆削角度大，排屑量大的特點，在實施鉆砂的過程中，可將鉆出的砂屑沿螺旋面排出，并推送到第一級沉砂筒翻板上部，使其進入到沉砂筒內。

鉆砂工藝當中還有一個重要環節——止推接頭，止推接頭是旋轉撈砂管柱的“離合器”，當地面向鉆頭旋加一定量的鉆壓時，止推接頭結合，此時旋轉管柱即可驅動鉆頭工作。

(2)撈砂筒工作原理 撈砂筒采用往復活塞式工作筒，由泵筒、抽子、翻板、排砂孔組成，該撈砂泵依靠的是沉砂筒中的翻板，利用抽子上行產生的真空，將翻板打開，下行是翻板又自動閉合，將油、砂留在沉砂筒內，同時，油、水等流體可通過提砂孔排出，以保持沉砂筒內有足夠和有效的存貯空間。

(3) 沉砂筒工作原理 沉砂筒是一個單向的薄壁管，每節長5～8米，配有翻板。撈砂泵施工時將鉆頭以上的油、砂吸入到沉砂筒內，撈砂泵下行時，將油、砂留在沉砂筒內，通過撈砂泵的多個沖程運移，將終實現將地層砂清至沉砂筒，攜至地面。

(4) 技術方案 ①撈砂鉆頭設計方案。撈砂鉆頭首先要具有鉆的功能，同時還得兼有砂鏟的功能，因此選用排砂功能較強的單螺旋結構的鉆頭。②沉泵筒組合配比方案。為保證撈砂泵的泵效，沉砂筒的組合不能無限制，如果井內無液面，受氣體體積比較大的影響，容易造成氣鎖，也就是氣體在泵筒內隨泵抽吸體積不斷增大或縮小，不能產生足夠的真空，翻板無法打開，因此在組配沉砂筒時，要按照油井實際進行組配,要參考套管的尺寸。

套管規格 預計撈砂量 沉砂筒組配7寸 1-5 5節7寸 5-10 8節5寸半 1-5 5節5寸半 5-10 8節

(5) 操作方法及注意事項 ①操作方法：a.在地面將鉆頭、止推接頭、沉砂管連接緊固。b.根據井內所需撈砂量，組合一定數量的沉砂筒，并一同下入井內。c.油管下至砂面以上50米時，緩慢下放，至砂面位置后，鉆壓加至50kN，使止推接頭接合。d.頂驅正旋油管，至砂面鉆開。e.采用上提下放的方式，撈砂泵工作筒與抽子開始工作，將松散的地層砂吸入沉砂筒內。f.撈至人工井底或預定深度后，起出油管，清除沉砂筒內地層砂。

②注意事項：a.至砂面上部50米時要緩慢下放，防止損傷鉆具。b.鉆壓加壓不能超過50kN，防止憋鉆。c.提放抽汲作業時，上提高度盡量控制在4米沖程范圍內，防止頂天車。d.撈砂泵起出后，將抽子與泵筒拆分開，清洗干凈，涂抹黃油再組裝在一起。

3 結論及建議

可旋轉撈砂裝置是對傳統沖砂技術的一次革新，利用一次管柱，通過鉆砂技術，將原本沉積板結的地層砂沖散，再通過活塞抽汲，將沖散后的地層砂吸入深砂筒內，再將井筒內沉積的地層砂攜至地面，整個工藝流程彌補了沖砂工藝的不足，能夠最大效能的將地層砂全部攜到地面。建議增大撈砂泵的氣密性，提高撈砂泵效，減少做功損耗。