負(fù)壓連續(xù)水力射流沖砂技術(shù)在曙光油田的應(yīng)用

李文杰

摘要：針對常規(guī)沖砂工藝在漏失井沖砂方面的缺陷，研制了負(fù)壓連續(xù)水力射流沖砂封隔器。井筒內(nèi)利用雙封隔器封堵漏失井段，在雙層管柱中形成防污染沖砂循環(huán)系統(tǒng)，地面上利用換向連續(xù)泵入裝置實現(xiàn)不停泵連續(xù)沖砂。現(xiàn)場應(yīng)用14井次，取得了很好的沖砂效果。

關(guān)鍵詞：連續(xù)沖砂；水力射流；封隔器

引言

修井作業(yè)過程中，沖砂是井下作業(yè)施工中的常見工序。常規(guī)沖砂方法從油田開發(fā)至今一直延續(xù)使用，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡練、操作簡單、施工快捷、成本低廉。但常規(guī)沖砂方法也有其致命缺點(diǎn)。一是在沖砂過程中倒接單根時需要停泵。每次停泵時間至少6分鐘，期間沖離井底的砂子會下沉，造成油管的懸重增加，嚴(yán)重時會造成卡鉆甚至砂埋管柱事故。二是井斜超過60°的井沉沙嚴(yán)重，在開泵過程中，若排量太小都會沉砂，停泵倒單根更為嚴(yán)重，砂子在井壁極易形成砂橋，卡鉆風(fēng)險極高，所以常規(guī)的沖砂方法已經(jīng)不適應(yīng)于這些大斜度井。三是每次沖砂回探時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)油井返吐、砂面上升情況，嚴(yán)重時可上升20m以上。基于這種原因，研制開發(fā)了新型的負(fù)壓連續(xù)水力射流沖砂工具，此工具在沖砂過程中解決了停泵的問題、有效地避免沉砂卡鉆事故、高效排出井內(nèi)泥砂。

1 工藝原理及技術(shù)性能、特點(diǎn)

1.1 工藝原理

通過封隔器封堵上部，水力射流形成負(fù)壓，在沖砂的過程中，達(dá)到抽吸排砂的目的。采取水力射流泵“三七分流”，在射流泵分水口處，30%的高壓動力液通過沖砂噴嘴噴出，70%的高壓動力液由排砂噴嘴高速噴出，保障沖砂液上返速度和上返排量，使攪動起來的泥砂及時快速返出地面。

1.2 技術(shù)指標(biāo)及性能

負(fù)壓連續(xù)水力射流沖砂技術(shù)包括換向連續(xù)泵入裝置、雙自封封隔器、旋轉(zhuǎn)沖砂射流泵。

（1）換向連續(xù)泵入裝置

①性能：通過洗井車從套管高壓泵入沖砂液，在不同的操作階段通過每個單根上安裝的液流控制裝置換向轉(zhuǎn)換，再通過換向井口自封轉(zhuǎn)換和并聯(lián)高壓管線，流經(jīng)地面三通，實現(xiàn)沖砂液從不同方向進(jìn)入沖砂罐，達(dá)到保障沖砂液連續(xù)泵入的控制裝置。

②參數(shù)：最大外徑100mm，中心管內(nèi)徑48mm，最大工作量30MPa，長度660mm。

（2）雙自封封隔器

①性能：封隔器屬于自封型，能夠成功地封堵射孔井段，實現(xiàn)不污染油層，徹底清除井筒內(nèi)沉砂的效果。

②參數(shù)：最大工作壓力25MPa，最大外徑154mm，通經(jīng)100mm，膠筒耐溫120℃，長度750mm。

（3）旋轉(zhuǎn)沖砂射流泵

①性能：高壓沖砂液沿上部中心管環(huán)空下行至射流泵底部時，通過轉(zhuǎn)換分液器將沖砂液分為射流動力液（70%）和攪動沖砂液（30%）兩部分。攪動沖砂液以50m/s的擴(kuò)散狀射流，從沖砂噴嘴高壓噴出，高效沖擊砂面，有效攪動沉砂，使砂粒懸浮在液體中有利于抽吸排出。射流動力液通過旋轉(zhuǎn)射流泵上行射流，形成負(fù)壓抽吸作用，即可帶走攪動起來的井底泥砂，又能因區(qū)域密封形成的負(fù)壓而從地層抽出的油水泥砂。同時射流泵入口設(shè)置過濾器，小于5mm直徑的砂粒通過吸入口進(jìn)入射流泵，大于5mm的砂粒被擋在外面沉入井底，防止大砂粒堵塞排砂噴嘴，保證沖砂液攜帶泥砂從井底快速高效舉升到地面。

②參數(shù)：工作壓力>25Mpa，工作流量：8～12m3/h，真空壓力：-0.06 MPa

2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

（1）2017年首次試驗井為杜84-49-37，取得了很好的效果。依據(jù)地質(zhì)及工程方案，組織負(fù)壓連續(xù)水力射流沖砂，并按施工設(shè)計順利安裝到位。連接洗井車與井口并聯(lián)管線試壓合格后，開泵試運(yùn)行。經(jīng)過1個多小時的沖洗操作，進(jìn)尺3.88m，到達(dá)試驗?zāi)康奈恢?35米。試驗效果主要表現(xiàn)為：一是壓力變化當(dāng)形成正式循環(huán)后，在地面泵壓穩(wěn)定在8MPa的情況下，回水壓力由0逐漸上升到5.8MPa左右。二是穩(wěn)定沖砂階段，在地面泵入排量穩(wěn)定在14m3/h，出口排量由開始的14m3/h隨后上升到20m3/h。三是返出混合液渾濁度明顯高于泵入水。進(jìn)尺過程中，返出液變渾更為明顯。四是循環(huán)洗井車緩沖罐，發(fā)現(xiàn)液面逐漸升到，上面漂了大量的原油，罐底沉砂顯著增加，排砂現(xiàn)象明顯。最終循環(huán)至回水變清后，完成了負(fù)壓沖砂工作。試驗的成功有效證明了該裝置達(dá)到了研制目的。

（2）2017年全年共組織實施負(fù)壓連續(xù)水力射流沖砂井14井次，累計沖砂進(jìn)尺581.87m，平均單井進(jìn)尺41.6m。累計沖出砂量6.2m3，平均單井0.44m3。其中檢泵沖砂后日增油效果顯著井5口，日增油40.4t，平均單井日增油8.1t。累計增油達(dá)1024.4t，平均單井增油204.9t。檢泵后日產(chǎn)油穩(wěn)定、檢泵周期明顯延長井4口，目前累計正常生產(chǎn)159天，平均單井生產(chǎn)40t，預(yù)計每口井仍將生產(chǎn)100t。預(yù)計增油達(dá)1003t，平均單井增油251t。沖砂后注完蒸汽正在燜井，注汽壓力明顯下降井4口。平均單井注汽時油壓下降2.49MPa。按照注汽壓力下降情況，預(yù)計可增油926t，單井增油231t。

3 結(jié)論

負(fù)壓連續(xù)水力射流沖砂技術(shù)的成功研制與現(xiàn)場應(yīng)用，成功解決了常規(guī)沖砂存在的停泵接單根、卡鉆事故和油藏吐砂等一系列問題。在現(xiàn)場應(yīng)用過程中高效、高質(zhì)量地完成沖砂、排砂任務(wù)，解決了沖砂難題，縮短了沖砂周期，提高了采油能力，保障了生產(chǎn)效益，成功實現(xiàn)了有效排砂、防止沉砂、徹底沖砂的目的。

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