特殊沖砂裝置研究與應用

陶俊

摘 要：本文針對套管變形井沖砂困難這一缺陷，研制了井下沖砂活動接頭。通過利用活動接頭的可旋轉性能，克服了沖砂管柱在進入套變以下時管柱產生旋轉而卸扣的弊端，大大的提高了套管變形井沖砂施工的成功率。該項工藝適合于套管縮徑、套管扭曲、彎曲的井，對于套管錯斷的井不提倡。

關鍵詞：沖砂施工 套變井 活動接頭

1.前言

隨著遼河油田開發進入后期階段，采油、注氣強度的增加，使得油井套管抗壓強度降低及固井質量下降，套變套損井的數量越來越多，嚴重地影響了油田的采油生產。目前為止，錦州油田套管變形（彎曲、錯斷、破裂）的井已達到55% 之多，而且目前報廢井和因為套變原因仍舊帶病生產的油水井也占到很大的比例。鑒于這種情況，套變井的除砂成了難題，同時，解決這一難題也是非常必要的。

2.目前現狀及存在問題

當前針對套變井作業采取的方式基本上有2種：

（1）在沖砂管柱底部下小直徑管（例如Φ60㎜平式管進行探砂面、沖砂施工）。

（2）油井不探砂面，而是進行套管試壓。

第一種措施適用于一小部分變形輕微油井的沖砂施工，但是大部分套變井由于沖砂管柱經過套變后管柱會出現旋轉，不敢繼續下沖，同時也有不少掉管的事故發生。而第二種做法只是驗證油層沒有被完全砂埋，根本不可能知道井內砂量，更不可能除掉井內的砂子了。要解決套變井沖砂的難題，我們只能從第一種方法入手加以改進，最主要的是解決掉管的問題，如果這個問題得到了解決，就能夠對套變井大膽地實施沖砂作業了。

3.主要研究思路及技術關鍵

3.1研究內容

（1）通過小直徑配套工具研究，滿足套變井內沖砂工藝措施的需要。

（2）針對套管變形的特點，以及沖砂管柱在套變內沖砂的動態分析，需先搜集以往套變井沖砂的資料進行分析。

3.2調查分析

我們從1995年——2005年內的套管變形井沖砂事故統計發生率來看，過套變沖砂掉管事故90%以上是因為底部管柱卸扣造成的，這主要是由于管柱通過套變，在上提或下放時底部管柱可能受到擠壓力和拉伸力作用，使管柱變成扭曲形狀，底部管柱變形后再經過套變時管柱就會產生旋轉力，同時又受到上部管柱的反作用力，因此底部管柱很容易被卸扣。

根據調查，管柱折、斷的因素不到10%（據統計只有Φ48㎜管斷過）。

3.3套變井沖砂對管柱選擇的要求

理論上，177.8㎜套管或139.7㎜套管變形直徑不小于90㎜的井，用Φ73㎜平管（接箍外徑Φ89.5㎜）能沖下去；127㎜套管變形直徑不小于75㎜的井用Φ60㎜平管（接箍外徑Φ73㎜）能沖下去。

4.特殊沖砂裝置的技術試驗研究

我們通過以上研究分析，成功制作了Φ73㎜平母×Φ73㎜平公活動接頭，可以自由正反向轉動。通過加接變扣可以作成177.8㎜半套管用Φ89平母×Φ73平公的活動接頭，小套管使用Φ73㎜平母×Φ60㎜平公的活動接頭，使用活動接頭后，當下部管柱進入套變，如果下部管柱受到套變擠壓、拉張的作用，管柱會形成與套變情形相匹配的變形（多為扭曲螺旋變形），在上下提放管柱時，變形的管柱在通過套變時產生轉動，當轉動力傳遞到活動接頭時接頭旋轉，扭力即轉動力被釋放，這樣管柱就不會因被卸扣而發生掉管事故了。

5.過套變沖砂工藝管柱設計

5.1工藝特點

（1）可滿足套變井沖砂的工藝要求，減少了操作風險。

（2）可根據實際情況采用以下兩種方式匹配管柱作業，有利于作業施工。

5.2管柱組合設計

（1）Φ48㎜/Φ60㎜/Φ73㎜平管（底部管劇成筆尖）×m+活動接頭+Φ89㎜平管至井口。

（2）Φ60㎜筆尖 + Φ73㎜平管×10m + 活動接頭 +Φ73㎜平管×10m +活動接頭+ …… +Φ89㎜平管至井口。

6.過套變沖砂工藝的實際應用

實例一，錦45-25-250井，Φ177.8㎜套管，油層井段為954.1m---1013.6m，人工井底1038.0m，2001年打印套變在942米， 最小縮徑Φ146㎜。以往多進行套管試壓，沖砂時底部用Φ73㎜平管沖到963米時管轉，都不敢繼續下沖。因此長期以來油井生產周期短，作業頻繁。經我們采用井內活動管柱沖砂沖到井底后效果很好。沖砂管柱組合為：Φ73㎜平管（底部管劇成筆尖）×30米+活動接頭+Φ73㎜平管×30米+活動接頭+Φ73㎜平管×40米+活動接頭+Φ89㎜平管至井口。起出Φ73㎜平管柱變形，但絲扣沒有卸扣。

實例二，錦45-25-270c井，上部Φ177.8㎜套管，下部為127㎜套管，側鉆點883.72m，油層井段為957.1m——1012.6m，人工井底1051.0m，2005年12月打印套變在976m， 最小縮徑Φ90㎜。以往用Φ60㎜平管探砂面到982.0米時管柱轉，沒有繼續往下探砂面或沖砂。我們通過采用井內小直徑配套管柱沖砂沖到1022.0米。沖砂管柱組合為：Φ60㎜平管（底部管劇成筆尖）×45米+活動接頭+Φ73㎜平管×200米+Φ89㎜平管×780米。起出Φ60㎜平管柱有輕微變形，但絲扣沒有卸扣。

實例三，錦45-24-G301井，Φ177.8㎜套管，油層井段為1007.0m——1058.9m，人工井底1090.0m，套變分別為815.0m， Φmin=150㎜；1018.5m， Φmin=138㎜； 1036.36m， Φmin=110㎜。根據該井為三處變形的實際情況，設計沖砂管柱組合為：Φ60㎜平管（底部管劇成筆尖）×45米+活動接頭+Φ73㎜平管×28米+活動接頭+ Φ89㎜平管×1010米。經過施工我們沖到了1087米，沒有出現井下事故。

7.結論

通過該方法加接活動接頭進行套變井沖砂，解決了大部分套變井除砂難題，并有效延長了油井生產周期，減少了井下事故的發生，大大降低了作業成本，為企業創造了可觀的經濟效益。