水平井反沖砂工藝特點與施工應用

田苗

摘 要：油井出砂是油田開采的一大難題。而其形成的關鍵因素是因為儲集層為疏松膠結的砂巖，其次油井開采后期，經過長期注水開采會導致儲層骨架破壞，繼而使油井出砂。其危害不但有可能使砂埋產層，并且高速流動的砂粒，使井下裝置嚴重磨損，同時會使地層出現虧空并發生坍塌，進而發生套損，導致油井報廢停產等。在沖砂過程中，由于沖砂方式、施工人員操作不當、設備出現故障、地層漏失等原因造成沖散的砂子不能及時返出地面，正沖砂方式的沖擊力較大，更易沖開砂堵，但由于油套環空橫截面積大，導致液體上返速度比較小，攜砂能力較弱，進而容易發生卡管事故，而反沖砂管柱下端安裝噴頭，液流返速快，同時解決了水平段沖砂不徹底的弊病。

關鍵詞：低滲透油藏；油井出砂；反沖砂；水平井

沖砂作業就是從油管或油套環空中，向井底注入高速流體來沖擊砂堵，同時上返循環液體可將砂粒攜帶出來，進而達到解決油水井砂堵情況。截止2017年底水平井生產3個月以上發生卡泵4口井，產出液中化驗泥沙含量0.5%，有些井甚至高達2%，嚴重影響著油井的正常生產。油田屬于典型的低滲透油藏，大部分井都是通過大規模加砂壓裂開采，油井加砂壓裂后，急于開抽，縮短試油時間，油井排液、抽汲不徹底，致使井筒沉砂嚴重，有些油井投產后管柱直接砂埋，造成油井停產，為此有必要通過沖砂來清除砂堵，恢復生產。

1反沖砂技術研究與應用

1.1沖砂液

1）粘度較大，來確保具有較好的攜砂能力。2）密度適當，進而形成合適液柱壓力，防止井噴和地層漏失。3）和油層的配伍性較好，對油層不造成傷害。4）價格適中，來源廣泛。

為此，我們研發的沖砂液配方為0.5%助排劑+1%氯化鉀+0.5%活性劑。1.2沖砂水力計算沖砂作業時，要使液流把全部的砂粒沖到地面，需液體在井筒內的向上流速大于最大體積砂粒的向下自由沉降速度即：

vs=vt-vd

式中：vs -沖砂時砂粒上返速度，m/s；

vt -沖砂時液體的上返速度，m/s；

vd -砂粒靜止于沖砂液時的自由下降速度，m/s。

實際上由于多粒砂子相互碰撞、干擾，減慢了砂子的上升速度。根據延長油田公司所做的石英砂與水試驗表明，當vt/vd / ≈1.6～1.7時，砂粒在上返液體中懸浮不動，若液體流速增加，則砂粒也隨之開始上升，因此為確保砂粒可以被上返出井筒需要vt≥（1.6～1.7）vd 。因此可大致取液體上返的最低速度為vt min=2vd ，從而計算出沖砂液的最低排量：

Qmin =Fvmin

式中：Qmin -沖砂所需要最小沖砂液排量，m3/s；

F-沖砂液流動截面積，m2；

vmin -保證砂粒上升所需最小流速，m/s。

而沖砂作業時，砂粒從井底上返到地面所需時間為：

式中：H-井深，m；

T-砂粒從井底上返到地面所需時間，s。

因而為提高沖砂效率，應選用700型以上的泵車來最大可能提高泵的排量，同時還可減小沖砂液上返時的過流面積，從而使沖砂液具有較高的上返速度。

1.3反沖砂噴頭

1.3.1主要技術參數

剛體外徑：90mm；剛體長度：200mm；適用管柱尺寸：27/8"；底噴嘴尺寸：24mm；側噴嘴尺寸：24m；適用井口類型：250采油樹。

1.3.2使用方法

沖砂管柱底部接沖砂噴頭，側面設有三個噴嘴，保證水平段底部沉砂得到徹底的清除，解決了沖砂不徹底的弊病。

1.4反沖砂程序及技術要求

（1）用斜坡通井規探砂面。（2）連接反沖砂管線，套管一側與水泥車用硬管線連接，油管上部安裝旋塞閥并與水龍帶連接至污油池。（3）下沖砂管柱至砂面以上5m時，開泵循環，觀察出口排量，等正常后緩慢下放沖砂管柱沖砂，沖砂時要盡可能的提高排量，保證把攜砂液將沉砂帶到地面。（4）沖砂時，應根據泵壓、出口排量合理控制管柱的下放速度；避免由于下放過快，而導致憋泵。（5）換單根之前，需要用大排量來循環沖洗15min以上，換單根的速度要快，更換時間要求在3～5min以內，更換好，開泵進行循環后，才能下放。（6）連續沖下5個單根后，必須要循環洗井一周以上，進而將井內沖散砂子完全返出后，才能繼續施工。（7）沖砂作業過程中，若地層發生嚴重漏失或者大量出砂等情況，應該馬上停止作業，將油管上提到原砂面30m以上，保持洗井，并分析原因后，再繼續施工。（8）沖砂到人工井底或設計深度后，應上提管柱1～2m，保持排量在0.4m3/min以上來繼續循環洗井，當出口的含砂量小于0.2%時為沖砂合格。（9）在沖砂結束后，等待侯凝沉砂4h，再下放油管復探人工井底或設計深度，連續3次，在管柱懸重下降10～20kN，并與人工井底或設計深度誤差在0.3～0.5m為合格。（10）若水泥車發生故障需停泵處理時，需上提管柱到原砂面10m以上，上下來回活動管柱；若修井車出現故障時，必須保證正常循環，直到出口的液體含砂量小于0.1%時，再繼續循環1h以上，才可停泵。1.5反沖砂技術應用先后在油田永平17、周119平2、永437平1井進行試驗，取得了比較理想的效果。沖砂后單井平均產量增幅達到了166%（剔除永平17井），環空液面大幅回升，徹底洗通了滯留在射孔段附近的砂橋，保證了油井的正常生產。

2認識

（1）反沖砂作業備水要及時，爭取一次性備好。（2）反沖砂要不停泵連續作業，縮短施工周期，減少地層污染。（3）作業前應備好旋塞閥，沖砂至射孔段附近發現井口有油氣溢流現象時，及時搶裝旋塞閥，以防造成環境污染事故。

參考文獻：

[1]于云琦.采油工程[M].北京：石油工業出版社，2006：229-241.

[2]郭鐵.石油開采十大技術標準規范（修井技術與標準規范）[M].中國科技文化出版社，2015：40-42.