水平井水力沖砂施工難點分析

摘 要：本文通過水平井水力沖砂施工中發現問題進行原因分析，對水平井水力沖砂施工經驗教訓進行總結。一方面通過對水平井井筒中砂粒受力情況及運移情況進行分析，確定臨界攜砂速度，進而理論上計算水平井沖砂倫理排量。另一方面對水平井沖砂最常見的漏失問題進行理論計算分析，明確水力沖砂使用漏失范圍。最終實現提高水平井水力沖砂一次成功率的目的。

關鍵詞：水平井;水力沖砂;臨界攜砂速度;漏失

一、水平井水力沖砂現狀

水平井泄油面積大，在提高油井產量及油田開發經濟效益方面具有明顯優勢，臨盤油田水平井投產數量近年來呈遞增趨勢。水平井自身特點導致其出砂的可能性遠大于一般井。而水平井沖砂與普通井沖砂相比存在主要問題如下：

（1） 沖洗液在水平井段及斜井段的攜砂能力低，地層砂易沉降，停泵時很容易在大斜度井段形成砂橋，造成沖砂過程中砂卡事故的發生;

（2） 水平井泄油面積大，油層漏失發生率遠大于普通井，增加了沖砂難度。

（3） 水平井起下油管時，摩阻隨井斜角增大而變大，井壁上有砂粒時摩阻也隨之增加，井下管柱懸重失真，增加了遇卡判斷難度;

本文主要研究水平井水力沖砂施工過程中常見問題，分析水平井水力沖砂特點，尋找影響水平井水力沖砂成功率的因素。

二、水平井砂卡事故處理分析

1、基本信息

完鉆井深2210m，人工井底2193.94m，套管外徑177.8mm，下入深度2197.25m，造斜點1252.44米，最大井斜91.05度，所在井深2186.84米，方位118度。

2、事故經過：

通井、替泥漿、刮管、洗井、填砂遇卡，正循環充填泵壓升至14MPa，緩慢降至5MPa，停止加砂，頂替6.8m3攜砂液，上提管柱3m遇卡，深度2191.75m（井斜90.20）。后用2臺泵正洗井活動解卡成功，起出全部油管。

3、水平井砂粒沉積運移規律分析

該井砂卡，主要是砂粒在水平井段運移沉積引起，處理該事故應對砂粒在水平井段運移規律進行研究。分析砂粒運移特點如下：

水平井段砂粒沉積和運移特點如下：

（a）由于水平井段沉砂距離?。ㄗ畲鬄榫仓睆剑?，水平井沉砂要比垂直井快很多;同時由于水平井段沉砂面積大，砂粒沉積很少堵滿井筒。

（b）水平井段，砂粒的沖擊力和重力始終處于垂直關系，所以在沖擊力較小（或砂粒較大）時，砂粒是貼在套管內壁下側運移。

（c）受重力大小影響，重力大的要比重力小的沉降快。因此，砂粒成下粗大上細小的規律分布。

（e）在沖砂過程中，砂粒在沖擊力小的地方沉積，成“砂丘”狀沉積，已造成管柱砂卡或堵塞油管。

4、沖砂參數計算

井筒傾斜60度左右時要求的臨界攜砂速度最大。對于水平井來說，保證垂直井筒攜砂的臨界流速并不能保證其他井斜角度時沖砂成功。所以，需要選取最大的臨界速度作為整個沖砂過程的臨界速度。

因此該井出口排量至少為640 L/min才能將井底砂沖至地面。沖砂解卡過程中，泵排量一般在400 L/min -600 L/min，始終無法將砂沖出，最后選用2輛泵車同時施工才將砂沖出，解卡成功。

三、漏失水平井沖砂問題處理分析

1、基本信息

人工井底1643.96m，套管外徑139.7mm，造斜點1140米，最大井斜96度，粒徑0.45-1.04mm。

2、施工過程

起原井管柱、探沖砂，沖下第14根時，突然出口不返，泵壓由4MPa↘2MPa，懸重沒有明顯變化。

3、施工參數計算

通過沖砂施工參數計算，確定水力沖砂施工參數數值指導沖砂施工。

由上表1知：最小流速：vl=0.6773（m/s）

出口截面：A=3.14*0.062*0.062/4≈0.003018（m2）

最小出口排量：Qmin=3600*A*vl≈7.754（m3/h），實際施工中，泵車排量一般為20 m3/h，完全滿足排量要求。

4、漏失量的影響

常規方法對于漏失井沖砂，通常施工中只能靠經驗，觀察出口液量的方法決定能否沖砂，沒有科學的理論依據，在此通過理論計算研究，定義漏失井沖砂時最大允許漏失量Q漏。確定該井在漏失情況下能否進行沖砂。

施工參數：循環池子（10m*1m*1m），泵車排量20 m3/h，出口允許最小排量7.754 m3/h。

每小時最大允許漏失量：Q漏=20-7.754=12.246 m3≈12（m3）

考慮循環池子大小及可控性每5min觀察池子：Q漏，= Q漏*5/60=1（m3）

即允許循環池子液面每5min最大下降0.1m。在現場施工中，只出口返液穩定，循環池漏失小于10cm/5min便可正常沖砂。

四、結論與認識

（1）大套管井施工，受環空橫截面積較大的影響，沖砂排量要大于一般井，因此要優選施工車輛。

（2）在水平段砂卡，由于沉砂面積大，砂粒沉降較分散，與直井相比有卡而不死的特點，管柱卡后通過沖洗活動管柱的方式解卡。

參考文獻：

[1]羅英俊，萬仁薄.采油技術手冊（下冊），石油工程出版社，北京2005.

[2]汪志明，張正.水平井兩層穩定巖屑傳輸規律研究，石油大學學報（自然科學版），2004.8.

作者簡介：

劉春波（1986-），男，山東昌樂人，中國石化勝利油田分公司臨盤采油廠生產技術部，中級，本科，工程師，主要從事井下作業修井技術研究.