高壓層作業井沖砂施工關鍵技術探究

孫佳華

摘 ?要：沖砂作業是小修作業必備工序，每一口檢泵井有要求探沖砂作業，在沖砂施工過程中，最常見的問題為沖砂井噴、沖砂漏、砂卡管柱卡等。在沖砂過程中，特別是沖開高壓油層或高壓氣層時，由于油層砂埋時間長，聚集了較大的能量，突然沖開后地層能量突然釋放，平衡地層壓力的井筒液柱壓力與地層壓力迅速失去平衡，造成地層內的高壓流體推動井內液柱迅速上升，井口失去控制造成井噴。針對沖砂過程中發生的此類現象，必須引起足夠的重視，否則將會釀成重大事故。因此，必須積極采取措施及時清除沉沙，目前常用方法的是水利沖砂。

關鍵詞：高壓地層;作業井;沖砂施工;關鍵技術

生產過程中，由于地層膠結疏松或油井工作制度不合理，以及措施不當造成油井出砂。油井出砂后，如果井內的液流不能將砂子全部帶出地面，井內的這些砂子就會逐步沉積，使砂柱增高，堵塞出油通道，增加油流阻力，油井減產甚至停產，同時會損壞井下設備造成井下砂卡事故。沖砂作業是小修作業必備工序，每一口檢泵井有要求探沖砂作業，在沖砂施工過程中，最常見的問題為沖砂井噴、沖砂漏、砂卡管柱卡等，針對以上沖砂常見情況，本文主要對發生以上問題探討處理方法。

1沖砂方式

1.1沖砂：就是利用高速流動的液體將井底的砂子沖散，并利用循環上返的液流將沖散的砂子帶至地面的過程。

1.2正沖：沖砂液沿沖砂管向下流動，在流出沖砂口時以較高的流速沖散砂堵，被沖散的砂子和沖砂液一起沿沖砂管與套管的環形空間返至地面。

1.3反沖：與正沖相反，沖砂液由套管和沖砂管的環形空間進入，被沖起的砂子隨同沖砂液從沖砂管返至地面。

2沖砂噴時的處理

2.1井史調查：沖砂前，必須對井史進行全面的調查，對本井所有層段的原始地層能量、地層壓力系數、有沒有井噴史、本層段相鄰井有沒有井噴史、與本層段注水井注水壓力、注水狀況等數據做好詳細的記錄，做到心中有數，方可進行沖砂作業。

2.2常規沖砂井噴的處理：在做好調查的基礎上，采取常規的預防措施是不足的，井內的地層每時每刻都在進行變化，可能原先的正常層段，由于地殼的運動、生產壓差地層坍塌等原因造成層間竄通成為高壓層，因此在沖砂沖開每一個層段前，先要將層段以上的砂子循環出井筒，然后再沖開砂埋層，這是因為如果沖開高壓層時發生井噴，流體噴出還可以采取搶噴措施控制井噴，如果流體內含有砂子，將會對井口裝置產生噴砂切割的效果，會迅速損壞井口防噴裝置，造成井噴失控的惡性事故。沖開砂埋層時，應循環15min以上，觀察出口是否與進口排量一致，如果出口排量大，進口排量小，并發現出口產生大量的氣泡，應判斷有井噴預兆，應及時停止沖砂，提出沖砂單根油管，裝好井口，在油套管上裝好壓力表，控制進出口排量一致，觀察壓力表壓力差別，通過油套壓力差，計算出沖開高壓層的地層壓力，迅速通知值班干部按計算數值準備壓井液進行壓井作業，在壓井液到井場之前，不要停止循環，如果此時停止循環關井，高壓層如果噴出的如果是氣體，比如地層深度3000m，井內的修井液為密度1.0g/cm3的清水，地層噴出氣體團的壓力為30MPa，關井后氣體團迅速從油套環空上升，由于體積不變，壓力也不變，氣體團上升到井口時井口壓力將升到30MPa，現場常用的生產井口的額定工作壓力為25MPa，井口將損壞造成井噴失控。在沖開高壓油層時出口立即增大，來不及提出單根搶裝井口時，應要把油管單根的油管接箍下到封井器管封閘板以下，居中關閉管封閘板，防止能內壓力過大將油管噴出，并在井口采取防頂措施后，繼續控制排量循環洗井，計算井內地層壓力，采取壓井措施。

2.3利用沖砂防溢防噴裝置沖砂：沖砂防溢防噴裝置是2013年的一項發明專利，在現場已經應用了100余口井，在預防沖砂溢流污染和井噴方面效果顯著。此裝置的原理是：由兩組對裝的單流閥組成，一個為上接頭，接在沖砂水龍頭油管下部，其余若干個為下接頭，接在沖砂時加深油管的接箍上，分開時各自關閉形成封閉，壓力越高封閉越嚴密，連接時一起時相互打開形成循環通道，正沖反沖不受限制。同時在沖砂沖開高壓油層時，突然發生井噴，不論正沖和反沖，需要循環時正常循環，不需要循環時卸開上下接頭之間的連接絲扣，井內空間自動關閉，可以在井內不噴不溢的情況下采取控制措施，避免了井噴事故的發生。

3沖砂漏時的處理

砂埋層有高壓層也有漏失層，沖砂沖開漏失層時雖然不像沖開高壓層發生井噴那樣危險，但是同樣會發生各種事故，尤其是卡管柱事故，同樣不能輕視。對于沖開層段之前的井史調查工作，沖砂噴時已經說過，此處不再贅述。

在現場施工中，沖砂漏分以下幾種情況：沖開油層先觀察排量15min，要是發現進口排量大，出口排量小，變化不是很明顯時，說明層段輕微漏失，可以加大排量繼續沖砂到設計深度;出口排量小于進口排量25%時，沖砂應控制速度，循環洗井時間比正常沖砂不漏時增加50%的時間，已保證沖散的砂粒及時返出地面;出口排量小于進口排量50%時，此時加大排量已不能滿足施工需要，不能再加深管柱繼續沖砂，正循環時要上提管柱10-20m后繼續循環，反循環時可不提管柱繼續循環，同時要組織車輛，進行雙泵車沖砂施工，如果不能組織雙泵車，循環一段時間及時提管柱，提管柱到原砂面以上100m的距離，這段時間要連續施工，不能停工，管柱離開原砂面100m后可停工等再組織下次雙泵車施工;沖開油層出口立即不返液，馬上提管柱至原砂面以上100m，此時越快越好，決不能停工，否則即發生卡管柱事故，提至原砂面以上100m之后如果不再上提要不斷活動管柱，再組織利用暫堵劑沖砂，雙泵車已經不起作用。

4沖砂卡管柱的處理

在沖砂過程中，時常會發生卡管柱事故，卡管柱的原因分為多種，處理時較困難，針對現場沖砂施工中發生的卡管柱事故，探討幾種處理方法。

4.1循環時間短管柱卡處理：利用油管沖砂時需要不斷加深管柱，一般是利用帶水龍頭的單根油管沖下，循環一段時間，待砂子上返一段距離后，再提出帶水龍頭的單根油管，下入加深油管，再繼續接帶水龍頭的油管繼續沖砂，如果循環時間短，下入加深油管后，再接上帶水龍頭的單根油管時，砂子下沉卡住管柱，開泵循環不通，上提管柱卡，此時應采取活動管柱加上憋壓解卡的辦法，就是從油管內打壓10MPa左右，加上不斷活動管柱，砂埋10m左右時基本上80%左右的砂卡都能處理出來，循環正常后，不能再繼續下沖，加大排量，循環時間增長1倍以上，保證不再卡管柱。如果砂埋較深超過10m，只有采取計算卡點，倒扣處理出卡點以上的管柱，采取套沖方式處理出砂埋管柱。

4.2漏失卡管柱的處理：沖砂沖開漏失層后，出口立即不返液，說明砂埋層漏失嚴重，此時如果采用的正沖砂方式，沖起的砂子在油套環形空間內會立即下落，埋住沖砂的管柱，如果此時環空內的砂子較少，可以活動管柱解卡成功，如果環空內的砂子較多，活動解卡無效，只有采取計算卡點，倒出卡點以上管柱，下逃銑管套沖砂埋管柱打撈處理。

參考文獻

[1]《井下作業》孫樹強.主編. 2006年石油工業出版社