悬挂冲管连续冲砂工具结构与应用

师成灿，陈微熙，闫东志，冯大强

（青海油田 井下作业公司，青海 茫崖816400）①

地层出砂导致砂埋产层、砂埋管柱，使油气水井减产、停产，通常采用冲砂作业来解决这个问题。冲砂工艺经过几十年的发展，已形成传统冲砂工艺和目前的连续冲砂工艺［1－8］，从冲砂效果和施工过程来看，连续冲砂工艺有不可替代的优点。本文提出一种简便、容易操作的连续冲砂工艺，以达到降低劳动强度和减少地层污染的目的。

1 工具组成

1.1 压差式悬挂释放装置

结构如图1。该装置是利用水力压差控制释放的悬挂装置，可根据需要在设计位置完成对工具的丢手。

图1 压差式悬挂释放装置

1.2 冲管内外悬挂组合接头

结构如图2。该接头入井时用于连接冲管和压差式悬挂释放装置。引鞋外悬挂器用来悬挂内冲管，具有扶正作用。在冲砂过程中胶皮与油管内壁保持一定压力的动密封。冲管悬挂器本身的锥面与外引鞋悬挂器相接触时起到悬挂和密封的作用，冲砂结束后负责将冲管带出地面。

图2 冲管内外悬挂组合接头

1.3 冲管

冲管是1段具有一定长度、无接箍、内外表面光滑、强度高的钢管，结构如图3。冲管的连接和入井由特殊螺纹和特殊吊卡完成，连接入井后，可达到上下外径一致的效果。

图3 冲管

1.4 冲砂头

结构为开有侧向通孔的与冲管内、外径一致的冲管短节，结构如图4。设计了侧孔，防止冲管被堵。

图4 冲砂头

2 工作原理

悬挂冲管连续冲砂技术的井下管窜结构如图5所示。该工具的设计思路是将冲管和冲管悬挂器用卡瓦悬挂于压差悬挂释放装置上，利用常规油管将其送入井内。下油管至连接有冲砂头的冲管和引鞋外悬挂器遇到砂面时，关封井器，接管线开泵，利用起泵压力使冲管被压差悬挂释放装置释放，在重力和泵压的作业用下，冲管自由向下运动，同时修井液携地层砂上返，砂面下降。随着砂面的降低，冲管全部伸出油管，最后冲管被悬挂于引鞋外悬挂器上，并处于密封状态，这时地层砂全部返出井口，整个过程无需停泵即可实现连续冲砂，当返出液为清水、泵压将下降至洗井泵压时，表明已冲砂至井底。

图5 悬挂冲管连续冲砂技术井下管窜结构

3 主要技术参数

压差悬挂释放装置外形尺寸93mm×350mm

冲管悬挂器最大外径 59mm

冲管外径 46mm

冲管内径 28mm

冲管抗拉强度 450kN

卡槽承载能力 ＞150kN

4 特点

1） 冲砂头水眼内径的变化增加了水流的冲击力，大幅减缓砂粒在井筒底部冲砂头以下局部的沉降速率。

2） 冲砂管上设计有承重卡槽，管与管之间无接箍，卡槽承载能力＞150kN，密封方式为螺纹密封，承压3～10MPa。

3） 内冲砂管柱长度的计算公式为：内冲砂管柱长度＝人工井底深度－砂面位置深度＋（5～7）m。

5 现场应用

目前进行了25口井的作业，冲砂进尺56.35～142.12m，泵压0～8MPa，冲砂时间90～120min。整个操作过程井口无人操作，无需接单根。提高冲砂效率40%～50%，返出地层砂的砂比高，且集中返出井口。所以在冲砂过程中应尽量加大排量，以克服地层砂自由下沉速度。冲砂数据如表1。

表1 几口典型井的冲砂数据

与常规冲砂工艺对比如表2。说明选用该工具并组配相应的管柱后，完全能替代现有的冲砂工艺，具有冲砂时间短、砂液集中、井口无污染、劳动强度小等优点，比常规冲砂作业提高冲砂效率40%～50%，且保证了井下管柱安全。

表2 与常规冲砂工艺对比

6 结论

1） 现场应用表明：该工具有效避免了常规冲砂作业接单根、停泵时造成的人员安全上的隐患，冲砂过程不停泵、不接单根，降低了工人劳动强度和施工风险，缩短了施工周期和压井液在井内滞留时间，降低对地层的污染。

2） 该工具是利用油管内液体压差来释放和悬挂冲管，并使其能在常规油管中进行上下活动。通过重力与水力压差的作用使冲管随着砂面的降低而向下运动，实现连续冲砂作业。

3） 该工具结构较为简单，制造成本低，工艺简单，便于现场操作人员掌握。具有很好的推广价值，应用前景广泛。

4） 冲管的运输成为制约该工艺推广的主要因素。正在研究轻便、易于运输的装置，并将该工具应用于其他作业任务，以拓宽使用范围。

［1］管恩东.双级同心整体冲砂管柱工艺研制［J］.石油矿场机械，2011，40（2）：63－65.

［2］周建国，杨 健，余代美.连续油管修井技术在H30井的应用［J］.钻采工艺，2002，25（1）：100－102.

［3］刘 成.吐哈油田连续油管技术的应用［J］.石油矿场机械，2001，30（3）：45－47.

［4］庞天海，李树兰，刘树高.泡沫冲砂作业［J］.钻采工艺，1990，13（3）：34－38.

［5］汪国庆，周承富，吕选鹏，等.连续油管旋转冲砂技术在水平井中应用［J］.石油矿场机械，2011，40（5）：70－73.

［6］李文彬，刘彦龙，叶 赛，等.连续油管冲砂作业参数优化［J］.石油矿场机械，2011，40（11）：58－61.

［7］黄中伟，李根生，罗洪斌，等.水平井防吵管内旋转射流冲砂解堵机理与试验［J］.石油钻采工艺，2008，30（3）：93－96.

［8］李树臻，李光磊，王亚娟.油井负压冲砂装置研究［J］.石油矿场机械，2004，33（3）：21－23.