对水平井段砂卡形态的新认识

曲景斌 宝 慧

（1. 长城钻探工程有限公司压裂公司钻修工艺研究所，辽宁盘锦 124107；2. 长城钻探工程有限公司地质工艺研究所，辽宁盘锦 124107）

对水平井段砂卡形态的新认识

曲景斌1宝 慧2

（1. 长城钻探工程有限公司压裂公司钻修工艺研究所，辽宁盘锦 124107；2. 长城钻探工程有限公司地质工艺研究所，辽宁盘锦 124107）

针对水平井冲砂难度大、风险大、水平段管柱砂卡难以打捞的观点，分析了砂在水平井段与直井段所处的不同形态，阐述了砂在井筒内所处的空间形态、受力状态。通过水平段砂卡管柱处理实例，得出了水平段砂卡管柱处理难度低于直井砂卡的认识以及水平段冲砂技术风险小于直井砂卡风险的观点。提出了新的水平井段冲砂、解卡作业思维方式，使该技术更加简单化，提高了施工效率，降低了修井成本。

水平段管柱；砂卡形态；处理方法

人们普遍认为水平井段砂滑脱易形成砂床，较直井段更易卡钻，处理起来更难。近年来各油田对水平井冲砂采取了各种措施，如采用连续油管冲砂技术、连续管柱冲砂技术，使冲砂成本成倍增加。笔者通过研究与实践，认为水平段与直井段沉砂形态不同［1］，冲砂方法无需那样复杂，处理卡钻技术难度更小。基于这个理念，建议在水平井段实施修井、措施作业时，应根据具体情况采取相应技术措施，无需采用更为复杂技术手段处理砂卡。

1 水平段与直井段砂卡形态分析

本文阐述的问题仅限于在套管、筛管完井的井眼内或地层较为坚硬不易坍塌的井眼的修井作业。

（1） 砂在直井段与水平段所处的空间形态不同，形成的卡阻机理不同。在直井段由于套管处于垂直状态，砂受重力影响向下沉积，在套管直径范围内，沉砂沿井筒轴线逐步向上堆积，形成砂柱或砂桥，见图1。同样的地层，同样受重力影响，在水平段，由于井眼处于水平状态，客观上使堆积空间加大，砂沿整个水平段井筒轴线分散沉积，处于松散状态，在井筒内形成砂床或不紧密的砂段。见图1。

（2）砂在直井段与水平段对井内管柱所产生的自锁力不同，卡钻程度差异大。在直井段冲砂、磨/钻/铣作业中，当流速减缓或停止流动时，砂受自身重力影响向下滑脱，开始沉积，同时受井内液体流动的动力影响，提高了沉积速度，增加了砂体的致密性，砂堆积在管柱周围，当上提管柱时，由于砂与管壁之间摩擦力的作用，砂与套管壁、油管壁之间产生了一个自锁力，产生自锁力后，管柱大力上提会使摩擦力增大，摩擦力增大则自锁力增大，上提负荷越大，被卡越严重［1］。见图 2。

图1 砂在直井段和水平段所处的空间形态

图2 砂在直井段受力情况

砂在水平段井眼中滑脱距离很短（套管直径），易沉积，但主要以砂床形态或一段不致密的砂段形态出现，砂床上部井眼存在一定的通道。如果存在砂段，砂在重力作用下，这个砂段一旦受到外部流体或力的影响，就会向两侧分散而出现松动或通道，难以出现牢固的自锁力。见图3。

图3 砂在水平段受力情况

2 水平段砂卡管柱处理方法

由于水平段管柱、工具被卡难以形成自锁力，可采取振动或旋转倒扣方式实现解卡，尽可能不采用复杂、有风险的套铣方法处理。处理水平段砂卡管柱应主要采用以下方法：

（1）振动解卡法。在靠近遇卡位置连接震击器、振动器等，对遇卡管柱进行震击，使管柱产生振动，造成堆积致密的砂段松动，砂沿管柱轴向分散，解除卡阻。这种方法适用于被卡管柱与套管间隙较大的井。

（2）大力上提法。受重力影响，砂在水平段的沉积与落鱼呈水平状态排列，难以出现牢固的自锁力，可采用井下增力技术，将增力工具下至接近于水平段位置打捞，提升力直接作用在落鱼上，给落鱼施加一个水平方向的拉力，在砂没有形成自锁的条件下可以一次性捞出落井管柱，避免了常规打捞时井的曲率产生的摩擦阻力和钻柱重力的影响。其优点是节省时间，降低成本。

（3）分段倒扣法。在大力上提法不能解卡的情况下，对于水平段较长、沉砂量较大的井，应采用分段倒扣方法，边冲砂边倒扣，直至全部倒出。通过倒扣转动的干扰能够将砂段破坏掉，分段倒出管柱。其优点是安全可靠、成功率高，缺点是较大力上提法效率低，但比套铣效率高［2］。

3 应用实例

近年来完成不同类型水平井砂卡管柱打捞12口，成功率91%，功效高于直井打捞。

3.1 沈630-H913井

倒扣打捞实例。打捞被卡水平井分段喷射压裂管柱。井身结构：Ø177.80 mm×3 488.86 m技术套管+Ø127.00 mm×3 424.84～4 290.0 m油层筛管。被卡管柱：Ø73 mm加厚倒角油管×39根+4号喷枪+Ø73 mm加厚倒角油管×6根+Ø73 mm平式油管短节×1根+Ø73 mm加厚倒角油管×14根+3号喷枪+Ø73 mm加厚倒角油管×17根+2号喷枪+Ø73 mm加厚倒角油管×7根+1号喷枪+球座+Ø73 mm加厚倒角油管×1根+筛管+引鞋。井眼轨迹：井深3 153 m处 65.06°、井深3 250 m 处 67.38°，最大井斜 4 198.15 m×90.98°，3 559 m以下为水平段，AB长500.09 m，井眼狗腿度较小但有两处硬弯，分别位于造斜点及A点处，筛管长846.91 m。

大修打捞情况：该井压裂后放喷起管时发现井内管柱被卡。2011年10月上旬大修。由于落鱼长，外径较大，不适于大力上提打捞。采用了公锥、倒扣捞矛等常规工具进行倒扣打捞，下工具20次，打捞成功13次，捞出砂埋管柱671 m，打捞成功率81.25%，用时15 d捞出全部落物（图4）。施工参数：钻压20～30 kN；倒扣圈数18～20圈；高黏粉体暂堵剂和高温稳定剂调配循环液，黏度75 s，密度1.0 g/cm3。该井打捞始终采用活动、倒扣方法，坚持不使用套铣管，以免发生卡钻事故。

图4 沈630-H913井捞获的喷枪等

3.2 曙4-H109井

井身结构：Ø177.80 mm×1 354.29 m套管+Ø127.00 mm×1 304.95～1 570.73 m套管；井内落鱼：Ø73.00 mm油管带Ø90 mm导锥，深度1 560 m。上修原因：小修施工中冲砂管柱被卡。

2011年11月，采用滑块捞矛、公锥、短鱼头打捞器等内捞工具倒扣打捞，在井斜87°以下捞出16根Ø73.00 mm油管及导锥。打捞钻压20～30 kN，每次倒扣11～12圈即可倒出油管1～3根；循环液为黏度45 s、密度1.0 kg/m3粉体暂堵剂，具有携砂和防漏失性能。每次打捞前必须冲洗鱼顶，捞获后活动管柱，上提至安全负荷，如不能解卡则倒扣。

3.3 小22-H1井

打捞Ø127 mm套管尾管实例。地层岩性：粗面岩，岩性较为稳定；套管及井身：Ø177.8 mm×Ø127 mm复合套管完井，Ø127 mm筛管× 3 054 ～3 369 m，悬挂点 2 919.26 m/井斜 60°，曲率半径 150～200 m，水平段长307 m，完钻井深3 376 m。施工目的：取出Ø127 mm尾管实施找堵水。

经分析采用增力器打捞技术方案。 2011年7月，使用外径Ø150 mm三缸液压增力器，增力器卡点2 917.6 m，井斜度59.67°，施加在被捞物体上拉力接近水平状态。打捞钻柱结构为：可退式倒扣捞矛 ＋安全接头＋液压增力器+水力锚+扶正器+液面平衡阀＋扶正器＋Ø73 mm反扣斜坡钻杆×3根＋扶正器+反扣斜坡钻杆。捞矛捞获后上提740 kN鱼头未动，启动泵车，给增力器施加泵压15～18 MPa，最高产生600 kN拉力直接作用在被捞物体上。当液缸走完一个行程后，停止打压并泄压，下放钻压使平衡阀打开，油套液面平衡，增力器锚瓦充分回收；重复打压动作，每个行程被捞物上行0.32～0.49 m，共提升17.25 m后阻卡现象解除，钻柱恢复原悬重，起出全部尾管（悬挂器＋Ø127 mm光管×14根＋Ø127 mm衬管×6根＋Ø127 mm光管×3根＋Ø127 mm衬管×23根＋引鞋），整个打捞用时20 h。

4 结论

分析了砂在水平井与直井井筒内堆积形态和受力的差别，给出了处理水平段砂卡管柱方法：振动解卡法、大力上提法、分段倒扣法。通过实例验证了其可行性，提出了水平井段不宜用套铣方法处理砂卡以及水平井打捞砂卡管柱其风险程度低于直井段打捞的观点。

［1］ 漆安慎.力学［M］.2版.北京：高等教育出版社，2004.

［2］ 赵峰. 分支水平井技术在辽河油田潜山地层中的应用［J］.石油钻采工艺，2012，34（5）：28-30.

（修改稿收到日期 2013-05-18）

New understanding on the morphology of sand setting in horizontal well section

QU Jingbin1, BAO Hui2
（1. Drilling&Repair Technology Research Institute of Fracturing Company,Great Wall Drilling Co.Ltd.,Panjin124107,China;2. Institute of Geological Technology,Great Wall Drilling Co.Ltd.,Panjin124107,China）

Aiming at the issues of high difficult, great risk of sand washing and not easy to treat sand setting in horizontal well section, the different morphologies of sand in horizontal well section and in vertical well section have been analyzed in this paper, and then the space form and stress state of sand in wellbore were illustrated in detail. Through the example of sand setting string processing in horizontal well section, we figured out that the sanding-in processing in horizontal well section is less difficult than that in vertical well section, and the risk of sand washing in horizontal well section is also lower than that of vertical section. Based on this, new sand washing and releasing stuck method was proposed, making the operation easier. The novel method not only greatly enhances the operation efficiency but also reduces the cost of well repairing.

horizontal well section string; morphology of sand setting; processing method

曲景斌，宝慧.对水平井段砂卡形态的新认识［J］.石油钻采工艺，2013，35（4）：122-124.

TE358

：B

1000–7393（2013） 04–0122–03

曲景斌，1981年毕业于辽河石油学校采油专业，现从事油井大修、小修、试油技术等工作。电话：0427-7513806。

〔编辑 景 暖〕