反循环冲洗工艺技术的改进与应用

王立江

【摘 要】 随着油田的不断精细开发，各种钻、冲措施接踵而至，就胡状-庆祖油田而言，近几年每年钻冲砂施工约130多井次，常规的钻冲砂施工一般是采用正循环方式进行，一定程度上存在有施工管柱安全风险。本文通过制作游动自封，配套使用液压自封装置等井口工具，可实现安全、高效钻冲砂的施工目的，先后在新胡89井、刘32井等应用，效果较为理想。

【关键词】 反循环 工艺 工具 配套 应用

1 前言

随着油田开采时间的延长，地层胶结物的胶结力变差，油层出砂越来越严重，造成油井减产或停产、地面和井下设备磨损，对环境造成了污染，需要对井底的砂子进行冲砂处理；由于油田上产需要，对部分油水井采取了增产增注措施，进行了填砂作业，下步措施时如需对填砂层进行作业，也必须对填砂层进行冲砂处理。目前主要采用正冲砂、反冲砂、正反冲砂三种方式。正冲砂的缺点是砂子在环空的上返速度慢，易卡管柱。而反冲砂的优点就是携砂能力强，上返速度快，返砂时间短，不会造成卡管柱；操作简单，劳动强度低；换单根时没有水流出，减少了井口的污染，提高了安全系数；特别是油层夹层小的井，冲砂数据精确率高。胡状-庆祖油田是一个复杂断块砂岩注水开发油田，钻、磨、套、铣、冲措施频繁，常规的正循环钻冲砂施工固然有其优点，但随着井筒状况的不断复杂等条件的影响，管柱安全不得不引起施工者高度重视，时有发生的钻、磨、套、铣、冲卡钻工程事故制约着该类措施的有效实施，同时带来了严重的经济损失，给油田的开发和整体经济效益带来不利因素。为因此采取各种有效途径，配套应用反循环冲洗工艺技术，对提高生产效率、施工管柱安全有着十分重要的意义。

2 配套工具

2.1 游动自封

2.1.1 结构

游动自封封井器由上壳体、下壳体、胶芯、密封圈4构成。胶芯的外径小于上壳体与下壳体形成的空间的内径，胶芯内径小于油管外径，下壳体上加工有与SFZ18-21防喷器连接的法兰、钢圈槽。

2.1.2 工作原理

起、下钻过程中，通过倒角引导接箍进入胶芯，胶芯弹性膨胀内径变大，接箍通过，胶芯随之弹性收缩，密封油管外壁，管柱与胶芯3之间过赢配合形成密封，胶芯始终与管柱同轴，胶芯随管柱摆动在上下壳体之间的内腔做径向摆动，上壳体下端面与胶芯上端面之间始终部分接触形成密封，上壳体、下壳体之间由密封圈4密封，井内有压力时具有助封作用，从而实现油、套环形空间的密封。

2.1.3 优点

该工具的径向游动保证了油管与自封胶芯之间，自封胶芯与壳体之间的密封面积，防止了井架偏、油管摆动造成的油管与胶芯之间存在间隙，密封效果好。

2.2 液压自封装置

2.2.1 结构

由补芯承压盘、上连接法兰、下连接法兰、液缸套、活塞胶芯总成、压力平衡器和液压动力系统组成。

2.2.2 工作原理

油缸套与下连接法兰设计为一体，与上连接法兰间通过丝扣连接，补芯承压盘通过其上的螺栓用螺冒固定在上法兰上；上连接法兰上设计有连接螺纹孔，可与井口法兰或其它装置相连接；油缸套上有开进油口和排空阀，通过进油口注入液压油，排空孔排出其内空气；压力平衡器可连接在排空口，也可连接在动力泵出口处。当油腔内的压力达到一定程度时，液压自封胶芯下随动活塞压缩其胶芯产生径向收缩，达到密封环空的目的。

2.2.3 优点

（1）利用氮气瓶的补偿作用，配备有动态压力平衡装置，可实现油管本体和接箍通过液压自封装置时的动态密封，延长密封胶芯使用寿命。

（2）配备有独立的远程液压控制系统进行控制，操作压力平稳，供油均匀。

（3）配备有动态压力平衡装置，可实现油管本体和接箍通过液压自封装置时的动态密封，以保持油管和套管环空压力不变。

3 应用工作量

2013年，实施反循环冲砂施工52口井，57井次，其中使用游动自封反循环钻冲15井次，使用液压自封装置反循环钻冲42井次。累计冲砂进尺8307.21m，连续使用最长井段H63-11井，钻冲313.69m。

4 效果

2013年实施反循环钻冲57井次， 总历时1125h，冲砂进尺达到7.38m/h，冲砂一次成功率96%。其中2口井冲砂无进尺，Q93井冲砂无进尺，原因是地层砂被压实固化、硬度大。XH89井因套变造成冲砂无进尺。（1）卡钻事故率为0。（2）地面污染率为0。

5 经济效益分析

因为反冲砂返砂速度快，大大提高了冲砂速度，与往年相比，平均单井缩短冲砂时间4小时。今年实施了57井次，水泥车一个台班按2300元计算，年节约费用：4×57÷8×2300=6.6（万元）；每口井节约的4个小时用于生产原油，按照节约4小时能够生产0.5m3原油计算：0.5×57=28.5m3，提高了原油产量；每年因为反冲砂节约出来的时间，可以多作业4口井，按照每口三万元作业费用计算，每年又可多盈利12万元；每年因冲砂卡管柱造成大修按1口计算，每年节约大修费用约60万元，经济效益明显。

6 结论与认识

（1）反循环钻冲工艺技术的成功应用，有效解决了大斜度井况钻冲砂易发生管柱安全的技术难题，增加了施工安全系数。

（2）携带能力强，返砂速度快，施工安全，减少井场污染。如施工的HC5-31井，反冲出大颗粒岩石，有效地提高了冲砂的安全性能，避免了正冲大颗粒卡钻事故的发生。

（3）为反循环套铣等井下复杂情况处理提供了新思路，拓宽了施工方式。

参考文献

[1]吴奇.《井下作业工程师手册》.北京：石油工业出版社，2003.

[2]聂海光，王新河.《油气田井下作业修井工程》.北京：石油工业出版社，2002.endprint