液氮气举冲砂工艺的研究

于 坦

（中石化华北石油工程有限公司井下作业分公司，河南 郑州 450042）

1 液氮气举冲砂

（1）油、气井冲砂的必要性。油气井出砂以后，如果井底的出砂不能被井内的液流全部带出井筒，就会出现沙子在井内沉积的现象，同时砂柱就会增高，出油通道就会被增高的砂柱堵塞，流动的阻力就会增大，导致油气井减产，严重的还会导致停产。井下设备也会因此出现砂卡现象，所以清除沉沙对于油气井的长远发展来看有着重要的意义。一般的冲砂方式有水力冲砂、机械捞砂、液氮气举冲砂。本节主要介绍了液氮气举冲砂。

（2）液氮气举冲砂原理。液氮气举冲砂是一种特别安全的气举措施，使用专用的液氮车把低压液氮转化为高压液氮，注入井筒，利用气体的体积以及迅速膨胀逸散的特性，在比较短的时间内将井筒的液体的目的。其原理是将氮气注入环空或油管，利用氮气的体积，氮气的体积在减压或升温后发生膨胀，井筒中的空间被占据，从而达到排出冲砂液的作用。

（3）液氮气举的工艺特点。①施工比较安全，氮气的物理性质比较稳定，且不燃烧，尤其是与天然气以任何比例混合后均不会有爆炸发生，对于施工人员来说没有危险性。②简单的工艺，液氮气举与压风机气举的工艺基本相同，在储液罐中是以液态存在，用泵吸入或排出的也都是液态氮，当通过加热器后，其形态发生改变，有液体转化为气体，并排入高压管线，冲砂液被高压气体驱替。③液氮气举具有排液快的特点，施工时间在1h内能够排液1400m。施工时间90分钟能够排液2500m～3000m。④液氮气举排液深度比较灵活，可排任意深度，而且成功率基本上可以说是百分之百。⑤易于控制，调节方便。⑥液氮在存放过程中会有自然挥发，造成一定的损失，而且施工价格比较高。

（4）冲砂方式。液氮气举冲砂通常用的冲砂方式有正冲、反冲、正反冲、负压冲。①正冲砂是冲砂液沿着冲砂管向下流动，在从管口流出时，以较高的流速将砂堵冲散，砂子被冲散后与冲砂液混合在一起，沿着冲砂管与套管的环形空间返至地面。正冲砂的方式使液体对井底形成较大的冲力，能够冲起较大较硬的沉沙，但是环形空间比较大造成流体的上返速度比较慢，携沙能力弱。②反冲砂是冲砂液由套管与冲砂管的环形空间进入并对砂堵进行冲刺，使泥沙被冲起，并与冲砂液混合，沿冲砂管上返到地面。这种方式流体在管内的流速比较快，具有很强的些携沙能力。但是，液体对井底产生的冲力比较小，而且冲砂速度比较慢，冲砂管径比较小，易造成关内砂堵，且不易带出较重教大的沉砂。③正反冲砂是先釆用正冲的方式将砂堵冲散，当砂子处于悬浮状态马上改用反冲方式，这样冲散的泥砂就能很容易的被冲出冲砂管。这种方式具有正反冲砂的所有优点，但是依然是由于冲砂管径小易造成砂堵。④负压冲砂也被叫做混气冲砂，在井口将水泥车和压风机并联，它们分别打出泡沫液和气体，将这些气体和泡沫混合并打入井内形成密度较小的泡沫，使井筒液柱压力低于地层压力，发生漏失井段后油层不会受到污染，具有一定的排液解堵作用，由0.5%的ABS起泡剂和0.2%的Na2CO3稳定剂及水混合成泡沫液与高压气体混合。其工艺比较复杂，而且压力高，且易发生井喷，但是可以保护地层。

2 以正冲砂为例的操作步骤

将刮刀钻头（或冲砂斜尖）接在下井第一根管柱底部，下管，至油层顶界距顶界30m，改变下放速度，速度要在每分钟5m以内。至预计砂面位置悬重下降10到20kN，认为遇砂面，连探两次。将管柱上提，直至距砂面5m，进行开泵冲洗，排量在每分钟350L以上。等到进出口达到平衡，循环正常，转盘转动管柱边匀速缓慢下放。冲完每一单根冲砂管都要进行循环洗井，洗井时间在10分钟以上。停泵加单根，开泵冲砂重复接单根冲砂。如果是大排量洗井要达到出口无砂，其含沙量要低于3‰。如果是出砂严重的井和防砂措施井，应该对沙面进行观察，将冲砂管上提，至射孔井段以上30m，将冲砂管柱停泵4h，对地层出砂情况进行观察，探井底误差小于2‰为合格，并对其深度进行记录。

3 施工注意事项

（1）必须在井内平稳的情况下进行冲砂施工。（2）沉砂池、分开的进、出口罐是冲砂过程中的必要准备条件，冲出的砂不能被带回井内。（3）为避免造成砂堵或憋泵，冲砂过程中加深管柱要缓慢均匀地进行。（4）带封隔器、通井规等大直径的管柱在冲砂过程中是禁止使用的。（5）出口返液情况需有专人进行观察，一旦发现出口不能正常返液必须立刻停止冲砂施工，将管柱上提离砂面30m，活动管柱。（6）单根冲完后应该充分循环，使洗井的排量以及时间达到设计要求，加单根停泵至下次开泵之间的时间应该保持在6分钟内。（7）中途不能停泵，保持连续冲洗，如果出现特殊情况需要停泵，可以将冲砂管柱上提至砂面以上30m。需要反复活动管柱，提升设备发生故障时应该保持循环。（8）在进行冲砂过程中，如果发现有修井液漏失的情况应该及时对洗净液性能进行调整，如果不能维持循环应该停止施工，采取处理措施，待正常后再进行施工。（9）如果因为管柱下放过快导致憋泵的情况，应该将管柱上提，等到泵压正常后才能继续加深管柱进行冲砂。（10）虽然液氮气举冲砂比较安全，但是施工过程中依然需要注意防火、防爆、防中毒。

结语

清除沉沙对于油气井的长远发展来看有着重要的意义。沉砂池、分开的进、出口罐是冲砂过程中的必要准备条件。液氮气举冲砂施工安全性比较高，且工艺简单，排液速度比较快，深度容易控制，必须在井内平稳的情况下进行冲砂施工，特别是对于含气井来说，而氮气这种惰性气体，不易与其他物质发生反应，在压力0.1MPa以下、温度-195.8℃时转变为液态，这项工艺在气井排液诱喷中应用广泛，在实践作业中，液氮气举冲砂工艺具有一定的优势，而且效果比较好。

[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（02）：63-65.