锦州油区连续冲砂技术发展与改进
2015-08-15贾财华中油辽河油田锦州采油厂辽宁凌海121209
贾财华(中油辽河油田锦州采油厂,辽宁 凌海 121209)
锦州油区所辖油区属疏松砂岩油藏,随着油田开发的不断深入,油层出砂矛盾日益突出。油层出砂分为游离砂和骨架砂,出砂原因很复杂,钻井、完井、生产和修井等各个环节都可能引起地层出砂。
目前油井清砂,主要有捞砂和冲砂两种工艺,其中捞砂对井况要求较高,大部分侧钻井和套变井无法实施,适用范围受限。所以作业冲砂技术就显得尤为重要。
1 连续冲砂技术现状
1.1 常规冲砂技术
该技术是采用停泵接单根和敞口池子循环冲砂的作业方式,完成油水井冲砂、除砂作业。它具有技术简单,现场操作性强的优点,但也存在冲砂时频繁接单根,悬砂下沉易卡管柱,频繁拆接水龙带和由壬等,操作人员劳动强度大,并且地面没有砂水分离装置,部分细粉砂继续循环至井内,造成重复冲砂的不足。
1.2 连续冲砂技术
基于常规冲砂技术的不足,尤其是在侧钻井、水平井和吐砂严重的井中成功率较低,2001 年2 月,锦州采油厂开始自主创新研究连续冲砂工艺技术,截止2009年,已经形成三代具有技术代表性的连续冲砂技术,拥有多项自主知识产权,其中发明专利3项,实用新型专利9项,获得科技进步创新奖4项。
1.2.1 地面换向连续冲砂技术-第Ⅰ代
它的设计理念是优先考虑冲砂接单根时不停泵,作业人员通过控制换向闸门,实现地面换向连续冲砂作业。该工艺技术主要包括三大部分:换向自封、换向短接和地面换向阀。
通过系统中三部分的配合使用,完成地面换向不停泵冲砂作业。但经过一年多的现场试验,该工艺技术在应用中存在以下不足:①地面水龙带多,拆、接管线繁琐;②需要专人扳动换向阀,实现地面换向供液,操作复杂。基于以上问题,限制了该项工艺的现场推广,为此我们重新设计了连续冲砂换向方式。
1.2.2 套管内换向连续冲砂技术-第Ⅱ代
2003 年,设计提出了套管内换向连续冲砂技术,实现了在井口自动换向连续冲砂。它的系统组成由双重补偿液压自封、密封换向短接和冲砂衬管组成。
2003 年至2005 年期间,利用第二代连续冲砂技术,实现了:①冲砂过程简单,只有两条管线,不需要任何控制;②冲砂过程中不停泵,有效避免换单根造成的砂卡管事故;③提高了冲砂作业效果,延长油井生产周期。
然而,随着作业施工要求的不断提高,清洁生产越来越重要,而该技术冲砂出口大量油砂与污水处理难度大,进而限制了该项工艺的大范围推广。
1.2.3 密闭连续冲砂除砂技术-第Ⅲ代
2006 年我们攻关研制了第三代连续冲砂工艺技术。它的设计思路是将作业冲砂整体考虑,密闭循环设计。该系统增设了除砂、排砂和收油装置,实现了作业冲砂的密闭供液、循环冲砂和排砂收油一体化。该技术充分利用了旋流除砂和重力沉降除砂原理,实现了在密闭循环条件下的油、水和砂三级分离,保证了连续冲砂和清洁生产的多方面要求。
第Ⅲ代连续冲砂技术的研制成功,是作业冲砂技术的一次重要变革。通过自主研究创新,我厂自2006年至2012年期间,累计连续冲砂601 井次,施工成功率91.27%,最高冲砂砂柱317m,解决了侧钻井和水平井等长井段冲砂施工难度大,冲砂过程中卡管柱和污染严重等问题,提高了施工质量和效率,并在安全生产和清洁生产中起到了积极作用,累计创效6200 多万元。
2 存在问题分析
随着油田开发的不断深入,新型驱替方式如蒸汽驱、化学驱和泡沫驱等逐渐受效,我厂出砂井已经突破1100口,防砂治砂难度逐年加大,第Ⅲ代连续冲砂技术经过近5年的现场推广应用,目前也面临很多技术瓶颈。主要有(1)井口自封易损坏,使用寿命短;(2)冲砂衬管短,丝扣地面连接困难;(3)换向密封易失效,换向成功率低失败。
3 第Ⅲ代连续冲砂技术的改进
基于连续冲砂在现场应用中遇到的技术瓶颈,致使近3 年的使用率不高。针对这一情况,2011 年1 月16 日,采油厂组织召开了作业工、技术员和作业大队领导参加的三级商讨会议,研究连续冲砂技术发展方向,经研究讨论后,在保证主体技术思路不变的条件下,对关键技术进行研究与改进。
3.1 专用无接箍冲砂油管应用
为了降低冲砂时上下活动管柱产生的变径磨阻,冲砂单根设计成无接箍油管。采用高强度N80加厚管材,配套高强度接头,最大滑扣拉力500KN,有利用延长井口自封的使用寿命。
3.2 冲砂衬管的改进
针对第Ⅲ代冲砂衬管地面连接困难,重新设计了衬管长度和扣型。将长度设计为4.5m,每次冲砂接2根衬管,且扣型为梯形扣,这样方便了现场操作人员的安装。
3.3 换向短接的更新
综合考虑第Ⅲ代换向密封短接的功能,我们重新设计了通径式换向短接,该短接只承担换向作用,不在承担密封作用,保证了换向成功率。
3.4 冲砂衬管底部多级密封的研究
该结构的独特设计,保证了冲砂液在冲砂衬管内的正常憋压,实现换向短接的换向,并且可以在底部任意加装多级密封,室内实验表明,二级密封可以一次性满足300m的冲砂要求。
截止目前,以上四大关键技术的研究,申请专利4项,并在现场应用中取得了较好的效果。
4 结语
4.1 基于连续冲砂技术的成功改进,下一步应研究连续冲砂、捞砂一体管柱,实现高漏失井的过油层冲砂捞砂一体化。
4.2 现场试验证明,对第Ⅲ代连续冲砂技术的改进是可行的,试验达到了预期效果。
4.3 第Ⅲ连续冲砂技术的改进与完善,为油井下一步防砂措施的实施提供了良好的基础。
[1]宋彦武.连续冲砂工艺技术的开发与应用[J].石油机械,2004,32(8):40-42.