射流冲砂负压发生器研制与应用

张 宁

（新疆油田公司重油开发公司，新疆克拉玛依834000）

射流冲砂负压发生器研制与应用

张 宁*

（新疆油田公司重油开发公司，新疆克拉玛依834000）

负压发生器是水平井负压射流冲砂工艺技术的关键部件之一。研制了换向和不换向2种负压发生器，可利用负压发生器产生的抽吸力和举升力把残液、固态颗粒等抽汲至油管并举升到地面，有效解决了水平井冲砂液漏失严重和砂粒返排困难等问题，矿场应用效果良好。

射流；冲砂；负压发生器

水平井冲砂遇到的主要难题是由于油层压力低、油砂胶结强、渗透性高，冲砂液大量漏失，携砂液不能返出，冲砂成功率低[1-2]。国内胜利、辽河、大港等油田应用连续油管、束缚水冲砂、泡沫和聚合物冲砂、连续冲砂工艺、水平井捞砂技术等技术，未能完全解决水平井冲砂液漏失严重和砂粒返排困难等问题[3-5]。国外水平井主要采用连续油管冲砂，由于技术垄断目前只技术服务，费用较高不易推广。及时、彻底的清除井筒积砂已成为制约负压井正常生产的瓶颈技术。综合国内外冲砂作业技术的基础上，负压射流冲砂工艺技术将是未来冲砂技术的重要发展方向。本文对负压射流冲砂工艺技术的关键部件之一——负压发生器进行了研制与矿场试验应用。

1 负压射流冲砂技术简介

负压射流冲砂技术工艺主要由井下管柱和地面部分组成，地面部分由进出液管线、供液泵车、循环罐等组成，井下管柱由负压发生器、同心管和清砂封隔器组成。该工艺基本原理为：作业时动力液经套管、清污封隔器上的进液孔进入同心管外环空进入负压发生器，一部分动力液高速向内管喷射，产生举升力与抽吸力；另一部分动力液经清污孔，向外喷射搅起井筒污物，使其流化，流化后的固态颗粒、“死油”、砂等被进液孔吸入内管举升到地面。该工艺主要用于油田油、水井的冲砂解堵作业，其主要优点为：（1)物理方法抽吸井底污物，不受井内流体化学性质的影响；（2）地面设施不需特殊设备；（3）能有效解决井筒及近井地带堵塞物畅通的问题；（4）利用同心双管可以解决井筒内不易建立循环的问题；（5）负压发生器产生的抽吸力和举升力把残液、固态颗粒等抽汲至油管并举升到地面；（6）搅砂喷嘴产生的高速流，冲散固态颗粒和高粘稠油，使其流化；（7）同心双管用普通油管制成，上、卸螺纹操作与普通油管相同；（8）脱油污水作动力液，无污染，低成本。

2 换向负压发生器研制

换向负压发生器（见图1）的工作原理为：当前端的导向头接触砂堵前先循环洗井，冲砂液经同心管环空到达换向负压发生器的桥式接头，从中心管上的射流举升通道进入举升喷嘴产生射流，在举升喷嘴与喉管间造成低压区，将井底液体从桥式接头的外孔吸入并喷入同心管内管举升出来。洗井正常后，下放换向射流冲砂器并加压重，导向头与砂堵接触。冲砂器上的弹簧被压缩，中心管上行，射流举升通道关闭，射流举升停止。同时，中心管上的冲洗堵塞通道开启，冲砂液进入导向头并从冲砂喷嘴射流喷出，冲击、粉碎砂堵。随着堵塞物不断从导向头前端冲开，弹簧的弹力推动导向头下行，中心管上的冲洗堵塞通道关闭，同时，中心管上的射流举升通道开启，又开始射流举升，喷嘴与喉管间造成低压区，将冲散的泥砂混合液从桥式接头的外孔吸入并喷入同心管内管举升出来。如此反复，可实现高效清除堵塞并将其带出。其特征在于：

（1）换向负压发生器可反复实现：射流冲洗堵塞→关闭冲洗堵塞通道→开启射流举升通道→抽吸并射流举升堵塞物混合液→关闭射流举升通道→开启冲洗堵塞通道→射流冲洗堵塞。这种冲洗和举升交替进行的工作方式，不会造成冲洗液分流，降低了对冲洗液排量和压力的要求，利于控制和优化冲洗液排量和压力，可提高冲洗堵塞的速度和举升效率；

（2）换向负压发生器的导向头与堵塞物接触或离开产生换向动力；

（3）中心管上的冲洗堵塞进液孔和射流举升进液孔结构，使中心管轴向运动即可交替换向；

（4）导向头前端是齿形，中心喷嘴在齿尖后端，这种结构既可提高导向头冲击、冲洗堵塞物的能力，又能防止堵塞中心喷嘴；

（5）喷射泵举升，减小冲砂液和携砂液向地层漏失。

图1 换向负压发生器

3 不换向负压发生器研制

不换向负压发生器（见图2）工作原理与换向负压发生器的工作原理基本相同，只是此负压发生器上安装的搅砂喷嘴可以冲击、粉碎砂堵，而没有换向功能。此负压发生器的结构特点是：可根据需要更换不同规格的喷嘴、喉管、扩散管。

图2 不换向负压发生器

图3 某井负压射流冲砂前后生产曲线

4 矿场应用

负压射流冲砂工艺技术已在江汉、新疆等油田应用50余井次，工艺成功率90%以上，取得了良好的应用效果。这里以某油田一口水平井负压射流清砂为例进行分析。

该井人工井底2220.6m，砂面2197.6m，地层压力系数0.4，属典型的负压井，曾多次应用常规水力冲砂，由于冲砂液漏失量大，出口返液量少，冲砂效果不明显。2011年10月20日，应用负压射流清砂技术，成功清砂至人工井底，注入液45m3，返出液50m3。投产后，同比减少生产排水期3d，日均增油1t，有效期16d，累计增油15.4t（图3）。

5 结论

研发了水平井负压射流冲砂工艺关键部件——负压发生器，包括换向负压发生器和不换向负压发生器2种，可利用负压发生器产生的抽吸力和举升力把残液、固态颗粒等抽汲至油管并举升到地面，有效解决了水平井冲砂液漏失严重和砂粒返排困难等问题，矿场应用效果良好。

[1]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的应用[J].石油矿场机械，2011，40(5):70-73.

[2]李松岩，李兆敏，孙茂盛，等.水平井泡沫流体冲砂洗井技术研究[J].天然气工业，2007,27(6):71-74.

[3]刘扬，郑刚，朱国亮，等.漏失井冲砂工艺管柱研究与现场试验[J].石油机械，2008,36(10):67-68.

[4]姜涛.水平井冲砂技术研究与应用[J].石油地质与工程，2009,23(4):99-101.

[5]付民，高通路，张松明，等.水平井冲砂技术的应用与改进[J].油气井测试，2011,20(5):59-61.

TE358

A

1004-5716(2015)08-0054-03

2014-08-08

2014-08-13

张宁（1960-），男（汉族），安徽阜阳人，工程师，现从事油田大、小修井作业、油田工艺技术研究和油田开发管理工作。