水平井高效冲砂技术分析与应用探究

高建忠

摘要：隨着水平井开发方式逐渐成为低渗透油田的主要产能建设模式，油田中深水平井数量迅速增加，作业施工难度加大。中深水平井冲砂与常规直井冲砂技术完全不同，随着油田水平井开发规模的扩大，技术人员探索出了适合于中深水平井高效冲砂技术方法，该技术对二开固井完井以及三开裸眼封隔器悬挂完井等不同井身结构的水平井都能很好适应。经现场试验证明水平井高效冲砂技术与常规冲砂技术相比施工效率提高。30-50%对减少作业占井时间、提高水平井生产时率具有重要意义。

关键词：低渗透油田；水平井；高效冲砂配套工艺；井身结构；施工效率

随着水平井开发方式逐渐成为低渗透油田的主要产能建设模式，油田中深水平井数量迅速增加，采用传统的小修作业方式占井时间长、作业效率低下，很难适应水平井开发生产的现实需要。随着油田水平井开发，针对提高水平井冲砂作业的施工效率和施工效果，探索出了适合油田中深水平井高效冲砂配套工艺技术，为今后全面提高水平井小修作业工艺技术水平和开展水平井大修技术攻关都具有借鉴意义。

1水平井冲砂存在问题

为突破新井产量关，油田精选整体部署水平井开发，分别建立致密油藏水平井有效动用示范区、建立低渗透薄层水平井改善开发效果单元。水平井完井投产后，小修作业特别是冲砂工序的效率不高、效果不好，分析原因主要有以下方面：

1.1地层吐砂现象比较严重

例如：水平井投产后，一部分井由于地层出砂（压裂砂）比较严重，抽油泵凡尔漏失、滤砂管堵、卡泵等现象时有发生，导致频繁上作业处理井筒。

1.2井深、水平段长、井身轨迹差

图1 水平井实钻轨迹图

A水平井油藏埋深1500一1600，米，水平段长700米、井深2300一2400米。同时，由于储层薄（一般只有2一3米）、砂体变化快，为满足地质砂岩钻遇率要求井身轨迹频繁扭动、曲率变化很大，这些因素都给起下管柱、冲砂以及其它作业工序的开展增加了很大难度。

1.3油品物性差

水平井油品性质粘度高、凝固点高，原油粘度高、凝固点高，原油粘度（50℃）73.4mPa.s～107.7mPa.s，平均为95.3mPa.s，原油凝固点为40℃。高凝高粘的油品性质，冲砂管柱在上提下放过程中时常遇阻，严重影响了作业效率和冲砂效果。

1.4井下预留的工具影响了冲砂效果

水平井采用两种完井及压裂投产方式，一种是三开井身结构裸眼封隔器滑套悬挂完井，实施多段压裂后直接下泵生产另一种是二开井身结构51/2”套管固井完井，射孔后下入套内分段压裂管柱，压裂施工后井下压裂管柱不捞出直接下泵生产。两种投产方式都在井下预留或遗留了一定数量的井下工具，给后期的冲砂作业带来了较大麻烦。综上分析，由于示范区的中深水平井井身轨迹较差、高凝高粘油品性质以及特殊的井下技术状况，导致水平井冲砂作业面临前所未有的困难。例如示范区初期投产的水平井，采用常规冲砂工艺施工占井时间比较长，一般下冲砂管柱需要一天、冲砂需要一天、起冲砂管柱需要一天，作业效率极低。

2水平井高效冲砂技术特点和应用效果

为提高水平井冲砂效率，减少作业占井时间，针对不同的井下技术状况，从冲砂工艺、冲砂方式、冲砂程序和技术要求方面进行了专门研究、改进和试验，较好的解决了水平井冲砂相关技术问题。

2.1 套管内冲砂工艺

从冲砂的水力学基本公式入手，探索提高冲砂效率的有效方法。在固定排量下冲砂，井底砂粒返到地面的时间为：

式中：t实—冲砂时井底砂粒返到地面时间，min：H—井深，mQ泵—冲砂时泵入排量，m3/min；A—冲砂液上返流动截面积，m2/min；V降—砂粒在冲砂液中下沉速度，m/min。由公式得知，为加速砂粒上返提高冲砂速度，可以在泵车排量、冲砂液粘度、冲砂液上返通道截面积等方面进行改进。（1）采用大功率泵车、提高冲砂排量。考虑将冲砂泵车由型调整为1000型或两台700型泵车并联的方式，这样冲砂液排量由0.5m3/min提高到了1—1.5m3/min：同时为加速井底砂粒上返，特别是提高水平段内砂粒的运移速度，混气冲砂工艺也具有较大优势。

2）采用反冲砂方式。反冲砂方式冲砂液沿油套环形空间向下流动，冲散的井底砂粒沿油管返至地面。反冲砂优势明显一方面油管的通道截面积小，砂粒在油管内上返速度快另一方面避免了正冲砂时砂粒在油套环空上返，容易在造斜段形成砂桥以及在水平段低位处形成砂床，造成冲砂不彻底、上提管柱遇卡等现象。为确保安全，实际操作过程中井口安装FZ18-21半封闸板防喷器，提高环空耐压等级，同时排出管线采用硬管线连接并锚定。

3）提高冲砂液粘度。冲砂液采用粘度高的介质，砂粒在井筒内沉降速度就慢，可以有效提高砂粒上返速度和冲砂液的携砂效率。先期采用现场配置压裂液基液的方式冲砂，后期为节约成本采用临井压裂后返排的压裂液残液冲砂，也收到了较好效果。

（4）其它配套技术措施改进。一是现场冲砂液必须准备充足，一般要准备4倍井筒容积的液量，以保证冲砂施工的连续性；二是现场配备40m3方箱子两套，或者采取井场临时挖坑铺防渗布的方式，这样可以循环重复利用冲砂液，达到了减少冲砂液浪费和节约成本的目的；三是针对油稠高凝油品区块，现场准备充足热水（温度不低于65℃），在起下管柱过程中随时热洗解卡，减少施工等停时间。采取上述措施后，示范区水平井的冲砂效率得到显著提升，统计采取措施后的12口水平井（其中2口井试验了混气冲砂工艺）平均冲砂占井时间与采取措施前相比提高了30一50%；而且冲砂效果得到明显改善，为后续的通井、打捞、下泵等工序的顺利实施，准备了很好的井筒条件，提高了整个作业过程的施工成功率和施工效率。

2.2裸眼封隔器滑套悬挂完井方式冲砂工艺

采用了裸眼封隔器+滑套悬挂完井方式，即7时技套底部悬挂41/2时裸眼封隔器滑套完井，井下技术状况更加复杂，对冲砂提出了特殊技术要求。一是套管由不同管径组合而成，通径不一致，上部7时技套内径159.42mm，悬挂器内通径只有94mm，而下部的41/2时油层套管内径97.18mm，要求选择的冲砂管柱规格必须满足要求：二是悬挂器位置井斜一般30～40度，普通冲砂笔尖容易在此遇阻三是水平段由多级裸眼封隔器+滑套组成，每级滑套都有滑套球和座，即冲砂管只需而且也只能下至上数（从悬挂器开始）第一级滑套处。针对上述情况，冲砂工艺技术路线确定如下：

1）加工特殊的梨形冲砂笔尖，方便冲砂管进出悬挂器；

2）冲砂管柱采用三极管组组合梨：形笔尖+Φ48mm油管油管变丝+Φ73mm油管+油管变丝Φ89mm油管；

3）下部冲砂管接箍的上下台肩进行45度倒角处理，以避免刮碰悬挂器，造成井下事故；

4）冲砂泵车型号及排量要求、冲砂方式、冲砂液类型以及相关配套措施遵从上文所述。

参考文献：

[1]吴奇.井下作业监督（第二版）[M].北京：石油工业出版社，2013.

[2]聂海光，王新河.油气田井下作业修井工程[M].北京：石油工业出版社，2016.