特殊冲砂装置研究与应用

陶俊

摘 要：本文针对套管变形井冲砂困难这一缺陷，研制了井下冲砂活动接头。通过利用活动接头的可旋转性能，克服了冲砂管柱在进入套变以下时管柱产生旋转而卸扣的弊端，大大的提高了套管变形井冲砂施工的成功率。该项工艺适合于套管缩径、套管扭曲、弯曲的井，对于套管错断的井不提倡。

关键词：冲砂施工 套变井 活动接头

1.前言

随着辽河油田开发进入后期阶段，采油、注气强度的增加，使得油井套管抗压强度降低及固井质量下降，套变套损井的数量越来越多，严重地影响了油田的采油生产。目前为止，锦州油田套管变形（弯曲、错断、破裂）的井已达到55% 之多，而且目前报废井和因为套变原因仍旧带病生产的油水井也占到很大的比例。鉴于这种情况，套变井的除砂成了难题，同时，解决这一难题也是非常必要的。

2.目前现状及存在问题

当前针对套变井作业采取的方式基本上有2种：

（1）在冲砂管柱底部下小直径管（例如Φ60㎜平式管进行探砂面、冲砂施工）。

（2）油井不探砂面，而是进行套管试压。

第一种措施适用于一小部分变形轻微油井的冲砂施工，但是大部分套变井由于冲砂管柱经过套变后管柱会出现旋转，不敢继续下冲，同时也有不少掉管的事故发生。而第二种做法只是验证油层没有被完全砂埋，根本不可能知道井内砂量，更不可能除掉井内的砂子了。要解决套变井冲砂的难题，我们只能从第一种方法入手加以改进，最主要的是解决掉管的问题，如果这个问题得到了解决，就能够对套变井大胆地实施冲砂作业了。

3.主要研究思路及技术关键

3.1研究内容

（1）通过小直径配套工具研究，满足套变井内冲砂工艺措施的需要。

（2）针對套管变形的特点，以及冲砂管柱在套变内冲砂的动态分析，需先搜集以往套变井冲砂的资料进行分析。

3.2调查分析

我们从1995年——2005年内的套管变形井冲砂事故统计发生率来看，过套变冲砂掉管事故90%以上是因为底部管柱卸扣造成的，这主要是由于管柱通过套变，在上提或下放时底部管柱可能受到挤压力和拉伸力作用，使管柱变成扭曲形状，底部管柱变形后再经过套变时管柱就会产生旋转力，同时又受到上部管柱的反作用力，因此底部管柱很容易被卸扣。

根据调查，管柱折、断的因素不到10%（据统计只有Φ48㎜管断过）。

3.3套变井冲砂对管柱选择的要求

理论上，177.8㎜套管或139.7㎜套管变形直径不小于90㎜的井，用Φ73㎜平管（接箍外径Φ89.5㎜）能冲下去；127㎜套管变形直径不小于75㎜的井用Φ60㎜平管（接箍外径Φ73㎜）能冲下去。

4.特殊冲砂装置的技术试验研究

我们通过以上研究分析，成功制作了Φ73㎜平母×Φ73㎜平公活动接头，可以自由正反向转动。通过加接变扣可以作成177.8㎜半套管用Φ89平母×Φ73平公的活动接头，小套管使用Φ73㎜平母×Φ60㎜平公的活动接头，使用活动接头后，当下部管柱进入套变，如果下部管柱受到套变挤压、拉张的作用，管柱会形成与套变情形相匹配的变形（多为扭曲螺旋变形），在上下提放管柱时，变形的管柱在通过套变时产生转动，当转动力传递到活动接头时接头旋转，扭力即转动力被释放，这样管柱就不会因被卸扣而发生掉管事故了。

5.过套变冲砂工艺管柱设计

5.1工艺特点

（1）可满足套变井冲砂的工艺要求，减少了操作风险。

（2）可根据实际情况采用以下两种方式匹配管柱作业，有利于作业施工。

5.2管柱组合设计

（1）Φ48㎜/Φ60㎜/Φ73㎜平管（底部管剧成笔尖）×m+活动接头+Φ89㎜平管至井口。

（2）Φ60㎜笔尖 + Φ73㎜平管×10m + 活动接头 +Φ73㎜平管×10m +活动接头+ …… +Φ89㎜平管至井口。

6.过套变冲砂工艺的实际应用

实例一，锦45-25-250井，Φ177.8㎜套管，油层井段为954.1m---1013.6m，人工井底1038.0m，2001年打印套变在942米， 最小缩径Φ146㎜。以往多进行套管试压，冲砂时底部用Φ73㎜平管冲到963米时管转，都不敢继续下冲。因此长期以来油井生产周期短，作业频繁。经我们采用井内活动管柱冲砂冲到井底后效果很好。冲砂管柱组合为：Φ73㎜平管（底部管剧成笔尖）×30米+活动接头+Φ73㎜平管×30米+活动接头+Φ73㎜平管×40米+活动接头+Φ89㎜平管至井口。起出Φ73㎜平管柱变形，但丝扣没有卸扣。

实例二，锦45-25-270c井，上部Φ177.8㎜套管，下部为127㎜套管，侧钻点883.72m，油层井段为957.1m——1012.6m，人工井底1051.0m，2005年12月打印套变在976m， 最小缩径Φ90㎜。以往用Φ60㎜平管探砂面到982.0米时管柱转，没有继续往下探砂面或冲砂。我们通过采用井内小直径配套管柱冲砂冲到1022.0米。冲砂管柱组合为：Φ60㎜平管（底部管剧成笔尖）×45米+活动接头+Φ73㎜平管×200米+Φ89㎜平管×780米。起出Φ60㎜平管柱有轻微变形，但丝扣没有卸扣。

实例三，锦45-24-G301井，Φ177.8㎜套管，油层井段为1007.0m——1058.9m，人工井底1090.0m，套变分别为815.0m， Φmin=150㎜；1018.5m， Φmin=138㎜； 1036.36m， Φmin=110㎜。根据该井为三处变形的实际情况，设计冲砂管柱组合为：Φ60㎜平管（底部管剧成笔尖）×45米+活动接头+Φ73㎜平管×28米+活动接头+ Φ89㎜平管×1010米。经过施工我们冲到了1087米，没有出现井下事故。

7.结论

通过该方法加接活动接头进行套变井冲砂，解决了大部分套变井除砂难题，并有效延长了油井生产周期，减少了井下事故的发生，大大降低了作业成本，为企业创造了可观的经济效益。