作业反冲砂关键技术与施工应用

王全亮

摘要：冲砂是向井内高速注入液体，靠水力作用将井底沉砂冲散，利用液流循环上返的携带能力，将冲散的砂子带到地面的施工。作业下冲砂管柱。连接反冲砂管线。在冲砂过程中由于冲砂方式、施工人员操作不当、设备出现故障、地层漏失、冲砂管柱短路等原因造成冲散的砂子不能返出地面，使用正冲砂容易使砂子在油套环空内沉积卡管柱，而使用反冲砂则不容易卡管柱，可以避免大修事故的发生。本文研究冲砂作业技术，包括组合冲砂管柱、连续冲砂装置和车载除砂收油设备的系统配套，实现了冲砂管柱减摩、不停泵连续下管冲砂、地面除砂收油的水平井冲砂配套新工艺技术。

关键词：油套环空;反冲砂;水力计算;技术要求

冲砂作业就是从油管或油套环空中，向井底注入高速流体来冲击砂堵，同時上返循环液体可将砂粒携带出来，进而达到解决油水井砂堵情况。在冲砂过程中，由于冲砂方式、施工人员操作不当、设备出现故障、地层漏失等原因造成冲散的砂子不能及时返出地面，正冲砂方式的冲击力较大，更易冲开砂堵，但由于油套环空横截面积大，导致液体上返速度比较小，携砂能力较弱，进而容易发生卡管事故，而反冲砂管柱下端安装喷头，液流返速快，同时解决了水平段冲砂不彻底的弊病。

1探砂面

探砂面是下入管柱实探井内砂面深度的施工。通过实探井内的砂面深度，可以为下步下入的其他管柱提供参考依据，也可以通过实探砂面深度了解地层出砂情况。如果井内砂面过高，掩埋油层或影响下步要下入的其他管柱，就需要冲砂施工。探砂面施工可以用两种方式来完成，一种是管柱硬探砂面，分为加深原井管柱探砂面和起出原井管柱下入探砂面管柱探砂面两种方法，另一种是测试车软探砂面。当油管或下井工具下至距油层上界30m或预计砂面深度以上30m时，下放速度应小于1.2m/min，以悬重下降10～20KN时为探到砂面，复探两次。2000m以内的井深误差应小于0.3m，2000m以上的井深误差应小于0.5m。三次的平均深度为砂面深度。起出探砂管柱后，还要复查丈量油管，进一步确认砂面深度。

2反冲砂

2.1反冲砂

冲砂工作液沿冲砂管与套管环形空间向下流动，冲击井底沉砂，冲散的砂子与冲砂工作液混合后，沿冲砂管返至地面。反冲砂的优点是携砂能力强，上返速度快，返砂时间短，不会造成卡管柱;缺点是冲砂液对砂子冲击力小，不易将砂子冲散。冲砂液：具有一定的粘度，以保证有良好的携砂性能。具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止井喷和漏失。与油层配伍性好，不损害油层。来源广，经济适用。通常采用的冲砂液有油、水、乳化液等。为了防止污染油层，在液中可以加入表面活性剂。一般油井用清水或污水（油田处理水）做冲砂工作液，水井用清水（或盐水）做冲砂工作液，低压井用混气水做冲砂工作液。

2.2反冲砂的水力计算

反冲砂时为使携砂液将砂子带到地面，液流在油管内上返速度必须大于最大直径的砂粒在携砂液中的下沉速度，推荐速度比大于或等于2。

在固定排量下冲砂，井底砂粒返到地面的时间为：

2.3反冲砂程序及技术要求

下冲砂管柱。当探砂面管柱具备冲砂条件时，可以用探砂面管柱直接冲砂，如探砂面管柱不具备冲砂条件，需下入冲砂管柱冲砂。连接反冲砂管线。套管一侧与水泥车用硬管线连接，中间接高压三通并安装两个闸门（其中一个旁通）;水龙带与土油池之间用一根油管连接，中间接高压三通并安装两个闸门（其中一个旁通），油管均用地锚固定。冲砂。当管柱探到砂面后上提3m，开泵循环，观察出口排量正常后缓慢下放管柱冲砂。冲砂时要尽量提高排量，保证把冲起的沉砂带到地面。冲砂时，应根据泵压、出口排量合理控制下放速度（1.0m/min;避免下放太快、加压过大，发生憋泵现象。换单根前，要大排量（不低于冲砂时的排量）循环冲洗15min以上。换单根速度要快（时间要求3～5min）;换好后，开泵循环正常，方可下放。连续冲下5个单根后，必须循环洗井一周以上，将井内冲散的沙子全部返出后，方可继续施工。冲砂施工中如果发现地层严重漏失，大量出砂或冲不下去等问题，应立即停止施工，将油管上提至原砂面以上30m，保持洗井，分析原因后，再行施工。冲砂结束后，静候沉砂3h，连探三次管柱悬重下降10～20KN，与人工井底（灰面）或设计深度误差在0.3～0.5m，为合格。冲砂深度必须达到设计要求。司钻、井口操作业人员、泵车各岗位密切配合，根据泵压、出口排量来控制下放速度。水泥车发生故障需停泵处理时，应上提管柱至原始砂面10m以上，上下反复活动管柱;修井机发生故障时，必须保持正常循环，直至出口液体含砂量小于0.1%，再持续循环1h以上，方可停泵。

3反冲砂配套施工

3.1HTSH1-14液压封井器

主要技术参数及使用范围：密封最大工作压力：2000psi（14MPa）;最大承载负荷;0t;活塞最大行程：120mm;液缸最大工作压力：≤15MPa;钢件最小通径：120mm;胶筒通径：110mm;适用管柱尺寸：31/2〞;适用井口类型：350/600法兰。

3.2水龙带

施工过程中，水龙带最高工作压力不得超过额定工作压力的70%，经修复的水龙带不得超过额定工作压力的50%。严禁水龙带充当放喷管线使用。使用水龙带连接进站管线时，水龙带长度不得超过5米。水龙带的一端要安装泄压装置，避免在卸水龙带时压力无法释放，造成意外事故的发生。反冲砂时，水龙带与土油池之间要用一根油管连接，中间接高压三通并安装两个闸门，油管用地矛固定。冬季施工使用完毕后，要排尽水龙带内的存水，避免冻伤或结冰堵塞。

3.3水龙头

水龙头由固定和转动两部分组成。使用时固定部分与提升大钩相连，悬吊井下管柱，活动部分与方钻杆相连接并能随同钻杆和井下管柱一同转动。在使用过程中应注意水龙头的盘根不可上得过紧或过松，水龙头外壳里应经常保持适量的机油，以保证良好的润滑和冷却。

3.4地面管汇

地面管线丝扣涂铅油并上紧;对地面管汇进行试压21MPa，10min压降不大于0.7MPa为合格;闸门开关灵活;出口用120°钢制锻造弯头。估算一下用反冲砂的一年的经济效益，以一年冲砂90口井，一口井用反冲砂节约4个小时，水泥车一个台班2300元计算，一年下来，就是4×90×2300÷8=10（万元）;每口井节约的4个小时用于生产原油，按照节约4小时能够生产0.5m3原油计算，一年下来，就是0.5×90=45m3，提高了产量;每年因为反冲砂节约出来的时间，可以多作业6口井，按照每口三万元作业费用计算，每年又可多盈利18万元;每年因冲砂卡管柱造成大修的井不少于2-3口，每口大修井按照30-40万元计算，每年节约作业费用过百万元，这样就避免了事故的发生，节约了更多的成本，创造了更大的利润。

参考文献：

[1]水平井钻冲砂工具的研制与应用[J].王国壮，王排营，李淑平.内蒙古石油化工.2016（10）