水平井反冲砂工艺特点与施工应用

田苗

摘 要：油井出砂是油田开采的一大难题。而其形成的关键因素是因为储集层为疏松胶结的砂岩，其次油井开采后期，经过长期注水开采会导致储层骨架破坏，继而使油井出砂。其危害不但有可能使砂埋产层，并且高速流动的砂粒，使井下装置严重磨损，同时会使地层出现亏空并发生坍塌，进而发生套损，导致油井报废停产等。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。

关键词：低渗透油藏；油井出砂；反冲砂；水平井

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，同时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。截止2017年底水平井生产3个月以上发生卡泵4口井，产出液中化验泥沙含量0.5%，有些井甚至高达2%，严重影响着油井的正常生产。油田属于典型的低渗透油藏，大部分井都是通过大规模加砂压裂开采，油井加砂压裂后，急于开抽，缩短试油时间，油井排液、抽汲不彻底，致使井筒沉砂严重，有些油井投产后管柱直接砂埋，造成油井停产，为此有必要通过冲砂来清除砂堵，恢复生产。

1反冲砂技术研究与应用

1.1冲砂液

1）粘度较大，来确保具有较好的携砂能力。2）密度适当，进而形成合适液柱压力，防止井喷和地层漏失。3）和油层的配伍性较好，对油层不造成伤害。4）价格适中，来源广泛。

为此，我们研发的冲砂液配方为0.5%助排剂+1%氯化钾+0.5%活性剂。1.2冲砂水力计算冲砂作业时，要使液流把全部的砂粒冲到地面，需液体在井筒内的向上流速大于最大体积砂粒的向下自由沉降速度即：

vs=vt-vd

式中：vs -冲砂时砂粒上返速度，m/s；

vt -冲砂时液体的上返速度，m/s；

vd -砂粒静止于冲砂液时的自由下降速度，m/s。

实际上由于多粒砂子相互碰撞、干扰，减慢了砂子的上升速度。根据延长油田公司所做的石英砂与水试验表明，当vt/vd / ≈1.6～1.7时，砂粒在上返液体中悬浮不动，若液体流速增加，则砂粒也随之开始上升，因此为确保砂粒可以被上返出井筒需要vt≥（1.6～1.7）vd 。因此可大致取液体上返的最低速度为vt min=2vd ，从而计算出冲砂液的最低排量：

Qmin =Fvmin

式中：Qmin -冲砂所需要最小冲砂液排量，m3/s；

F-冲砂液流动截面积，m2；

vmin -保证砂粒上升所需最小流速，m/s。

而冲砂作业时，砂粒从井底上返到地面所需时间为：

式中：H-井深，m；

T-砂粒从井底上返到地面所需时间，s。

因而为提高冲砂效率，应选用700型以上的泵车来最大可能提高泵的排量，同时还可减小冲砂液上返时的过流面积，从而使冲砂液具有较高的上返速度。

1.3反冲砂喷头

1.3.1主要技术参数

刚体外径：90mm；刚体长度：200mm；适用管柱尺寸：27/8"；底喷嘴尺寸：24mm；侧喷嘴尺寸：24m；适用井口类型：250采油树。

1.3.2使用方法

冲砂管柱底部接冲砂喷头，侧面设有三个喷嘴，保证水平段底部沉砂得到彻底的清除，解决了冲砂不彻底的弊病。

1.4反冲砂程序及技术要求

（1）用斜坡通井规探砂面。（2）连接反冲砂管线，套管一侧与水泥车用硬管线连接，油管上部安装旋塞阀并与水龙带连接至污油池。（3）下冲砂管柱至砂面以上5m时，开泵循环，观察出口排量，等正常后缓慢下放冲砂管柱冲砂，冲砂时要尽可能的提高排量，保证把携砂液将沉砂带到地面。（4）冲砂时，应根据泵压、出口排量合理控制管柱的下放速度；避免由于下放过快，而导致憋泵。（5）换单根之前，需要用大排量来循环冲洗15min以上，换单根的速度要快，更换时间要求在3～5min以内，更换好，开泵进行循环后，才能下放。（6）连续冲下5个单根后，必须要循环洗井一周以上，进而将井内冲散砂子完全返出后，才能继续施工。（7）冲砂作业过程中，若地层发生严重漏失或者大量出砂等情况，应该马上停止作业，将油管上提到原砂面30m以上，保持洗井，并分析原因后，再继续施工。（8）冲砂到人工井底或设计深度后，应上提管柱1～2m，保持排量在0.4m3/min以上来继续循环洗井，当出口的含砂量小于0.2%时为冲砂合格。（9）在冲砂结束后，等待侯凝沉砂4h，再下放油管复探人工井底或设计深度，连续3次，在管柱悬重下降10～20kN，并与人工井底或设计深度误差在0.3～0.5m为合格。（10）若水泥車发生故障需停泵处理时，需上提管柱到原砂面10m以上，上下来回活动管柱；若修井车出现故障时，必须保证正常循环，直到出口的液体含砂量小于0.1%时，再继续循环1h以上，才可停泵。1.5反冲砂技术应用先后在油田永平17、周119平2、永437平1井进行试验，取得了比较理想的效果。冲砂后单井平均产量增幅达到了166%（剔除永平17井），环空液面大幅回升，彻底洗通了滞留在射孔段附近的砂桥，保证了油井的正常生产。

2认识

（1）反冲砂作业备水要及时，争取一次性备好。（2）反冲砂要不停泵连续作业，缩短施工周期，减少地层污染。（3）作业前应备好旋塞阀，冲砂至射孔段附近发现井口有油气溢流现象时，及时抢装旋塞阀，以防造成环境污染事故。

参考文献：

[1]于云琦.采油工程[M].北京：石油工业出版社，2006：229-241.

[2]郭铁.石油开采十大技术标准规范（修井技术与标准规范）[M].中国科技文化出版社，2015：40-42.