喷砂水射流解堵技术在大斜度井中的应用

孔凡楠

辽河油田钻采工艺研究院 辽宁盘锦 124010

1 解堵机理

1.1 低频旋转液压波

当工具入井时，转速为100-400r/min，在井筒内产生旋转水力扰动波。这种低频旋转液压波作用于地层井附近，逐步放松和脱落的机械杂质和堵漏材料沉积形成孔隙，使储层孔隙通道，分散在液体，并冲走了旋风，以疏浚孔隙通道和清除堵塞材料。同时，在这种低频旋转水波的反复作用下，地层岩石产生疲劳微破裂网络。随着水力波的加深，裂缝不断扩展和延伸[1]。

1.2 空化噪声（超声波）

自由振动空化喷嘴产生高频振荡射流，伴随高频、强辐射和深穿透空化噪声，频率可达10khz。研究发现，空化噪声分布在0-100khz 范围内，且存在极值。通过改变空化物体的压力、速度和形状，可以改变空化噪声的谱分布和强度。气穴噪声可产生8．6-124 倍的喷射压力和瞬时数千摄氏度的高温。一方面，这种高频超声有助于缓解堵塞。另一方面可以改变原油的分子结构，降低原油的粘度，降低岩石与油水界面之间的表面张力，从而提高原油的流动性，提高原油采收率。

2 技术原理

高压水射流深穿透技术是在高压水射流破岩技术的基础上发展起来的一种用于井旁污染控制和堵漏的新技术。喷砂水射流工具主要由喷枪、喷嘴、复位和运动部件组成。整套工具通过油管连接到所需位置。地面压裂泵开启30-40MPa，掺入6%，0．3-0．6mm粒径压裂砂水浆。通过井下油管喷枪，连续喷射多股高速磨料射流喷嘴，对套管直接刺穿的水泥环进行腐蚀切割。最终使地层岩石减少，同时，在高压作用下，移动装置中的活塞向下移动，带动喷嘴以3-5mm/min 的速度沿轴线移动200mm，形成若干条宽度为12-15mm 的清洁液道，在井底附近喷出高度为200mm，深度为1000-1500mm。污染区渗透形成高分流区。另一方面，在砂浆射流的强烈冲击下，地层岩石被冲击破碎，形成新的微裂缝网络，与天然裂缝或孔隙连通，从而提高地层电导率，达到解堵、增产、增注的目的。工作液中的防膨稳定剂能有效地抑制粘土矿物的水化膨胀和分散迁移，防止对地层造成新的伤害。

3 现场试验

3.1 选井条件

（1）固井质量差或靠近水层的夹层薄，特别是固井质量差或靠近水层的油水井，特别是采取了其他层状改造措施，易造成层间窜流的油水井。

（2）低渗透储层，排水面积小，储层能量难以充分释放。

（3）在钻井、完井、采油、作业、注水等过程中，因注水措施不当而受到污染的油水井、水井。

3.2 设计原则

根据岩性、物性、堵塞类型和敏感性评价数据，如酸敏感性、水敏感性和速度敏感性，建设制定设计原则是：

（1）设计原则确定根据皮肤系数，堵塞类型和储层程度和施工泵压和有效喷砂时间设计。

（2）对于含有蒙脱石等水敏矿物的储层，应在工作液中加入抗溶胀稳定剂，以提高工作液与地层的相容性，抑制粘土膨胀。

（3）对深层高压储层的选择进行了讨论。

（4）为防止地层塌陷，应先进行化学防砂预处理，然后高压喷砂水射流深贯防止地层塌陷。

（5）施工过程中，确保泵的压力满足设计要求，施工过程中泵不停机；当需要停泵时，应及时进行大位移反洗，防止地下管柱被沙卡住[2]。

3.3 施工工艺

①采用人工洗砂技术，防止灰分在钻底积聚；②人工洗砂技术；③泵对地管的试验压力为50MPa，无渗漏、渗漏合格；④启动泵向地层水注入活性剂、抗膨胀剂等化学药剂。当泵压力达到设计要求时加砂，加砂率约为6%，注砂时间为20-35min；⑤根据储液器的厚度，通过抛球打开两级喷嘴；⑥射流施工完成后，反洗井将射流冲击产生的砂、杂物排出；⑦拔出所有喷射施工管柱，用裸管将砂冲至灰面或人工井底部，然后冲入完井管柱。

3.4 应用实例

在辽河油田的两口井应用高压喷砂- 水射流深渗透技术，增产注采效果明显，有效收率达100%。3．4．1 盈盈17-23 井注水段为1963．6-1964．6m，渗透率为48．4×10-3m2，孔隙度为21．5%，页岩含量为17．1%，有效厚度为1m。由于储层物性差，水泥塞过程中水泥污染严重，地层启动压力大，油压35MPa，日注水量25m3，吸水能力差。8 月，采用高压喷砂深贯技术对储层进行了封堵。喷三对孔，油压22Mpa，日注水量增加到142m3，启动压力降低到13．8mpa，吸水能力大大提高。12 月底有效期限138D，累计注量11675m3。目前，该井仍处于良好的吸水状态。11-102 井生产段为3104-3110m，渗透率为36．4×10-3，孔隙度为19．1%，页岩含量为13．5%，有效厚度为6m。生产22 天后，由于液体供应不足，产量降至零。根据生产动态和地质资料分析，认为井底附近存在封堵、储层渗透率低、流体流动阻力大、储层能量释放困难等问题。高能气体压裂已经完成，但并不如预期的那样。3 月进行深贯喷砂除堵。喷6 对孔，增加泄漏面积。日产液13m3，日产油10．5t，含水率19．2%。增油效果非常显著。截至2002 年底，累计增产1659 吨。油井仍在正常工作[3]。

4 结语

该井下喷砂工具定位准确，误差小于0．1m，可用于其他措施难以实施的低渗透薄油层的改造和处理。结构简单，有针对性。对于较厚的地层，可采用多级喷砂工具实现同一管柱内多对切割接头的深度穿透。根据封堵类型、封堵程度和储层物性的不同，在试验的基础上对井下水力参数进行优化，充分发挥该技术的最大优势。采用轻质、与地层相容性好、粘度低的工作液，有利于地层岩石的侵蚀，提高驱堵效果。高压喷砂水射流深侵技术可以扩大油水井的有效半径，增大渗透面积，提高油水井的完好性，降低流体流动阻力，通过穿透近井污染区域，达到增产增注的效果。高压喷砂深钻技术作为一种新型的储层改造技术，具有施工简单、适应性强、成功率高、成本低等优点。在低渗透油藏开发中具有广阔的应用前景。