懸掛沖管連續(xù)沖砂工具結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

師成燦，陳微熙，閆東志，馮大強(qiáng)

（青海油田 井下作業(yè)公司，青海 茫崖816400）①

地層出砂導(dǎo)致砂埋產(chǎn)層、砂埋管柱，使油氣水井減產(chǎn)、停產(chǎn)，通常采用沖砂作業(yè)來解決這個(gè)問題。沖砂工藝經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已形成傳統(tǒng)沖砂工藝和目前的連續(xù)沖砂工藝［1－8］，從沖砂效果和施工過程來看，連續(xù)沖砂工藝有不可替代的優(yōu)點(diǎn)。本文提出一種簡(jiǎn)便、容易操作的連續(xù)沖砂工藝，以達(dá)到降低勞動(dòng)強(qiáng)度和減少地層污染的目的。

1 工具組成

1.1 壓差式懸掛釋放裝置

結(jié)構(gòu)如圖1。該裝置是利用水力壓差控制釋放的懸掛裝置，可根據(jù)需要在設(shè)計(jì)位置完成對(duì)工具的丟手。

圖1 壓差式懸掛釋放裝置

1.2 沖管內(nèi)外懸掛組合接頭

結(jié)構(gòu)如圖2。該接頭入井時(shí)用于連接沖管和壓差式懸掛釋放裝置。引鞋外懸掛器用來懸掛內(nèi)沖管，具有扶正作用。在沖砂過程中膠皮與油管內(nèi)壁保持一定壓力的動(dòng)密封。沖管懸掛器本身的錐面與外引鞋懸掛器相接觸時(shí)起到懸掛和密封的作用，沖砂結(jié)束后負(fù)責(zé)將沖管帶出地面。

圖2 沖管內(nèi)外懸掛組合接頭

1.3 沖管

沖管是1段具有一定長(zhǎng)度、無接箍、內(nèi)外表面光滑、強(qiáng)度高的鋼管，結(jié)構(gòu)如圖3。沖管的連接和入井由特殊螺紋和特殊吊卡完成，連接入井后，可達(dá)到上下外徑一致的效果。

圖3 沖管

1.4 沖砂頭

結(jié)構(gòu)為開有側(cè)向通孔的與沖管內(nèi)、外徑一致的沖管短節(jié)，結(jié)構(gòu)如圖4。設(shè)計(jì)了側(cè)孔，防止沖管被堵。

圖4 沖砂頭

2 工作原理

懸掛沖管連續(xù)沖砂技術(shù)的井下管竄結(jié)構(gòu)如圖5所示。該工具的設(shè)計(jì)思路是將沖管和沖管懸掛器用卡瓦懸掛于壓差懸掛釋放裝置上，利用常規(guī)油管將其送入井內(nèi)。下油管至連接有沖砂頭的沖管和引鞋外懸掛器遇到砂面時(shí)，關(guān)封井器，接管線開泵，利用起泵壓力使沖管被壓差懸掛釋放裝置釋放，在重力和泵壓的作業(yè)用下，沖管自由向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)修井液攜地層砂上返，砂面下降。隨著砂面的降低，沖管全部伸出油管，最后沖管被懸掛于引鞋外懸掛器上，并處于密封狀態(tài)，這時(shí)地層砂全部返出井口，整個(gè)過程無需停泵即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)沖砂，當(dāng)返出液為清水、泵壓將下降至洗井泵壓時(shí)，表明已沖砂至井底。

圖5 懸掛沖管連續(xù)沖砂技術(shù)井下管竄結(jié)構(gòu)

3 主要技術(shù)參數(shù)

壓差懸掛釋放裝置外形尺寸93mm×350mm

沖管懸掛器最大外徑 59mm

沖管外徑 46mm

沖管內(nèi)徑 28mm

沖管抗拉強(qiáng)度 450kN

卡槽承載能力 ＞150kN

4 特點(diǎn)

1） 沖砂頭水眼內(nèi)徑的變化增加了水流的沖擊力，大幅減緩砂粒在井筒底部沖砂頭以下局部的沉降速率。

2） 沖砂管上設(shè)計(jì)有承重卡槽，管與管之間無接箍，卡槽承載能力＞150kN，密封方式為螺紋密封，承壓3～10MPa。

3） 內(nèi)沖砂管柱長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：內(nèi)沖砂管柱長(zhǎng)度＝人工井底深度－砂面位置深度＋（5～7）m。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

目前進(jìn)行了25口井的作業(yè)，沖砂進(jìn)尺56.35～142.12m，泵壓0～8MPa，沖砂時(shí)間90～120min。整個(gè)操作過程井口無人操作，無需接單根。提高沖砂效率40%～50%，返出地層砂的砂比高，且集中返出井口。所以在沖砂過程中應(yīng)盡量加大排量，以克服地層砂自由下沉速度。沖砂數(shù)據(jù)如表1。

表1 幾口典型井的沖砂數(shù)據(jù)

與常規(guī)沖砂工藝對(duì)比如表2。說明選用該工具并組配相應(yīng)的管柱后，完全能替代現(xiàn)有的沖砂工藝，具有沖砂時(shí)間短、砂液集中、井口無污染、勞動(dòng)強(qiáng)度小等優(yōu)點(diǎn)，比常規(guī)沖砂作業(yè)提高沖砂效率40%～50%，且保證了井下管柱安全。

表2 與常規(guī)沖砂工藝對(duì)比

6 結(jié)論

1） 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明：該工具有效避免了常規(guī)沖砂作業(yè)接單根、停泵時(shí)造成的人員安全上的隱患，沖砂過程不停泵、不接單根，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和施工風(fēng)險(xiǎn)，縮短了施工周期和壓井液在井內(nèi)滯留時(shí)間，降低對(duì)地層的污染。

2） 該工具是利用油管內(nèi)液體壓差來釋放和懸掛沖管，并使其能在常規(guī)油管中進(jìn)行上下活動(dòng)。通過重力與水力壓差的作用使沖管隨著砂面的降低而向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)沖砂作業(yè)。

3） 該工具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造成本低，工藝簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)操作人員掌握。具有很好的推廣價(jià)值，應(yīng)用前景廣泛。

4） 沖管的運(yùn)輸成為制約該工藝推廣的主要因素。正在研究輕便、易于運(yùn)輸?shù)难b置，并將該工具應(yīng)用于其他作業(yè)任務(wù)，以拓寬使用范圍。

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