多層長井段油水井解堵水力噴射棒的研究與應用

李 軍，張茂森，張 勇，劉江濤，滕學偉

（中國石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營 257237）

多層長井段油水井解堵水力噴射棒的研究與應用

李 軍，張茂森，張 勇，劉江濤，滕學偉

（中國石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營 257237）

為解決目前油水井解堵作業工具存在的處理范圍小、需重復起下作業、解堵效果差等問題，研制了一種適用于多層長井段的油水井解堵水力噴射棒，該工具主要由可安裝多個類型噴嘴的噴頭和旋轉速度控制器組成。現場應用表明，該工具具有解堵范圍大、操作簡單、解堵效果好的特點。

水力噴射棒；油水井解堵；樁西油田

1 問題提出

在油田高含水開發期，油水井長期生產后，易存在堵塞、結垢等問題，一定程度上造成油井降產、水井注水困難。對于射孔井段較長或多層油水井，采用常規的酸液浸泡、籠統擠酸等措施，存在解堵半徑小、酸化不均勻等問題，因此目前主要采用水力噴射工具，并配合酸化措施，通過水力沖擊力和酸蝕作用，以實現對各層段的均勻酸化解堵。該工藝具有效率高、成本低、無污染等特點，主要是利用井下可控轉速的自振空化發生器在井筒內產生低頻水力脈沖波、高頻振蕩沖擊波和空化噪聲超聲波等三種物理作用，對炮眼和近井地層進行直接深穿透處理，以清除地層的堵塞物質，疏通油流通道，使油水井恢復正常生產［1－5］。

在現場實際應用過程中，目前使用的常規水射流工具，存在三方面問題：一是水力噴射工具噴嘴的布排位置幾乎在一個平面上，在井筒內垂直方向的處理范圍較小；二是在較長井段處理時，需要多次起下管柱調整處理點深度，或連續不停上下活動管柱，造成現場操作繁瑣、勞動強度較大；三是由于處理點位置是人為控制，部分井段處理不到或處理時間無法保證，達不到均勻處理的效果。為此，研究一種油水井解堵水力噴射棒，克服現有技術中的缺陷，優化噴嘴在噴頭本體上的布置，使其適應長井段水力沖擊酸化解堵的需求，簡化操作程序，保證施工效果。

2 結構及工作原理

這種適用于長井段油水井解堵的水力噴射棒由噴頭及旋轉速度控制器等部件組成。在噴射棒的底端安裝了噴嘴，圍繞噴頭本體螺旋設置噴嘴，擴大了處理范圍。噴頭上按照螺旋線軌跡安裝有直射流噴嘴、旋轉射流噴嘴、脈沖射流噴嘴與空化射流噴嘴，且兩個直射流噴嘴偏置，以借助于水射流側向反作用力形成的力矩克服摩擦阻力矩，以迫使噴頭自動旋轉，旋轉速度控制器則利用粘滯液產生的旋轉阻力矩來控制噴頭的旋轉速度。現場應用時，將工具下入井筒內，經地面將高壓流體送至工具噴頭處，經由噴頭上的噴嘴加速后形成高速射流，根據噴嘴種類的不同，噴頭處可形成直射流、旋轉射流、脈沖射流與空化射流，從而實現對地層綜合處理的目的。

如在井筒壁面結垢及濾砂管堵塞等近井解堵時，可在噴頭本體上僅布置安裝直射流噴嘴，即可滿足需要。若進行深部處理時，則可布置安裝不同類型的噴嘴，如脈沖噴嘴、直射流噴嘴或空化噴嘴。噴頭本體的長度設置在200～800 mm之間，可以根據不同井段長度的需要，改變噴頭本體的設計長度，如將噴頭本體的長度設計為200、300、550、700或者800 mm等等。

圖1 油水井解堵水力噴射棒結構示意

3 結構特點

（1）噴頭本體上的噴嘴按照螺旋線布置，同時在底端即正下方也安裝了一個噴嘴，避免了將噴嘴安裝在一個平面上造成的井筒內垂直方向處理范圍較小的問題。

（2）摒棄了以往此類工具僅僅安裝直射流噴嘴的缺陷，充分利用旋轉射流噴嘴處理面積大、脈沖射流與空化射流沖擊效果強的特性，噴嘴采用直射流噴嘴、旋轉射流噴嘴、脈沖射流噴嘴與空化射流噴嘴的模塊化設計，可根據不同的處理需求在噴頭本體上靈活更換不同類型的噴嘴。

（3）通過在速度控制器中加注不同粘度的粘滯液可較為精確地控制噴頭的旋轉速度。

（4）地層的處理點位置被加長的噴頭本體所包括，無需人為控制，使處理井段和處理時間得到保證，能夠提高工作效率，保證處理效果，有效解決了長井段不同地層的解堵需要，無需再多次起下管柱調整處理點深度，或連續不停地上下活動管柱，操作簡單，減輕了工人的勞動強度。

4 現場應用

應用該水力噴射棒，在樁西采油廠樁106、樁1等疏松砂巖油藏實施油井濾砂管及防砂篩管近井解堵15井次，在樁52、樁60等中低滲油藏酸洗解除油水井井筒結垢等污染共25井次，有效率95%，油井平均單井日產液量增加12.5 m3，日產油增加2.5 t，累計增油8 561 t；水井平均單井日注水量恢復或增加10 m3，累增注32 000 m3。現場應用表明水力噴射棒能有效地增加水力噴射的作用距離和范圍，同時噴嘴采用模塊化設計，現場可以選用多種類型的噴嘴，解決了單一直射流噴嘴作用機理單一的缺陷，提高了水力作用的效果，具有良好的應用和推廣前景。

樁106－P8井2008年2月投產，采用金屬濾防砂，投產以來供液較差，日產液量10 m3左右。2008年11月實施籠統酸化措施，但由于濾砂管長達52 m，無法實施均勻酸化，增產效果不明顯，初期日產液量增加至15 m3左右，且有效期僅30天。2011年4月，應用水力噴射棒實施長井段濾砂管解堵，措施前日產液9.1 m3，日產油0.6 t，含水93.4%，動液面1 124 m；措施后日產液20.5 m3，日產油2.1 t，含水89.7%，含水下降3.7個百分點，動液面上升303 m，目前日產液量穩定，有效期已超過130天。

5 結論

（1）針對多層長井段的油水井解堵需求，研制了水力噴射棒，與常規工具相比，該水力噴射棒提高了處理范圍，改善了處理效果。

（2）油水井解堵水力噴射棒在樁106、52等塊的成功應用，有效解決了長井段均勻酸化問題，為油水井解除近井污染，實現增產增注提供了技術支持。

［1］ 黃中偉，李根生，羅洪斌，等.水平井防砂管內旋轉射流沖砂解堵機理與試驗［J］，石油鉆采工藝，2008，30（3）：93－99.

［2］ 黃中偉，李根生，劉全國，等.振蕩－酸化深部復合解堵機理與應用［J］.石油勘探與開發，2006，33（5）：618－621.

［3］ 李根生，沈忠厚.高壓水射流理論及其在石油工程中應用研究進展［J］.石油勘探與開發，2005，32（1）：96－99.

［4］ 張宏，邱杰，劉新生，等.水力噴射壓力技術在河南油田水平井的應用［J］.石油地質與工程，2011，25（5）：99－101.

［5］ 于歡.油井井下造縫解堵工具應用研究［J］.石油地質與工程，2011，25（2）：98－100.

TE831

A

1673－8217（2012）02－0108－02

2011－09－15

李軍，工程師，1979年生，2001年畢業于大慶石油學院，現主要從事油氣田開發研究工作。

李金華