胡尖山油田水平井“負壓旋流+連續沖砂”試驗研究

楊 靖，唐 偉，陳 博，羅 棟，錢雄濤，楊 堃

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710200）

傳統的沖砂工藝雖然能滿足直井、定向井的要求，但由于安83 區塊地層嚴重虧空，導致返排率極低，同時存在卡鉆的井下風險。目前采油六廠有水平井209口，水平井在采油生產過程中，出砂問題比較突出，特別是近年來水平井“體積壓裂”大砂量、高砂比改造，通過沖砂作業恢復油井正常生產必不可少。由于水平井井身結構特殊，地層砂更容易進入井筒內，并在井筒底部形成砂床，出砂嚴重時可能砂堵井眼。與直井沖砂相比，水平井沖砂存在以下問題:（1）沖洗液在水平井段及斜井段的攜砂能力低，地層砂易沉降，停泵時很容易在大斜度井段形成砂橋，造成沖砂過程中砂卡事故的發生；（2）需沖洗的井段長；（3）砂不易被沖起和清除干凈。為利于沖洗液將砂攜走，需采用有效措施確保砂和雜質處于懸浮狀態。旋流連續沖砂工藝技術能有效地解決目前油田沖砂作業施工中存在的易砂卡、污染環境等問題，同時能解決水平井沖砂存在的問題。反循環旋流連續沖砂效率高，使沖砂液全部排入儲液池，便于回收，同時能改善工人工作條件[1]。

1 工藝原理

旋流連續沖砂工藝技術是利用普通油管實現水平井反循環旋流連續沖砂的，在接單根過程中不停泵，防止砂粒下沉和砂卡管柱事故的發生，同時能保護井場環境，改善工人工作條件。水平井普通油管反循環旋流連續沖砂工藝管柱（見圖1）。

圖1 水平井普通油管反循環旋

1.1 井口循環工具

工藝管柱主要有：井口自封器、工藝管、特種接頭、堵塞器等部分組成。

基本原理：自封器封住油管本體、堵塞器封堵油管內徑、特殊接頭底部膠圈封住油管與工藝管，沖砂液反洗進入油管后，油管內與工藝管環空形成壓差，特殊接頭膠圈上部彈簧開關開啟露出孔眼，沖砂液順工藝管環空返出自封器下部出液口，從而達到連續沖砂的目的。

1.2 負壓旋流沖砂裝置

負壓旋流沖砂裝置：淹沒式射流泵、截流皮碗、旋流頭、葉輪等機構組成。材質為熱處理優質合金鋼，噴嘴采用了硬質合金材質，截流皮碗外徑φ124 mm 略小于套管內徑。

基本原理：裝置連接沖砂管柱下井，反循環沖砂作業時，沖砂液經截流皮碗的截流作用（截流皮外和套管內壁形成初密封效果），一小部分沖砂液進入噴嘴形成高速射流在負壓區一形成負壓，高速流束經喉管至擴散管處形成負壓區二，兩負壓區產生的負壓對井下混合液體形成抽汲，同時大部分沖砂液經截流皮碗內腔進入旋流頭產生高速旋流帶動葉輪旋轉使井下混合物形成湍流經抽汲作用進入管內排出井外。

1.3 操作規范

1.3.1 地面安裝 （1）將工藝管總成上部分與自封器連接好；（2）在地面上將第一根特種接頭內部安裝好堵塞器，作好標記，其余特種接頭下端接一根27/8TBG 油管；（3）在大四通上裝好洗井管線。

1.3.2 下管柱

（1）用27/8TBG 油管連接旋流沖砂器，下放管柱至砂段以上30 m～50 m 時停止下放，若在下放過程中遇積砂時，立即停止下放管柱，起出一根27/8TBG 油管。

（2）將工藝管下部分內放入一根27/8TBG 油管，27/8TBG 油管上端安裝吊卡，工藝管下部分上端安裝臨時吊卡，兩吊卡用鋼絲繩連接，用作業車大鉤掛油管吊卡，連接好油管，再將油管與工藝管下部分放入井內。

（3）將工藝管上部分及自封器，內放入一根27/8TBG 油管，27/8TBG 油管上端安裝吊卡，座在自封器上端，吊卡與自封器吊耳用鋼絲繩連接，用作業車大鉤掛油管吊卡，先連接好油管，再連接好工藝管，將油管與工藝管上部分放入井內。

（4）連接好自封器和大四通，自封器排水接頭安裝好排水管線。

1.3.3 連續沖砂 先將第一根特種接箍與工藝管總成內的27/8TBG 油管連接，開始洗井，在沖砂過程中洗井不能停止，洗通后，下放管柱，再連接特種接箍及油管，下放管柱，直至洗井到位后，停止下管柱，繼續洗井，直至返回的水無渣滓，停止反洗井。1.3.4 起管柱 洗井停止時，立即開始起管柱，在管柱沒出水平段時不能停止起管柱，將管柱起出，再拆除工藝管柱總成。

2 “負壓旋流+連續沖砂”試驗應用

2014 年8 月，在胡平某井進行“負壓旋流+連續沖砂”試驗，返排率達到88.4 %，比常規提高23.2 %（見表1）。

實驗效果：使用該工藝后用水4 038 m3，返水3 571 m3，返排率88.4 %，較該井常規沖砂時返排率65.2 %有大幅提高。該工藝的使用不僅實現接單根時不停泵確保返排率，而且有效降低沖砂管柱砂卡風險提高沖砂效率。

表1 負壓旋流+連續沖砂現場數據統計表

3 認識和建議

通過本項目大量的研究工作，得出以下認識：

（1）根據現場水平井生產需求，確定了“負壓+旋流”的設計思路。

（2）該工具設有旋轉湍流和負壓機構，具有較好的攪動、返排功能，沖砂洗井優勢明顯。

（3）通過室內試驗驗證，裝置承壓及耐溫等參數符合設計要求，模擬試驗表明裝置性能可靠，達到預期目標。

（4）現場試驗表明，返排率較常規沖砂洗井提升23.2 %，能夠基本滿足現場需求，可靠性較高。

建議如下：

（1）工藝套管和特殊接頭公扣改為加厚扣，避免工藝套管絲扣易損傷。

（2）加強井口密封膠套強度，倒角油管配合使用，避免密封膠套易損傷。

（3）特殊接頭改進預留液壓鉗安裝位置，提高施工效率。

（4）工藝套管臨時吊卡強度加強，杜絕施工安全風險。

［1］ 顧文萍.水平井普通油管旋流連續沖砂工藝技術［J］.石油機械，2007，（9）：104-107.