疏松砂巖油藏連續沖砂技術特點與改進措施

林和祥+李峰+陳強+趙法武

摘要：出砂吐巖塊套損井治理是多年來被視為修井的禁區，這些井的存在，不僅使本井停產，而且還會導致區塊注采關系失衡，嚴重影響區塊產液結構的調整和開發方案的實施，非常有必要對該類井進行攻關研究。在修井施工中對套管內巖石充填松散的井進行了試驗和探索，在磨沖作業時，不旋轉鉆具直接沖銑無進尺，用方鉆桿磨沖鉆銑后，當上提方鉆桿時，砂柱跟著上返，無法倒單根，動作緩慢還易卡管柱，同時管柱上頂，存在不安全隱患，該類井多做終止施工處理。近年來，采油廠開始致力于油水井連續沖砂技術研究，通過自主創新，目前形成了三代連續沖砂技術。目前的連續沖砂效果優于傳統的沖砂技術，且未發生任何井下工程質量事故，整體性能穩定，具有很好的應用前景。

關鍵詞：出砂井；連續沖砂技術；地面換向；套管內換向；密閉沖砂

出砂井在施工中有以下特點：一是采用磨沖作業時，沖砂無進尺，常伴有管柱上頂和卡管柱現象二是沖開后巖屑上返速度快，無法倒單根三是沖砂至斷口后斷口連續不斷續巖，鉛模不能印證錯斷口通徑和形態，打通道難度大四是斷口活動性強，封固困難，由于以上難點，出砂吐巖塊套損井治理是大修技術發展的瓶頸，多年來被視為修井的禁區，這些井的存在，不僅使本井停產，而且還會導致區塊注采關系失衡，嚴重影響區塊產液結構的調整和開發方案的實施，非

常有必要對該類井進行攻關研究。

1 連續沖砂技術現狀

在油田實際生產中，圍巖長期受到上覆巖層壓力及地層附近壓力作用而處于相對平衡狀態，當圍巖附近壓力發生變化時，圍巖的平衡被打破，這樣，圍巖附近壓力的升高或降低會引起巖石的相應變化，一是引起巖石方位的應力變化二是巖石蠕動變形。巖石變形后又擠壓套管及水泥環，引起套管變形直至錯斷。套管錯斷后破碎的巖石又在高壓流體的帶動下沿著錯斷口涌入井筒，越積越多，引起套管內巖屑面上漲，破碎的巖屑在井筒內堆積，巖石的堵塞反過來又會阻止流體流動，達到平衡后處于相對靜止狀態。大修施工中，在外界流體的沖力下，砂面不斷下降，相對平衡被打破，造成斷口繼續吐巖。

1.1 常規沖砂技術

該技術是采用停泵接單根和敞口池子循環沖砂的作業方式，完成油水井沖砂、除砂作業。它具有技術簡單，現場操作性強的優點，但也存在沖砂時頻繁接單根，懸砂下沉易卡管柱，頻繁拆接水龍帶和由壬等，操作人員勞動強度大，并且地面沒有砂水分離裝置，部分細粉砂繼續循環至井內，造成重復沖砂的不足。例如：由于開采條件的限制和地質條件的原因，在水平井開采過程中，井內砂堵是最容易出現的問題。因此水平井連續沖砂技術是最常出現的工藝。當水平井水平段較長，同時主力流動并且流動阻力較大時，攜砂液的流速就不能達到臨界速度，而且砂粒受重力影響的下沉速度大于攜砂速度時，就極易造成砂卡，這種情況在管柱靜止時經常發生。面對這些情況，常規的沖砂方式很難在水平井中應用。經過長期的理論分析和現場試驗，研發一系列專用技術和工具，形成了水平井連續沖砂技術。在水平井沖砂作業時，要充分從施工的安全性和企業的利益出發，遵循“大排量高粘度，縮短管柱在井內靜止時間，避免砂粒二次沉淀”的原則。

1.2 連續沖砂技術

基于常規沖砂技術的不足，尤其是在側鉆井、水平井和出砂嚴重的井中成功率較低。自主創新研究連續沖砂工藝技術，形成三代具有技術代表性的連續沖砂技術。

1.2.1地面換向連續沖砂技術

它的設計理念是優先考慮沖砂接單根時不停泵，作業人員通過控制換向閘門，實現地面換向連續沖砂作業。該工藝技術主要包括三大部分：換向自封、換向短接和地面換向閥。通過系統中三部分的配合使用，完成地面換向不停泵沖砂作業。但經過一年多的現場試驗，該工藝技術在應用中存在以下不足：①地面水龍帶多，拆、接管線繁瑣；②需要專人扳動換向閥，實現地面換向供液，操作復雜。基于以上問題，限制了該項工藝的現場推廣，為此我們重新設計了連續沖砂換向方式。

1.2.2 套管內換向連續沖砂技術

設計提出套管內換向連續沖砂技術，實現了在井口自動換向連續沖砂。它的系統組成由雙重補償液壓自封、密封換向短接和沖砂襯管組成。利用第二代連續沖砂技術，實現：①沖砂過程簡單，只有兩條管線，不需要任何控制；②沖砂過程中不停泵，有效避免換單根造成的砂卡管事故；③提高了沖砂作業效果，延長油井生產周期。然而，隨著作業施工要求的不斷提高，清潔生產越來越重要，而該技術沖砂出口大量油砂與污水處理難度大，進而限制了該項工藝的大范圍推廣。

1.2.3 密閉連續沖砂除砂技術

設計思路是將作業沖砂整體考慮，密閉循環設計。該系統增設了除砂、排砂和收油裝置，實現了作業沖砂的密閉供液、循環沖砂和排砂收油一體化。該技術充分利用了旋流除砂和重力沉降除砂原理，實現了在密閉循環條件下的油、水和砂三級分離，保證了連續沖砂和清潔生產的多方面要求。第Ⅲ代連續沖砂技術的研制成功，是作業沖砂技術的一次重要變革。自主研究創新累計連續沖砂施工成功率91.27%，最高沖砂砂柱317m， 解決了側鉆井和水平井等長井段沖砂施工難度大，沖砂過程中卡管柱和污染嚴重等問題，提高了施工質量和效率，并在安全生產和清潔生產中起到了積極作用，累計創效6200多萬元。

2 存在問題分析

隨著油田開發的不斷深入，新型驅替方式如蒸汽驅、化學驅和泡沫驅等逐漸受效，防砂治砂難度逐年加大，第Ⅲ代連續沖砂技術經過近5年的現場推廣應用，目前也面臨很多技術瓶頸。主要有（1）井口自封易損壞，使用壽命短；（2）沖砂襯管短，絲扣地面連接困難；（3）換向密封易失效，換向成功率低失敗。

3 連續沖砂技術改進

基于連續沖砂在現場應用中遇到的技術瓶頸，致使近3年的使用率不高。針對這一情況，2016年組織召開作業工、技術員和作業大隊商討會，研究連續沖砂技術發展方向，經研究討論后，在保證主體技術思路不變的條件下，對關鍵技術進行研究與改進。

3.1 專用無接箍沖砂油管應用

為了降低沖砂時上下活動管柱產生的變徑磨阻，沖砂單根設計成無接箍油管。采用高強度N80加厚管材，配套高強度接頭，最大滑扣拉力500KN，有利用延長井口自封的使用壽命。

3.2 沖砂襯管的改進

針對第Ⅲ代沖砂襯管地面連接困難，重新設計了襯管長度和扣型。將長度設計為4.5m，每次沖砂接2根襯管，且扣型為梯形扣，這樣方便了現場操作人員的安裝。

3.3 換向短接的更新綜合考慮

第Ⅲ代換向密封短接的功能，我們重新設計了通徑式換向短接，該短接只承擔換向作用，不在承擔密封作用，保證了換向成功率。

3.4 沖砂襯管底部多級密封的研究

該結構的獨特設計，保證了沖砂液在沖砂襯管內的正常憋壓，實現換向短接的換向，并且可以在底部任意加裝多級密封，室內實驗表明，二級密封可以一次性滿足300m的沖砂要求。截止目前四大關鍵技術的研究在現場應用中取得了較好的效果。

4 結束語

（1）基于連續沖砂技術的成功改進，下一步應研究連續沖砂、撈砂一體管柱，實現高漏失井的過油層沖砂撈砂一體化。（2）現場試驗證明，對第Ⅲ代連續沖砂技術的改進是可行的，試驗達到了預期效果。（3）第Ⅲ連續沖砂技術的改進與完善，為油井下一步防砂措施的實施提供了良好的基礎。

參考文獻

[1] 呂洪明. 連續沖砂工藝在錦州油區的應用[J]. 工程技術：引文版， 2016（41）：00224-00224.

[2] 王仕國. 第Ⅲ代密閉連續沖砂技術的研究與改進[J]. 石化技術， 2015（7）：83-83.