深水輕型修井過油管沖砂技術研究

洪秀玫 王騰飛 汪春

中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300450

深水修井作業也稱深水干預作業，是指由于井下故障特殊原因或出于油井管理需要及時處理而進行的計劃外油氣井作業，通常一些外國公司將投產后的油氣井小型作業也列為修井作業范疇進行管理[1-3]。隨著我國深水油氣田大規模開發步伐的不斷加快，水下生產系統開發模式所需的不動管柱過油管修井作業不可避免，而采用鉆井船進行深水修井作業成本高昂[4-5]，國外提出輕型修井的概念：即利用多功能工程船，使用修井隔水管、不需起下生產管柱進行的修井作業，如圖1所示。

圖1 深水輕型修井作業示意圖

過油管連續油管沖砂解堵就是一種典型的輕型修井技術，用連續油管在帶壓狀態下從油管內連續向下沖洗，將井下沉砂從井筒內沖洗攜帶到地面[6]，在連續油管底部連接特制的液壓噴射工具串，即可滿足不動管柱沖砂、洗井作業要求。

1 過油管正循環沖砂工藝管柱及配套工具

正循環沖砂作業管柱可在井筒底部產生高速水力射流，一方面利用高速旋流改變流場形態，提高清砂返砂效果；另一方面利用射流沖擊力破壞砂體膠結，清除管壁污垢。工作排量一般在200～400L/min之間，具體工作排量可根據出砂粒徑進行測算。根據海上深水氣田生產管柱結構，設計正循環沖砂工藝管柱為：連續油管+連續油管連接器+單流閥+丟手工具+扶正器+旋轉噴頭。

1）旋轉沖砂噴頭

旋轉沖砂噴頭位于工藝管柱的最下端（見圖2），連續油管泵站泵出的流體流經沖洗噴頭，旋轉沖砂噴頭主要由3部分構成，分別是上接頭、旋轉套和下引堵（見圖3），其中旋轉套上裝有射流噴嘴，沿工具軸向上下各有4個大小相同的噴嘴，用于清掃管柱內沿程沉砂及內壁污垢，沿工具切向對稱安裝2個噴嘴，為旋轉套旋轉提供動力，沖洗液流經噴嘴時，壓能轉變為動能，高速沖擊生產管柱內壁，將管壁垢層沖擊破壞，并利用高速旋流形成的湍流，攜帶管內沉砂，清洗雜質上返至井口，實現高效沖砂目的。

圖2 正循環沖砂工藝管柱

圖3 旋轉沖砂噴頭

2）多角度沖砂噴頭

根據作業需要，也可選取多角度沖洗噴頭，主要包括單通道直沖噴頭、單通道側沖噴頭、多通道上沖噴頭、多通道下沖噴頭、多通道直沖噴頭和可切換通道噴頭（見圖4）。

圖4 多角度沖砂噴頭

3）單流閥

采用雙閥板單流閥（見圖5），該工具可提供雙保險以防止液體反流至連續油管內部。在作業中，投球和其他投射物均可順利通過閥體，此工具的優點是維修快捷、易于筒芯的更換。

圖5 雙閥板單流閥

4）丟手工具

選用投球式丟手工具（見圖6），投球至活塞座，連續油管打壓剪斷剪切銷釘。銷釘剪切后活塞移至脫手位置起出丟手工具的上半部分，在井中的部分留有打撈魚徑。

圖6 丟手工具

2 過油管局部反循環沖砂工藝管柱及配套工具

針對海上深水氣田生產管柱結構，設計局部反循環沖砂工藝管柱（見圖7）為：連續油管+連續油管連接器+丟手工具+分流封隔器+雙層油管+橋式分流總成+旋轉噴頭。

圖7 反循環沖砂工藝管柱

1）分流封隔器

分流封隔器是連接在局部反循環沖砂管柱上，其主要作用是封隔管柱與原井油管之間的環空，從而實現沖砂局部反循環的作用。分流封隔器采用雙向皮碗組合的方式（見圖8），無需機械或液壓坐封，工具下入后即可與原井油管之間形成密封，可承受上下兩個方向的壓差，替代了常規的井下封隔器，降低了作業難度。

圖8 分流封隔器

2）雙層油管

雙層管選用API現用油管進行組合，其主要由內管部分和外管部分組成（見圖9），內管部分主要包括具有環空通道的內管短接和與內管短接連接的內管，內管外沿表面焊有扶正片，外管部分包括雙管接箍和外管。每一根雙層管都可作為一個獨立單元，2根或多根雙層管連接時內管和外管通過密封件實現封隔，可實現管柱快速連接。

圖9 雙層油管

3）橋式分流總成

橋式分流總成是流道相互切換的關鍵工具，上部環空液流通過橋式分流總成后從下部中心管流出，返砂液從下部環空進入，流至中心管從而返至地面。該工具上部與雙層油管直連接，下部與沖洗噴頭連接（見圖10）。

圖10 橋式分流總成

3 過油管沖砂基本作業程序

（1）工程船航行至目標修井井位；

（2）回收水下采油樹樹帽；

（3）下入修井隔水管，坐下部修井隔水管總成（LWRP）至采油樹；

（4）下入連續油管，替修井隔水管內為壓井液；

（5）鋼絲作業回收油管掛上下堵塞器；

（6）下入連續油管，替安全閥以上為壓井液&堵漏泥漿；

（7）開井下安全閥、壓井；

（8）連續油管井筒內沖砂作業；

（9）出砂點封堵/過油管二次防砂；

（10）鋼絲作業投油管掛下、上堵塞器；

（11）起甩修井隔水管，安裝采油樹樹帽。

4 結論

（1） 為實現深水輕型修井過油管正循環沖砂作業，設計沖砂工藝管柱為：連續油管+連續油管連接器+單流閥+丟手工具+扶正器+旋轉噴頭。

（2） 為實現深水輕型修井過油管局部反循環沖砂作業，設計沖砂工藝管柱為：連續油管+連續油管連接器+丟手工具+分流封隔器+雙層油管+橋式分流總成+旋轉噴頭。

（3） 針對水下生產系統輕型修井設計過油管沖砂基本作業程序，可為我國南海現場深水輕型修井作業實施提供參考。