水平井冲砂洗井技术进展评述

近年来水平井应用规模迅速扩大,但由于其井身结构的特殊性,地层出砂问题比直井更加突出,水平井冲砂洗井效果将直接影响其产能和开采成本。阐述了水平井冲砂洗井过程中水平井段、斜井段和直井段的岩屑运移机理,介绍了现阶段应用和发展的冲砂洗井技术(常规密封连续冲砂技术、连续管清砂技术、真空清砂技术和泡沫流体冲砂技术)的原理及特点。在此基础上,论述了目前国内外水平井冲砂洗井使用的主要工具(普通油管旋流连续冲砂工具、连续管旋转射流冲砂工具及同心连续管真空清砂工具)的结构及工作原理。最后指出水平井冲砂洗井技术的发展主要集中在冲砂与压裂一体化、低压/衰竭储层冲砂和大尺寸井筒冲砂等3个方面。     

胡尖山油田水平井“负压旋流+连续冲砂”试验研究

"水平井+体积压裂"有效改善安83区块长7致密油藏的开发,与此同时,水平井井筒出砂情况日益严重,直接影响油井正常生产。传统方法冲砂时,冲砂管柱接单根必须停泵,由于地层严重亏空,导致返排率极低,同时存在卡钻的井下风险。为解决这一问题,采油工艺研究所近期引入水平井"负压旋流+连续冲砂"工艺管柱,水平井旋流连续冲砂工艺技术是利用普通油管实现水平井反循环旋流连续冲砂的,接单根过程中不停泵,可防止砂粒下沉和砂卡事故发生,同时提高返排率,减少地层漏失量。该工艺的配套工具主要由井口循环工具和井下冲砂工具2部分组成。该项工艺在胡尖山油田应用获得成功,返排率提高23%,取得较好的经济和环境效益。     

连续油管旋转冲砂技术在水平井中的应用

采用常规方法对水平井进行冲砂作业,风险高,且冲砂效果不好。通过对冲砂机理理论研究,配套了连续油管旋转冲砂工艺管柱。经室内试验和现场作业证明：连续油管旋转冲砂技术解决了小排量地面设备在水平井段的冲砂难题;实现了水力自进、限速旋转、紊流携砂、深层解堵功能,解决了水平井冲砂作业沉砂、携砂、钻压传递、砂堵管柱的技术难题,取得了良好的经济效益和社会效益。     

华庆油田水平井冲砂工艺技术研究

华庆油田水平井开采时间不同,水平井砂床分为松散砂床和固化胶结砂床,存在冲砂效率低、漏失量大、固化胶结砂床难处理的问题。针对不同性质砂床,在研究国内现有冲砂工艺的基础上,研制旋流过滤冲砂器,完善反循环连续冲砂工艺技术,对投产周期不足1年,水平段砂床未胶结或轻微胶结的水平井适用性较好,解决了水平井常规冲砂工艺管串易内堵的问题,冲散砂床效果明显。创新采用螺杆钻与瓜尔胶液相结合的方法,提出了水平井螺杆钻破胶冲砂工艺技术。该技术通过螺杆钻携带钻头的旋转将胶结物破碎,用黏度系数较大的瓜尔胶液将砂粒及时携带出井筒,解决了胶结砂床难处理、漏失量大的问题;水平井反循环旋流过滤连续冲砂技术和水平井螺杆钻破胶冲砂技术两项水平井冲砂新技术成功解决了华庆油田水平井冲砂的难题,具有较大的推广应用价值。     

连续油管技术在冲砂作业中应用效果

地层出砂和充填砂滞留都会在井筒内堆积成砂柱,影响油气井的正常生产和注水井的正常注水。采用常规冲砂工艺对储层伤害较大,且常规冲砂液体系密度较高,易出现井漏,甚至不能建立正常的洗井循环。连续油管冲砂不需压井,可带压且连续冲砂,可把对地层的伤害降到最低,实现安全、高效作业。2011年,连续油管冲砂解堵作业工艺在青海油田成功应用55井次。     

水平井、大位移井连续冲砂工艺技术

大位移井、水平井、侧钻水平井、分支井和分支水平井等技术在全国各油田逐步得到了实施,为各油田带来了巨大的经济效益.但随着时间的推移,因严重出砂而导致产量降低或停产的井数量不断增多.这些井在冲砂修井施工中,接卸单根时易发生沉砂卡钻事故,为了解决这些特殊井的沉砂卡钻问题,开发了新型的连续冲砂工艺技术.通过研制的专用配套工具配合小修作业机和泵车,采用一定的施工工艺技术,达到井下连续冲砂的目的.该技术的研究解决了水平井、大位移井因出砂而导致产量降低的问题.     

双层连续油管技术应用探讨

双层连续油管装置及其配套工具所具有的负压、独立回路循环通道、与井眼井筒内井液无干扰性等特性,特别适用于水平井、低压油藏、疏松砂层储层、重油和超重油、漏失严重、长井段裸眼或筛管完井等井况条件。采用双层连续油管作业进行煤层气井钻磨疏通解堵,可有效保护煤储层;进行水平井负压冲砂,可使冲砂作业有效彻底;利用双层连续油管单独的循环回路,可以很顺利地将井筒积液排出,恢复产量。应用于钻井技术,可实现带压作业或欠平衡钻井。     

低压地层水平井冲砂工艺创新设计

针对低压地层水平井冲砂洗井,为提高冲砂效率、效果,从液体方面主要采用低密度、低摩阻、高携砂性能冲砂洗井液;从工艺方面主要采用旋转射流连续冲砂、水射流负压冲砂方式,其中代表性的冲砂工艺技术:一是井下液流换向旋转射流反循环连续冲砂技术,在实现连续、水平段旋转射流冲砂的同时,对长水平段井筒冲砂时返排液流速低、返排效果有待提高;二是同心油管反循环负压旋转射流连续冲砂技术,能够实现连续、负压、旋转射流冲砂,但同心油管柱设计局限于浅水平井冲砂应用。在总结分析两种冲砂工艺技术原理、特点基础上,通过集成创新、取长补短,创新设计出适应长水平井段、低压地层、深水平井井况条件的井下液流换向、井底负压旋转射流冲砂工艺技术,对低压地层水平井冲砂洗井具有一定指导借鉴意义。     

防污染连续冲砂工艺技术

防污染连续冲砂工艺是一种新型冲砂工艺技术。该技术利用封隔器、双层管柱和负压举升装置构成防污染冲砂系统;利用地面液流控制组合阀控制上流和侧流阀的开关,以保证地面不停泵即可连接油管,从而达到防油层污染连续冲砂的目的。经现场13口井（稠油井7口,稀油井6口）验证,该工艺具有施工安全、返速高、携砂能力强、冲砂时间短、不污染地层、连续冲砂的特点,尤其适合井底压力低,漏失严重的各类出砂油井的冲砂作业。     

套管内换向连续冲砂装置的研制与应用

为了解决传统停泵接冲砂管冲砂工艺中存在的诸多问题,研制了套管内换向连续冲砂装置,实现了套管内换向的不停泵连续冲砂作业模式,现场应用效果较好,该装置具有以下特点:(1)在冲砂过程中不需要停泵即可连接冲砂管,可有效避免因停泵接冲砂管而造成的沉砂卡管事故,减少处理砂卡及大修解卡施工;(2)不需要在油管上部连接冲砂油壬和水龙带,从而大大降低冲砂作业的劳动强度,避免弯头脱落造成落物伤人事故;(3)连续不停泵冲砂可以提高冲砂作业质量,延长油井生产周期,增加原油产量;(4)现场安装和使用都比较方便,尤其对于大井段冲砂和水平井冲砂具有明显优势。     

漏失井冲砂工艺管柱研究与现场试验

针对漏失井采用常规冲砂工艺管柱难以建立起液体循环的问题,研究设计了漏失井冲砂工艺管柱。该冲砂工艺管柱由上下2个自封式双皮碗封隔器、油管、空心抽油杆、空心抽油杆笔尖、限位筛管笔尖等组成。在冲砂过程中2个自封式双皮碗封隔器和油管始终封闭全部油层射孔井段,阻止冲砂液漏失进入地层,充分利用油、套环空和油管、空心抽油杆之间的环空通道,使冲砂液携带井筒内的砂子返出地面。官42-15井现场试验表明,漏失井冲砂工艺管柱在冲砂过程中,下井和冲砂1次成功,冲砂液无漏失,冲砂干净彻底,具有较强的实用性和良好的应用前景。     

水平井筛管分段喷射解卡工具研制与试验

针对水平井失效筛管与套管之间充满砂而无法实现筛管快速解卡打捞的问题，自主设计研制了导流式小直径喷射装置和一体式多级封隔冲砂装置，形成了水平井筛管分段喷射解卡工艺。利用导流式小直径喷射装置在失效筛管内壁预定位置进行喷砂射孔，然后在相邻孔眼之间下入一体式多级封隔冲砂装置进行分段冲砂，反洗出筛管和油层套管之间的环空砂，实现水平井长筛管任意位置的分段解卡。室内试验得到的最佳筛管喷射参数为:排量300~400 L/min，砂比3%~5%，磨料粒径0.425~0.850 mm，施工压力16~25 MPa，喷射时间10 min。该技术在大港滩海油田埕海一区的4口井进行了现场试验，喷射孔眼直径达14.0~18.0 mm，建立了有效的冲砂通道，筛管解卡成功率达100%，失效筛管均成功打捞。研究认为，水平井筛管分段喷射解卡工具的成功研制，为水平井等复杂结构井失效长筛管的解卡打捞难题提供了一种全新的解决方法，应用前景广阔。      

页岩气水平井井筒清洁技术的难点及对策

页岩气储层采用水平井钻井和大型加砂压裂能够获得增产,但气井井筒堵塞的问题也频繁出现,如何清除钻塞作业残余的桥塞碎屑及砂粒,确保页岩气井井下生产通道的畅通,成为气井安全生产的重要环节。为此,在分析水平井井筒清洁生产技术现状的基础上,总结了页岩气水平井井筒清洁处理面临的技术难点,结合当今世界页岩气井井筒清洁技术的进展,对清洁工具及工艺、工作液性能进行技术攻关,研发了清洁处理工具,提出了清洁处理技术对策,并对其现场应用效果进行了评价分析。研究结果表明:①所研发的针对大通径桥塞处理的套磨打捞一体化工具,可实现工具入井后对大通径桥塞的套铣、打捞一次性作业;②形成的换向旋流冲砂工艺在长水平段中作业时能避免砂粒沉降,能实现将砂粒冲洗出井筒的目标;③常压及高压井可以选用气井返排液、KCl、CaCl2溶液等作为工作液,而低压井则可选用泡沫流体作为工作液;④对于低压井,通过优化设计局部压差打捞工具形成局部压差吸附的方式带动井内碎屑物或沉砂进入工具内部,进而完成打捞作业。结论认为,所形成的适合页岩气水平井的井筒清洁工艺技术为后期大规模页岩气井筒清洁处理奠定了基础。     

抽砂泵的应用及其抽砂效果分析

抽砂泵是从保护油层的角度出发设计出的能把井底沉砂全部捞出的新装置。它不用泵车进行水循环冲砂，而是用修井机上下提放油管，即可把砂子吸入油管中，提出油管把砂子带到地面上来，完全避免了冲砂的弱点。现场实施抽砂泵工艺后经济效益明显。     

反循环平行管水力喷射冲砂泵

采用常规冲砂工艺或利用暂堵剂暂堵冲砂都无法在低压漏失井中建立有效循环,冲砂液全部漏入地层,不仅冲不出井底的砂,而且还经常发生砂卡等井下事故,为此,研制了一种反循环平行管水力喷射冲砂泵。该冲砂泵利用水力喷射泵没有运动件这一优点,依靠动力液与地层液的能量转换进行工作,动力液与混砂液沿着油管中心孔返出地面,喷射泵底端不安装封隔器,喷射泵内部装有1组喷嘴和喉管扩散器,同时实现进口、出口和吸入口有效结合,并配套双级管柱等其他工艺来实现低压漏失井的冲砂作业。现场应用表明,采用该冲砂泵可迅速彻底地排出井内砂子,提高工效1倍以上,作业一次性成功率达100%。     

连续油管最大下入深度问题初探

在油田使用连续油管柱作业中,求解连续油管的最大下入深度问题时,必须满足最大抗拉强度条件、摩擦阻力条件和屈曲变形条件及其确定的方法和原则。而在下入过程中摩擦综合阻力又是求解的关键。求解摩阻力时,可针对连续油管在井身中不同结构段的不同变形形状,采用求解径向接触反力时求一个螺距内平均接触反力的方法加以解决。按照这种方法,采用安全计算工况,对新疆石油管理局八一井区8607侧钻水平井进行了连续油管冲砂作业时最大下入深度的编程计算,计算结果表明,连续油管的下入深度可满足侧钻水平井冲砂工艺要求。     

胜利油田水平井完井技术现状及研究展望

随着水平井在油田开发中应用越来越多,水平井完井技术也成为国内外研究的热点.胜利油田根据自身特点,先后开展了滤饼酸洗工艺、筛管分段技术、水平井砾石充填防砂技术、水平井提高固井质量和安全下入的工具技术、分支水平井完井技术、实体膨胀管和膨胀防砂筛管完井技术等方面的研究,形成了较为完善的水平井完井技术体系,为油田的持续生产奠定了坚实基础.     

连续油管钻水平井井眼清洗规律研究

利用连续油管技术钻小井眼水平井,具有作业效率高,钻井成本低等优势。但是,连续油管不能旋转、排量有限,产生的岩屑不能及时返排出井底。为了解决连续管钻水平井的岩屑返排问题,利用Fluent软件对岩屑返排的流场进行模拟,研究小井眼水平井段的返屑规律,获得不同条件下,同一截面的岩屑堆积参数,对现场的施工有一定的指导作用