冲砂洗井技术研究现状及发展趋势

冲砂洗井过程中，冲砂液携带地层砂上返时，受重力影响容易二次沉积，造成砂卡、砂堵。特别是深井、超深井冲砂洗井，由于井眼轨迹复杂，携砂液摩阻增大，导致施工压力升高甚至超出冲砂洗井设备的承载能力。上述情况下，常规冲砂洗井技术难以顺利实施，作业风险高，而低压漏失井由于地层压力低、易漏失，冲砂洗井作业时冲砂液漏失严重，携砂能力下降，冲砂洗井效率降低，甚至无法将砂冲出。但随着国内外冲砂洗井技术不断进步和发展，上述冲砂洗井作业难题逐步得到解决。为推动我国冲砂洗井技术的进步，从冲砂洗井工具的结构、工作原理、技术特点以及发展趋势等方面对国内外冲砂洗井技术的研究现状进行了综述，并结合我国冲砂洗井的特点，指出了国内冲砂洗井技术的发展趋势，以期促进我国冲砂洗井技术的发展。     

高效环保冲砂作业工艺

针对目前油田冲砂作业过程中下放冲砂管柱时需停泵作业及冲返的含砂液体直接循环使用所存在的问题,提出了高效环保冲砂作业工艺。在施工过程中通过采用连续冲砂装置及冲砂液除砂装置,可有效地避免卡井事故的发生,解决了冲砂作业的污染问题,并提高了冲砂效率。现场应用表明,单次冲砂作业时间平均缩短20%,平均排砂量1·4m3,平均回收原油0·6m3,消耗水量平均减少30%。     

潜油电泵防电流冲击及相序保护节能装置

在油水井作业过程中，为了使刮蜡、冲砂、验窜工序在一次下井管柱中完成，减轻施工人员的劳动强度，节约成本，研制了井下作业集成装置。此装置由上封隔器、下封隔器、定压开关器和刮蜡冲砂器四部分组成，可一趟完成油水井作业过程中的刮蜡、冲砂、验窜工序。刮蜡时，利用管柱带动连座器将套管壁上的蜡刮掉：冲砂时，液体沿着刮蜡冲砂器中心管向下流动，形成冲砂循环系统；验窜时，定压开关器凡尔打开，液体通过定压开关器凡尔座上孔进行验窜。在223口井上使用，达到了节约成本、减轻施工人员的劳动强度及缩短施工周期的目的。     

渤海油田打捞连续油管技术

海上油水井大修作业过程中经常使用连续油管进行冲砂作业，冲砂作业过程中会发生遇卡，极端情况下甚至会落井等复杂情况，造成油水井无法正常生产，需要使用特殊工具及工艺进行打捞。本文通过对某井打捞连续油管案例、作业步骤、作业中使用的相关工具进行了逐一的描述。     

密闭连续冲砂工艺技术应用研究

密闭连续冲砂作业工艺技术克服了传统冲砂作业换单根停泵、环保标准低等缺点,提高了冲砂效率,避免了施工时对地面的污染。     

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。     

气井连续油管冲砂试验及分析

长庆气田部分气井出现不同程度的井底积砂现象，对气井的正常生产和后期测试产生了一定影响。本文在对国内外冲砂方式进行充分调研的基础上，提出了采用连续油管高粘度液体携砂、氮气循环顶替欠平衡注入段塞式冲砂技术．通过对榆林、苏里格气田现场三口井的试验，证明该技术冲砂作业时间短，对储层伤害小，为低压、低产气井冲砂作业提供了一种新途径。     

连续油管冲砂作业参数优化

长庆地区的气田属于典型的低压、低渗透气田,压裂技术成为增产的主要手段。在压裂施工过程中部分气井会出现压裂砂堵塞井筒的情况,采取相应的冲砂作业措施就尤为重要。由于地层压力低,传统的冲砂方法容易使冲砂液注入地层,使返排困难,对气层造成污染。连续油管冲砂作业过程受多种参数的影响,包括冲砂液成分、流速、堵塞物成分、堵塞处渗透率等,技术要求严格。另外,水平井中的冲砂问题也远比常规井要复杂。介绍了连续油管冲砂作业的特点,给出了相关作业参数的优化方法。     

低压漏失井也能彻底清砂

近日，河南油田作业二部科研人员与外协单位共同研制开发的“同心双管冲砂技术”，在G5918井实验成功，填补了国内低压漏失井冲砂技术的空白。     

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。     

出砂事故井作业过程中流体力学计算及其应用

针对低压油气藏油田在出砂事故井冲砂作业过程中选择排量难的问题。利用环空水力学理论和现场资料反演技术,建立了冲砂过程中合理的环空返速计算模型。该模型在渤海SZ36-1-E21井进行了现场应用,在该井的冲砂作业中采用了该研究的计算结果,使得该井的冲砂作业十分顺利,施工速度得到大幅度提高,应用效果良好。现场应用表明,研究成果能够为现场冲砂施工的参数选择提供理论依据,为井下安全施工提供技术保证,进一步减少冲砂作业过程中复杂情况的发生,达到保护油气层、提高作业效率的目的。     

煤层气井负压连续冲砂工艺技术的研发

煤层气排采技术强调连续、稳定,但出砂、出煤粉一直是煤层气开发过程中的常见问题。由于煤层气储层属于低压储层,常规冲砂作业过程中冲砂液大量漏失,严重影响着煤层气井作业后的快速复产,部分甚至出现减产的问题。因而寻找一种能有效减小漏失量,简单且低成本易操作的冲砂工艺,在煤层气常规生产维护作业中就显得尤为重要。为此,在国内外冲砂技术的基础上,研发了适合于煤层气低压储层的负压冲砂工艺,并在水平井冲砂作业过程中成功试验,有效缓解了冲砂液大量漏失的问题,为后期同类作业提供了有效的技术支撑,同时也为该技术在煤层气井的应用推广提供了参考。     

氮气泡沫流体冲砂技术在大港油田低压漏失井中的应用

低压漏失井、水平井采用常规的水基液冲砂作业存在漏失严重、难以建立循环、携砂能力弱、地层砂难以返出地面等缺点。氮气泡沫流体具有低密度、高黏度、携砂能力强的特点,其作为冲砂液能将地层砂全部携带出井筒。氮气泡沫流体连续冲砂技术在港西油田现场应用表明,该技术有效解决了水基液冲砂作业存在的问题,提高了作业效果,缩短了作业时间,产能恢复期明显缩短,增产效果明显。     

一体式交替冲砂切割工具的设计与试验

针对渤海油田切割打捞需要下入冲砂和切割两趟管柱,施工周期长,成本高的缺点,研制了一种一体式交替冲砂切割工具,实现了一趟管柱可完成冲砂和切割连续作业,将作业时间由15 h /1 000 m下降至9. 8 h /1 000 m。文中对该技术的工作原理和结构进行了描述,并建立了冲砂水力学和切割扭矩的数学方程,用于计算两种工况下的排量、泵压、扭矩等参数,以便于指导现场作业和辅助判断井下工具的状态。试验测试结果表明,冲砂切割一体化工具性能稳定,满足连续交替冲砂、切割作业工艺需求,且成功应用于Ø139. 7 mm 套管的切割作业,各项指标性能良好,提高作业效率35%,节约成本50% 。     

连续冲砂工艺技术的开发与应用

针对传统水力冲砂施工过程中 ,停泵接单根易造成砂卡冲砂管柱事故以及从油井中返出的冲砂液不能循环使用的问题 ,开发了高效无污染的连续冲砂工艺技术。该技术通过连续冲砂装置和多级除砂装置的配套使用 ,实现了不停泵连续冲砂和冲砂返出液有效除砂后的循环使用 ,有效地避免了卡井事故的发生 ,解决了冲砂作业时造成的地面污染问题 ,提高了冲砂效率 ,减轻了操作者的劳动强度。 2 0 0 3年现场应用 5 0余井次 ,未发生砂卡冲砂管柱事故 ,油井的冲砂作业时间平均缩短 2 0 % ,单井平均排砂量 0 8m3,单井回收原油 1 2m3。     

液流转向冲砂管柱的研制与应用

为解决常规冲砂管柱无法解决的漏失、地层污染的冲砂技术难题,研制了桥式转向冲砂管柱。桥式转向冲砂作业过程中,是油层段桥式皮碗工具与Z331自封封隔器管柱是实现油套转换,从而实现井下冲砂液流转向,达到所需冲砂目的井下管柱。通过桥式转向与自封封隔器以及小中心管的组合,密封有效性及冲砂作业实用性,按照设计目的完成作业;而耐磨、伸缩密封胶筒使用,可有效预防封隔器密封不严,有效控制砂阻、砂卡管柱,同时提高了胶桶密封面,因冲砂作业反复活动起下管柱而所需的耐磨性能,确保该工艺管柱的使用可靠性与实用性能的提升。     

长水平段水平井冲砂管柱摩阻分析及应用

针对水平井垂深浅、水平段长,因水垂比高带来作业管柱下入摩阻大,直井段油管重力不足导致冲砂作业管柱下入深度受限的问题,开展了冲砂作业管柱下入摩阻仿真模拟研究。基于水平井井眼轨迹、管柱组合结构和流体摩阻等影响因素,同时考虑冲砂作业管柱存在多变径部位的特点,结合变径部位的轴向力计算模型,建立了冲砂管柱下入摩阻的预测模型。对CP11水平井的冲砂管柱进行了下入摩阻分析。分析结果表明:采用73.0 mm+88.9 mm两种规格工具油管组合的作业管柱改变了直井段的油管重力,增大了管柱的有效推力,提高了冲砂作业管柱的下入能力。同时分析表明冲砂管柱下入速度不宜过大,管柱下入速度过大会增大管柱的流体摩阻,影响管柱下入能力。研究结果可为油田长水平段水平井作业管柱优选及现场安全施工作业提供理论指导。     

大港油田研制成功高效安全冲砂管柱

常规的冲砂管柱是油管＋笔尖，对于地层能量较高或压力亏空小的地层适应性较好。但随着油田开发的不断深入，冲砂时冲砂液大量漏失，不仅容易造成冲砂管柱砂卡事故，而且返出地面的砂子很少，甚至不返砂。油井开井生产后漏入地层的砂子短期内随油流又返回井筒，掩埋油层，导致油井作业频繁，生产成本上升。为此，大港油田新研制出了一种高效安全冲砂管柱。     

水平井泡沫流体冲砂洗井技术研究

针对漏失井使用水基冲砂洗井液不返液或漏失量大的问题，不用添加任何化学堵漏剂，使用低密度泡沫流体冲砂洗井，可有效地减轻低压井中冲砂液的漏失。为此，以流体力学为基础，建立了水平井泡沫流体冲砂洗井的数学模型，给出了边界条件和限制条件，并编制了相应的参数设计程序。通过对水平井泡沫流体冲砂洗井过程的模拟，得到了泡沫流体密度、泡沫质量、压力、泡沫流速在井筒内的分布，以及环空回压与注入压力、井底压力、泡沫流量等参数的关系。现场应用表明，泡沫流体冲砂洗井有效地防止了冲砂液漏失，并且作业后能够迅速恢复生产，延长了平均检泵周期，是清除低压油气井井底出砂的一项有效的技术措施。     

JP2-4煤层气井井筒煤粉煤块冲铣工艺

由于煤层的坍塌破碎物是由大大小小的块状煤组成，现有的专业工具不能进行冲砂作业，为此，开发设计了镦击器和反循环镦击冲煤接头，既可以阻止大煤块堵塞通道，也可将大煤块撞击破碎成小碎块从油管中返到地面。该工艺在JP2-4井冲砂作业取得成功。