胡尖山油田水平井“负压旋流+连续冲砂”试验研究

杨 靖，唐 伟，陈 博，罗 栋，钱雄涛，杨 堃

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西西安 710200）

传统的冲砂工艺虽然能满足直井、定向井的要求，但由于安83 区块地层严重亏空，导致返排率极低，同时存在卡钻的井下风险。目前采油六厂有水平井209口，水平井在采油生产过程中，出砂问题比较突出，特别是近年来水平井“体积压裂”大砂量、高砂比改造，通过冲砂作业恢复油井正常生产必不可少。由于水平井井身结构特殊，地层砂更容易进入井筒内，并在井筒底部形成砂床，出砂严重时可能砂堵井眼。与直井冲砂相比，水平井冲砂存在以下问题:（1）冲洗液在水平井段及斜井段的携砂能力低，地层砂易沉降，停泵时很容易在大斜度井段形成砂桥，造成冲砂过程中砂卡事故的发生；（2）需冲洗的井段长；（3）砂不易被冲起和清除干净。为利于冲洗液将砂携走，需采用有效措施确保砂和杂质处于悬浮状态。旋流连续冲砂工艺技术能有效地解决目前油田冲砂作业施工中存在的易砂卡、污染环境等问题，同时能解决水平井冲砂存在的问题。反循环旋流连续冲砂效率高，使冲砂液全部排入储液池，便于回收，同时能改善工人工作条件[1]。

1 工艺原理

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，在接单根过程中不停泵，防止砂粒下沉和砂卡管柱事故的发生，同时能保护井场环境，改善工人工作条件。水平井普通油管反循环旋流连续冲砂工艺管柱（见图1）。

图1 水平井普通油管反循环旋

1.1 井口循环工具

工艺管柱主要有：井口自封器、工艺管、特种接头、堵塞器等部分组成。

基本原理：自封器封住油管本体、堵塞器封堵油管内径、特殊接头底部胶圈封住油管与工艺管，冲砂液反洗进入油管后，油管内与工艺管环空形成压差，特殊接头胶圈上部弹簧开关开启露出孔眼，冲砂液顺工艺管环空返出自封器下部出液口，从而达到连续冲砂的目的。

1.2 负压旋流冲砂装置

负压旋流冲砂装置：淹没式射流泵、截流皮碗、旋流头、叶轮等机构组成。材质为热处理优质合金钢，喷嘴采用了硬质合金材质，截流皮碗外径φ124 mm 略小于套管内径。

基本原理：装置连接冲砂管柱下井，反循环冲砂作业时，冲砂液经截流皮碗的截流作用（截流皮外和套管内壁形成初密封效果），一小部分冲砂液进入喷嘴形成高速射流在负压区一形成负压，高速流束经喉管至扩散管处形成负压区二，两负压区产生的负压对井下混合液体形成抽汲，同时大部分冲砂液经截流皮碗内腔进入旋流头产生高速旋流带动叶轮旋转使井下混合物形成湍流经抽汲作用进入管内排出井外。

1.3 操作规范

1.3.1 地面安装 （1）将工艺管总成上部分与自封器连接好；（2）在地面上将第一根特种接头内部安装好堵塞器，作好标记，其余特种接头下端接一根27/8TBG 油管；（3）在大四通上装好洗井管线。

1.3.2 下管柱

（1）用27/8TBG 油管连接旋流冲砂器，下放管柱至砂段以上30 m～50 m 时停止下放，若在下放过程中遇积砂时，立即停止下放管柱，起出一根27/8TBG 油管。

（2）将工艺管下部分内放入一根27/8TBG 油管，27/8TBG 油管上端安装吊卡，工艺管下部分上端安装临时吊卡，两吊卡用钢丝绳连接，用作业车大钩挂油管吊卡，连接好油管，再将油管与工艺管下部分放入井内。

（3）将工艺管上部分及自封器，内放入一根27/8TBG 油管，27/8TBG 油管上端安装吊卡，座在自封器上端，吊卡与自封器吊耳用钢丝绳连接，用作业车大钩挂油管吊卡，先连接好油管，再连接好工艺管，将油管与工艺管上部分放入井内。

（4）连接好自封器和大四通，自封器排水接头安装好排水管线。

1.3.3 连续冲砂 先将第一根特种接箍与工艺管总成内的27/8TBG 油管连接，开始洗井，在冲砂过程中洗井不能停止，洗通后，下放管柱，再连接特种接箍及油管，下放管柱，直至洗井到位后，停止下管柱，继续洗井，直至返回的水无渣滓，停止反洗井。1.3.4 起管柱 洗井停止时，立即开始起管柱，在管柱没出水平段时不能停止起管柱，将管柱起出，再拆除工艺管柱总成。

2 “负压旋流+连续冲砂”试验应用

2014 年8 月，在胡平某井进行“负压旋流+连续冲砂”试验，返排率达到88.4 %，比常规提高23.2 %（见表1）。

实验效果：使用该工艺后用水4 038 m3，返水3 571 m3，返排率88.4 %，较该井常规冲砂时返排率65.2 %有大幅提高。该工艺的使用不仅实现接单根时不停泵确保返排率，而且有效降低冲砂管柱砂卡风险提高冲砂效率。

表1 负压旋流+连续冲砂现场数据统计表

3 认识和建议

通过本项目大量的研究工作，得出以下认识：

（1）根据现场水平井生产需求，确定了“负压+旋流”的设计思路。

（2）该工具设有旋转湍流和负压机构，具有较好的搅动、返排功能，冲砂洗井优势明显。

（3）通过室内试验验证，装置承压及耐温等参数符合设计要求，模拟试验表明装置性能可靠，达到预期目标。

（4）现场试验表明，返排率较常规冲砂洗井提升23.2 %，能够基本满足现场需求，可靠性较高。

建议如下：

（1）工艺套管和特殊接头公扣改为加厚扣，避免工艺套管丝扣易损伤。

（2）加强井口密封胶套强度，倒角油管配合使用，避免密封胶套易损伤。

（3）特殊接头改进预留液压钳安装位置，提高施工效率。

（4）工艺套管临时吊卡强度加强，杜绝施工安全风险。

［1］ 顾文萍.水平井普通油管旋流连续冲砂工艺技术［J］.石油机械，2007，（9）：104-107.