深水轻型修井过油管冲砂技术研究

洪秀玫 王腾飞 汪春

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300450

深水修井作业也称深水干预作业，是指由于井下故障特殊原因或出于油井管理需要及时处理而进行的计划外油气井作业，通常一些外国公司将投产后的油气井小型作业也列为修井作业范畴进行管理[1-3]。随着我国深水油气田大规模开发步伐的不断加快，水下生产系统开发模式所需的不动管柱过油管修井作业不可避免，而采用钻井船进行深水修井作业成本高昂[4-5]，国外提出轻型修井的概念：即利用多功能工程船，使用修井隔水管、不需起下生产管柱进行的修井作业，如图1所示。

图1 深水轻型修井作业示意图

过油管连续油管冲砂解堵就是一种典型的轻型修井技术，用连续油管在带压状态下从油管内连续向下冲洗，将井下沉砂从井筒内冲洗携带到地面[6]，在连续油管底部连接特制的液压喷射工具串，即可满足不动管柱冲砂、洗井作业要求。

1 过油管正循环冲砂工艺管柱及配套工具

正循环冲砂作业管柱可在井筒底部产生高速水力射流，一方面利用高速旋流改变流场形态，提高清砂返砂效果；另一方面利用射流冲击力破坏砂体胶结，清除管壁污垢。工作排量一般在200～400L/min之间，具体工作排量可根据出砂粒径进行测算。根据海上深水气田生产管柱结构，设计正循环冲砂工艺管柱为：连续油管+连续油管连接器+单流阀+丢手工具+扶正器+旋转喷头。

1）旋转冲砂喷头

旋转冲砂喷头位于工艺管柱的最下端（见图2），连续油管泵站泵出的流体流经冲洗喷头，旋转冲砂喷头主要由3部分构成，分别是上接头、旋转套和下引堵（见图3），其中旋转套上装有射流喷嘴，沿工具轴向上下各有4个大小相同的喷嘴，用于清扫管柱内沿程沉砂及内壁污垢，沿工具切向对称安装2个喷嘴，为旋转套旋转提供动力，冲洗液流经喷嘴时，压能转变为动能，高速冲击生产管柱内壁，将管壁垢层冲击破坏，并利用高速旋流形成的湍流，携带管内沉砂，清洗杂质上返至井口，实现高效冲砂目的。

图2 正循环冲砂工艺管柱

图3 旋转冲砂喷头

2）多角度冲砂喷头

根据作业需要，也可选取多角度冲洗喷头，主要包括单通道直冲喷头、单通道侧冲喷头、多通道上冲喷头、多通道下冲喷头、多通道直冲喷头和可切换通道喷头（见图4）。

图4 多角度冲砂喷头

3）单流阀

采用双阀板单流阀（见图5），该工具可提供双保险以防止液体反流至连续油管内部。在作业中，投球和其他投射物均可顺利通过阀体，此工具的优点是维修快捷、易于筒芯的更换。

图5 双阀板单流阀

4）丢手工具

选用投球式丢手工具（见图6），投球至活塞座，连续油管打压剪断剪切销钉。销钉剪切后活塞移至脱手位置起出丢手工具的上半部分，在井中的部分留有打捞鱼径。

图6 丢手工具

2 过油管局部反循环冲砂工艺管柱及配套工具

针对海上深水气田生产管柱结构，设计局部反循环冲砂工艺管柱（见图7）为：连续油管+连续油管连接器+丢手工具+分流封隔器+双层油管+桥式分流总成+旋转喷头。

图7 反循环冲砂工艺管柱

1）分流封隔器

分流封隔器是连接在局部反循环冲砂管柱上，其主要作用是封隔管柱与原井油管之间的环空，从而实现冲砂局部反循环的作用。分流封隔器采用双向皮碗组合的方式（见图8），无需机械或液压坐封，工具下入后即可与原井油管之间形成密封，可承受上下两个方向的压差，替代了常规的井下封隔器，降低了作业难度。

图8 分流封隔器

2）双层油管

双层管选用API现用油管进行组合，其主要由内管部分和外管部分组成（见图9），内管部分主要包括具有环空通道的内管短接和与内管短接连接的内管，内管外沿表面焊有扶正片，外管部分包括双管接箍和外管。每一根双层管都可作为一个独立单元，2根或多根双层管连接时内管和外管通过密封件实现封隔，可实现管柱快速连接。

图9 双层油管

3）桥式分流总成

桥式分流总成是流道相互切换的关键工具，上部环空液流通过桥式分流总成后从下部中心管流出，返砂液从下部环空进入，流至中心管从而返至地面。该工具上部与双层油管直连接，下部与冲洗喷头连接（见图10）。

图10 桥式分流总成

3 过油管冲砂基本作业程序

（1）工程船航行至目标修井井位；

（2）回收水下采油树树帽；

（3）下入修井隔水管，坐下部修井隔水管总成（LWRP）至采油树；

（4）下入连续油管，替修井隔水管内为压井液；

（5）钢丝作业回收油管挂上下堵塞器；

（6）下入连续油管，替安全阀以上为压井液&堵漏泥浆；

（7）开井下安全阀、压井；

（8）连续油管井筒内冲砂作业；

（9）出砂点封堵/过油管二次防砂；

（10）钢丝作业投油管挂下、上堵塞器；

（11）起甩修井隔水管，安装采油树树帽。

4 结论

（1） 为实现深水轻型修井过油管正循环冲砂作业，设计冲砂工艺管柱为：连续油管+连续油管连接器+单流阀+丢手工具+扶正器+旋转喷头。

（2） 为实现深水轻型修井过油管局部反循环冲砂作业，设计冲砂工艺管柱为：连续油管+连续油管连接器+丢手工具+分流封隔器+双层油管+桥式分流总成+旋转喷头。

（3） 针对水下生产系统轻型修井设计过油管冲砂基本作业程序，可为我国南海现场深水轻型修井作业实施提供参考。