技术论文-浅 谈 水 平 井 冲 砂

浅谈水平井冲砂

随着油田的不断开发，水平井的大量出现，也相应产生了需要进行修井作业的水平井。冀东油田由于其地理环境影响，水平井占了较大的地位，类型有：常规水平井、侧钻水平井、大斜度水平井、分支井、鱼骨型分支水平井。

大修一队在水平井冲砂方面，取得了不少的实践经验，也给我们对各种水平井冲砂理论进行了验证和充实。

不管是任何水平井，都是由造斜工具不断造斜产生的，可以看作是多个不同井斜角变化的多边形组成的，这是它们的特点。受重力影响，这类井的井筒出现问题后比直井要更加严重，更加复杂，需要在多环节上技术把关，才能恢复该类油井的正常生产。

这类井井筒出现的问题有如下特点：

（1）受重力作用，油层砂粒更易沉积于井筒，形成长井段的“砂床”，严重时形成砂堵井眼。

（2）井内施工管柱紧贴油层套管底边，管柱受“钟摆力”和摩擦面积大的双重作用，更易形成卡钻。

（3）摩擦效应随着井眼曲率及井斜的不断增大而增加，钻压有很大一部分与井壁的摩擦力抵消了，不易确定作用在井下工具上某一时刻真正的钻压值。

（4）无论修井液携砂能力多么强，总有部分砂粒在上返途中留在井壁底边，致使摩擦面积的增大，导致井况复杂。

（5）当管柱与油层套管的筛管井段或射孔井段静止接触时，还有可能发生粘附卡钻。

一、砂柱或砂床的形成及特点

（1）沉积物主要是地层砂、修井液中的固相颗粒以及施工作业后遗留的固相沉积（如钻水泥塞后的灰屑、油管内外的铁锈等）。（2）地层砂随着地层流体流入井筒并重新沉降形成砂床。

（3）筛管完井的井沉积物主要是地层砂及修井液、暂堵剂等残留物。

二、冲砂的特点

（1）沉积时间长的砂柱或砂床，需要较大的排量及钻压才能够冲动砂子。如果沉积时间过长，还需要用钻头或者刮刀搅散沉砂。

实例：XXXX井，水平段长410m，最大井斜91.01度，井段为1844.6-1852m，13.4m/3层，用活性水15方反循环冲砂，泵压3MPa，排量400L/min，井段1823.90-1840.39m，进尺16.49m，冲下φ73mm加厚油管2根，返砂0.19方，加压5吨无效，分析砂粒粘结比较结实，决定下钻钻松该井段砂子后再进行冲砂，下φ116mm三牙轮钻头+φ100mm螺杆钻，遇阻深度1840.39m，用活性水150方正循环钻铣，泵压3MPa，排量400L/min，钻压12MPa，井段1840.39-1998.5m，进尺158.11m，钻下φ73mm加厚油管17根，返砂1.9方。，符合设计要求保证了正常施工。

（2）同一口井不同井段的冲砂作业参数不同。

（3）冲起的砂粒在造斜段和水平段容易再次沉积。

（4）冲砂管柱的轴线偏离井眼轴线的程度随井斜角的增大而增大，最终与底边接触，管柱延井眼底边移动为砂床的再次形成提供了前提条件。

（5）修井液环空流速偏差很大，井眼底边的流速很低，携砂能力不强，尤其在管柱静止的状态下这种现象更为突出，可能导致管柱被卡。

三、水平井冲砂液的原则及工艺

1、修井液的选择原则是：要求修井液能以安全快速、不伤害地层。有利于砂子的运移以及低成本为原则。其特性是：携砂能力高、抗剪切、低摩阻、低伤害。

（1）改变修井液的的物性，如添加一些添加剂，成本较低且对油层的污染程度较小，由于是单一体系，性能可以按照要求及时调节容易控制，可满足工艺要求。

（2）改变修井液的密度，在相同的条件下，修井液的密度的降低可以减小地层对修井液的漏失量，从而达到正常的循环，保证冲砂顺利进行。而提高修井液的密度在一定程度上可以改善井眼的净化程度。

（3）改变修井液的粘度，大排量冲砂时，修井液的粘度应低一些，以发挥更大的水力效率，当用地层液冲砂时修井液的粘度应相对高一点，以确保悬浮能力。

2、冲砂工艺

（1）在大位移井特别是水平段进行冲砂作业时，不存在一般垂直井中探砂面遇阻的情况，如果一味加深管柱使沉积的“楔状”砂床推集成砂桥，有卡钻风险。而应根据井深结构、井斜角、修前生产情况、历次作业情况、出砂情况等资料综合判断沉砂井段，并在沉砂井段起始位置之前按照冲砂作业程序操作。

（2）冲砂作业严格要执行反冲砂作业，采用机械冲洗和水力冲砂综合的措施可以达到全井冲砂的要求。机械冲砂即边循环修井液边转动管柱，钻具相对砂床处于运动状态，会因钻具及其接箍的台阶破坏砂床，使砂粒抛出，并随时间的推移破坏范围逐渐扩大。如果静止管柱洗井，偏心环空将导致井眼底边流速降低，引起新的沉降，转动管柱不但可以使井筒内的修井液保持均匀的流变性，改善井眼冲洗效果，同时可以搅动带起井眼底部的沉砂，提高冲砂效率。水力冲砂即采取高流速、低粘度和紊流的措施可取得较佳的冲洗效果，冲洗过程中最好使用大排量作业，因为增加环空流速，携砂和冲砂作用都会加大，起钻前坚持循环到砂粒返出后再持续一段时间，直至达到工艺要求。

（3）侧钻水平井或悬挂水平井，可以采用管柱对接连续油管冲砂的方式进行，利用各种方式在能建立正常循环的情况下，不间断液流作用在井内砂柱或砂床上，在一定排量的作用下消除再次沉降效应，使地层砂连续的返出地面，从而达到工艺的要求。

3、冲砂注意事项

（1）必须一般采用反循环冲砂方式进行冲砂。

（2）探砂面要缓慢，悬重下降控制在5-8KN即可。

（3）冲砂时须装大小自封配合使用，防止油管偏，回压大造成井口刺漏，节约冲砂液。

（4）每根冲到底时必须循环充分。即：每根返液量为油管深度内容积的

两倍；接单根动作迅速，油管上扣时防止偏扣。

（5）下井油管至井斜60°以上必须使用导角油管，采用下两根提一根，无超负荷情况下在下入的方法缓慢下放。

（6）冲砂出口与进口分开放置，以免将冲出的砂子再次循环入井。尽量将进口管线提起，防止吸入返出砂。

（7）冲砂单根上下活动，以便彻底冲洗消除井段“砂床”。

（8）冲砂液与原始地层建立平衡关系，建立正常的循环。

（9）若清水作为冲砂液，应彻底循环脱油气，方可冲砂施工，冲至油层时应观察出口返液量，防止井喷或漏矢量严重造成砂卡油管。

（10）提前计算冲砂液的泵入最小排量，冲砂建立正常循环时不致造成沙卡或砂堵。最小泵排量计算公式：

Q=2Aυ

Q------泵车排量m3/min

A-------冲砂液上返流动截面积m2/min

υ--------砂粒在静止冲砂液中的自由下沉速度m/min.

在固定排量下冲砂，井底砂粒返到地面的时间为：

t=H/(Q/A－υ)

t---------冲砂时井底砂粒返到地面的时间min,

H--------井深m,

Q--------泵车排量m3/min,

A-------冲砂液上返流动截面积m2/min

υ--------砂粒在静止冲砂液中的自由下沉速度m/min.一般取

0.105m/s.

四、应用实例

XXXX为大修一队2010年作业的一口水平井，原卡封的67#层水平段下段卡封前日产液110.2吨，日产油6.1吨，含水94.5%,动液面2159米，具有回采潜力，决定大修，捞出Y445-115处桥塞后冲砂至井底。

该井基本数据如下：

下图为管柱结构图：