连续油管冲砂洗井技术在水平井中的应用

随着连续油管作业技术的进步和发展，由于其本身的便捷性，越来越广泛应用于油田生产过程中的钻井，测井，冲砂洗井，修井等作业过程中[1-4]。由于水平井

的特殊性，随着油田的生产，

地层出砂往往容易在水平段沉淀、固化而形成坚固的砂床[5，6]

。为了提高水平井冲

砂效率，在连续油管冲砂作业技术的基础上，结合高压

连续油管冲砂洗井技术在水平井中的应用

张

朔，王方祥，刘德正，倪庆怀

（中国石油集团渤海钻探工程有限公司井下技术服务分公司，天津

300283）

摘要：由于水平井井身结构的特殊性，地层出砂容易在井筒底部形成砂床，严重影响油气井的正常生产作业。为了解决常规冲砂作业效果差，成本高的难题，提出了利用连续油管在水平井中进行冲砂作业，并对其水力参数、喷嘴结构和冲砂工艺进行了优化设计。经现场实验证明，该技术可以带压连续冲砂，工艺技术简单，施工时间短，实现高效、安全的冲砂作业，取得良好的经济效益。

关键词：冲砂；洗井；喷嘴；连续油管；水平井中图分类号：TE358.1

文献标识码：A

文章编号：1673-5285（2018）10-0034-04

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2018.10.008

*收稿日期：2018-09-03

基金项目：中石油渤海钻探工程有限公司项目“水平井连续油管作业技术研究”，项目编号：2018ZD21Y-01。

作者简介：张朔（1986-），从事酸化压裂、油田化学等方面的研究工作。

Application of continuous tubing sand washing technology in horizontal wells

Z HANG S huo ，W ANG F angxiang ，L IU D ezheng ，N I Q inghuai

（Downhole Technology Service Company ，CNPC Bohai Drilling Engineering

Company Limited ，Tianjin 300283，China ）

Abstract:Because of the particularity of the horizontal well structure,the sand production is

easy to form in the bottom of the wellbore,which affects the normal production operation of the oil and gas well seriously.In order to solve the problem of bad effect and high cost in conventional sand washing operation,a continuous oil pipe is used to carry out sand washing operation in horizontal well,and its hydraulic parameters,nozzle structure and sand blanking process are optimized.Field experiment proved that the technology could carry continuous sand blast with pressure,which has the advantage of simple technology and short construc -tion time so as to achieve efficient and safe sand washing operation,and achieve good eco -nomic benefit.Key words ：sand flushing ；well flushing ；nozzle ；coiled tubing ；horizontal well

石油化工应用

PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION

第37卷第10期2018年10月Vol.37No.10Oct.2018

水射流技术，在保证连续冲砂作业的基础上，提高射流冲击面积和冲砂效率。由于连续油管可以连续作业，因此旋转喷射作业和冲砂液上返不会间断，砂床会被不停的冲散，冲砂效果较传统的冲砂工艺效果更佳。

1喷嘴的设计

喷嘴的结构在旋转喷头的设计中占有重要的地

位，结构（见图1）。

喷嘴是喷射结构设计的关键，

液体通过喷嘴可以产生高速射流，喷嘴由柱形内腔、收缩加速段和出口段三部分组成。经验表明，

出口段长度在1~1.5倍的喷嘴直径时效果最好，这里取出口段长度与喷嘴直径相等。

2作业参数的优化计算

2.1

冲砂液密度的确定

冲砂液的密度按公式（1）计算：

γ=p ×102H

（1+k ）（1）

式中：γ-流体密度，103kg/m 3；p -油井压力，MPa ；H -

油层中深，m ；k -常数，一般取0%~15%。2.2

冲砂液黏度的确定

冲砂液的黏度通常按下式计算：

η=2r （ρ-ρ'）g /9v

（2）

式中：η-冲砂液黏度，Pa ·s ；r -砂粒半径，mm ；ρ-砂

粒密度，103kg/m 3；ρ'-冲砂液密度，103kg/m 3；g -重力加速度，9.8m/s 2；v -冲砂液中砂粒的沉降速度，m/s 。

2.3

砂粒的沉降速度及最小排量

在冲砂作业中，液体保持紊流状态，

冲砂液流速要大于最大砂粒的下沉速度。这里采用牛顿-雷廷格计算法：

v s =

43d s （ρs -ρl ）ρl ·c d

g 1/2

（3）

式中：v s -砂粒的沉降速度；d s -砂粒直径，mm ；ρs -

砂粒密度，g/cm 3；ρl -冲砂液密度，g/cm 3；g -重力加速度，

取9.8m/s 2；c d -阻力系数，

雷诺数在50~105时取0.5。雷诺数的计算公式为：

Re=

vd ρl

μ

（4）

式中：d -环空直径，mm ；μ-冲砂液的黏度，Pa ·s 。只要确定携砂所需最低钻井液环空返速，也就确定了最小排量，所用的公式为：

v a =18.24

ρl d h

（5）

式中：v a -最低环空返速，m/s ；d h -井径，cm 。

这里，环空直径取118mm ，油管外径73mm ，内径

62mm ，砂粒密度2.6×103kg/m 3，砂粒直径为1mm ，可以计算得到所需最小排量为86.4L/min ，φ50.8mm 和φ73mm 连续油管排量为200L/min~400L/min ，可以看出，施工过程作业中完全可以清除井筒中的砂粒。为了确定各冲砂参数对冲砂效果的影响，在不同条件下进行了冲砂实验。2.4

井口注入压力对冲砂量的影响

当喷嘴的结构和尺寸确定后，排量主要受到泵压的影响，可以通过公式（6）来计算：

q=A C

Δp 0.05ρ

√

（6）

式中：q -通过喷嘴的流量，L/s ；A -喷嘴出口面积，

cm 2；C -流量系数，无因次；Δp -喷嘴压降，MPa ；ρ-密度，

g/cm 3。

在不同压力条件下进行冲砂实验，得到的实验结

果（见图2）。从图中可以看到，随着注入压力的增加，冲砂量也随之增加，冲砂效果越好。因此在实际操作

图1喷嘴结构示意图

柱形内腔

叶轮

收缩段

出口段

张朔等连续油管冲砂洗井技术在水平井中的应用

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