水平井冲砂工艺技术探讨

水平井冲砂工艺技术探讨

【摘要】水平井与直井冲砂的主要区别在水平井段，由于重力作用，砂粒在水平井段内自由沉降方向与液流方向近乎垂直，所以水平井冲砂是否成功，冲砂液排量大小已不是主要因素，关键是冲砂液要具有很好的悬浮和携带能力。本文主要简要的分析了水平井的冲砂技术。

【关键词】水平井冲砂探讨

水平井能有效提高油田的采油速度和采收率，加之钻井及完井技术的日益进步，使水平井技术在油气田开发中得到广泛应用。但水平井修井方面仍有诸多技术还处于研究探索阶段，如水平井冲砂工艺技术就是目前国内许多油田仍在研究探索的修井技术之一。

1 水平井冲砂工艺的特征

1.1 水平井冲砂特点

水平井井身结构的特殊性，决定了水平井冲砂与直井有所不同，主要区别有以下几点：

（1）在水平段环空流体速度偏差很大，在靠井壁底面位置流速很低，携带能力大大降低，尤其在管柱静止时这种现象更加突出；（2）井壁残留沉积物易导致钻具被卡，但循环通道在短时间内依然存在，施工时不易发现这种异常情况；

（3）同一口井中，不同井斜角井段的作业参数不同，选择最关键的井段，即30°～60°井段和水平井段，作为施工方法和洗井液性能选择的依据。

1.2 水平井冲砂难点

（1）由于水平井没有沉砂口袋，砂粒从地层中进入井筒后直接落在生产井段内逐渐形成砂床，由于各种原因压实的砂床，具有一定的强度，硬探砂面时管柱已从砂床上穿过，地面指重表没有明显显示，冲砂是只能按最终硬探的深度冲砂，导致砂面数据不准确。（2）井内管柱贴近井壁低边，管柱受“钟摆力”和摩擦力的双重作用，易卡钻。

（3）在水平井段，无论修井液携砂能力有多强，总有部分地层砂在上返途中留在井壁低边，形成砂屑床，致使摩擦面积和扭矩增大，导致井况复杂。

（4）冲起的沙粒在水平段容易再次沉砂，由于水平井需冲砂的井段长，在进入造斜段后，垂向间距逐渐缩小，使修井液中携带的砂子沉降距离缩短，接单根时容易使砂子产生沉降形成砂桥。

2 水平井冲砂的分类

2.1 水平井套管内冲砂工艺技术

水平井套管冲砂时可以采用常规的光管反循环冲砂。但由于水平井需冲砂的井段长（300—500m），同时，在进入造斜段后，垂向间距逐渐缩小，使冲洗液中携带的砂子沉降距离缩短，接单根（不连续冲砂）时容易使砂子产生沉淀形成砂桥。

由井口部分和井下部分组成，井口部分由高压自封、工作筒、反冲洗阀组成；井下部分为安全阀和旋流冲砂器。安全阀在冲洗阻力过高时起安全泄压的作用。该管柱为连续反冲洗方式，冲洗过程中

油管柱的最上端始终被反冲图1水平井连续冲砂管柱示意图洗阀封闭，液流经井口自封进入，返出液由自封侧孔排出，整个过程为不停泵连续作业。旋流冲砂器旋流接头在工作时高速旋转，在套管内形成旋流，对水平段的沉砂充分搅动，将砂粒彻底冲洗干净。该技术在胜利油田草20—平5井成功的进行了冲洗。该井采用了7in 旋流冲砂器+扶正器，连续冲砂段长320米，冲出大量的死油、沉砂和杂质。

2.2 水平井芯管内冲砂技术

水平井芯管内冲砂主要是指滤砂管芯管内的冲砂。对于滤砂管没有损坏的油井，将芯管中的沉砂冲洗干净后，油井可以正常生产一段时间。对于芯管内的沉砂，比较安全的方法是采用连续油管进行冲洗。首先下入油管，利用密封插头与井下管柱进行对接，形成循环通道。在油管中下入连续油管进行冲洗。该工艺在油田有过成功的应用。但由于国内连续油管车数量有限，目前大多数处于停工状态，因此已经没有实施的可能。

3 水平井冲砂工艺的选择

无论是直井还是水平井，选择冲砂液的基本原理是相近的，冲砂液应具备高携砂能力、低摩阻、抗剪切的特性，同时以安全快速、不损害油气层、有利于沉砂物运移及低成本为目标。密度是洗井液性能的重要参数，应永远在一特定的界限之内，以便保证井眼稳定并防止压裂地层。

3.1 冲砂管柱的选择

在水平井段冲砂，冲起的砂子容易再次沉积在水平井段，增加作业难度及卡钻的防线，一般采取反循环冲砂的方式。如果套管有漏点，可选择正循环冲砂，以减少洗井液的漏失量，同时也采取泡沫流体冲砂，以增大冲砂液的携砂能力。如若沉积物比较硬或其他原因导致专用导向头不能实现冲砂时，需将钻具末端改为磨洗工具并在上端加装油管扶正器，避免对套管造成损害，受工具的限制，这种情况只能采取正循环冲砂，在水平井段应选择旋转冲砂往复推进的方式，利用涡流效应使砂粒悬浮不沉淀。

3.2 水平井冲砂工艺施工要点

冲砂时要循环、转动与上下往复运动管柱相结合。在施工过程中，若能做到循环、转动与上下往复运动管柱合理的结合，就能充分利用机械冲洗和水力冲洗，有效地破坏沉淀物的稳固结构。在转动和上下活动钻具，可利用大直径的钻具破坏砂粒的沉积床。如果管柱静止在井内洗井，有可能由于排量不够，流速降低，不但洗不出沉砂，反而还会引起新的沉降，导致卡钻。转动的管柱不但可以使井筒内的洗井液保持匀速的流变性，同时可以搅动带起井眼底部的沉砂，提高冲砂效果。边旋转边冲砂时，泵压控制在4～6mpa，每根油管旋转圈数控制在10～20r/min，排量控制在600/min以上，钻具在水平段已不能在拉力的作用下靠近上井壁，它的偏流冲蚀作用很小，管柱与洗井液之间有一定的粘连作用，运动的管柱很快就将沉砂带起，并保证不再沉积。

3.3 认识

（1）水平井井身结构的特殊性决定了在冲砂过程中与直井存在着差异，只能抓住二者的不同，采取有效地技术措施，完全能够解决水平井的彻底清砂施工。

（2）冲砂过程中，随着冲砂液排量的增大，井内环空的液体流速会增大，冲刷及携砂能力会大幅度增强，从而减小沉砂物的二次沉降的几率，有效避免粘附卡钻的事故。

（3）冲砂过程中，通过旋转和上下活动管柱增强机械冲洗的效果，可以利用钻具接箍有效地破坏水平段沉砂床。

参考文献

[1] 付民，高通路，张松明，张全江，彭翔.水平井冲砂技术的应用与改进[j].油气井测试.2011（05）

[2] 张俊，胡继平.水平井冲砂管柱及方法的改进[j].硅谷.2011（13）