水平井负压冲砂
连续油管水平气井负压冲砂工艺技术的研究
连续油管水平气井负压冲砂工艺技术的研究大牛地气田油气井出砂是砂岩油气藏开采过程中经常会遇到的问题和容易造成的危害，我们采用优良的负压冲砂工艺，通过对传统冲砂工艺的研究改进，形成了适应大牛地气田低产低渗特点的新工艺。
标签：连续油管；水平气井；负压冲砂大牛地气田大部分气井在投产之后由于地层出砂问题，而出现不同程度的井底积砂现象，对气井的正常生产和后期稳产产生了一定的影响。
大牛地气田作为低渗、低压、低产气井，在常规冲砂作业过程压井之后，对气井的产能会造成很大影响，作者提出了采用连续油管高粘度液体携砂、氮气循环顶替欠平衡注入的负压冲砂技术，经大牛地区块气井的作业经验，作业时间短，对储层伤害小，为低压、低产气井冲砂作业提供了一种新的途径。
1 技术简介负压作业就是指在作业过程中，井筒内液柱压力始终小于地层压力。
通过这一原理提出负压冲砂理论，就是用水泥车和液氮泵车在井口并联，将它们分别打出的泡沫液和气体在三通处混合后打入井内形成密度较小的泡沫，从而使井筒内液柱压力小于地层压力，做到不漏失，并且有一定的排液解赌作用。
与常规油管冲砂方式相比，连续油管负压冲砂可充分发挥连续油管连续起下、不需上卸扣、密封可靠的特点，在不压井、不动管柱的情况下实施各种管内或过管作业，有可靠的防喷功能做保证，采用低密度的氮气泡沫循环介质作负压作业，有利于保护油气层，整个保护系统密闭循环，整个施工过程连续快捷、安全可靠。
该项工艺主要优点有：（1）采用高粘液体与氮气组合作为冲砂介质，携砂能力强、摩阻小、对地层的伤害较小；（2）连续油管作业无需压井作业；（3）泡沫流体的低密度特性能够有效地防止冲砂液倒灌入地层的发生；（4）负压冲砂有助于低压气井的诱喷和排除井内积液。
2 工具组合和冲砂方式及工艺参数2.1 工具组合負压冲砂工具采用环压式与连续油管连接，结构采用4喷嘴（4.6mm）结构，分作两组：前向直喷嘴1个，松动前段砂桥；后端倾斜喷嘴3个，呈120°均匀分布并与前向错开60°，起到向后输送砂粒的作用，具体结构形状见图1。
水平井冲砂
水平井套管内冲砂工艺
水平井连续冲砂装置由井 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。
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320m， 冲出大量的死油、沉砂和杂质。
水平井芯管内冲砂工艺
连续油管冲砂对接管柱
Ф89mm油管
扶正器
密封插头
滤砂管鱼顶
水平井芯管内冲砂工艺
Ф89mm油管 滑动扶正器
小冲管
滤砂管鱼顶
ห้องสมุดไป่ตู้滤砂管
水平井冲砂工艺技术
冲砂可以分为冲套管砂和芯管砂两种， 对于滤砂管没有损坏的油井，经过芯管冲砂处 理以后，油井可以正常生产一段时间。对于由 于粉细砂堵塞滤砂管芯管的情况，将滤砂管芯 管内的沉砂冲洗干净也是恢复生产的一种有效 方法。
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。
井下作业冲砂工艺技术
2020年4月
井下特种作业公司试油测试大队
提纲
一、前言 二、冲砂工艺介绍 三、正循环冲砂介绍 四、反循环冲砂介绍 五、正、反循环冲砂 六、冲砂水力介绍 七、冲砂施工步骤及注意事项 八、特殊井冲砂 九、稠油井冲砂
井下特种作业公司试油测试大队
一、前 言
• 冲砂的原因： • 1、由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油
井下特种作业公司试油测试大队
冲管冲砂：
所谓冲管冲砂，就是用小直径的管子下入油管内冲砂，如 小直径连续油管，以清除砂堵。其优点是操作轻便，不拆井口， 不动油管，可以冲砂至人工井底。
其他冲砂方式还有泡沫冲砂、连续装置冲砂等。
井下特种作业公司试油测试大队
冲砂液
冲砂液指的是进行冲砂时所采用的液体。通常采用的冲 砂液有油、水、乳化液等。为了防止污染油层，在液中可以 加入表面活性剂。一般油井用原油或水做冲砂工作液，水井 用清水（或盐水）做冲砂工作液，低压井用混气水做冲砂工 作液。选择冲砂液有一定的标准。 （1）具有一定的粘度，以保证有良好的携砂性能。 （2）具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止井喷 和漏失。 （3）与油层配伍性好，不损害油层。 （4）来源广，不损害油层。
井下特种作业公司试油测试大队
一、前 言
（一）井筒沉砂原因
1、地质因素：
（1）地层胶结疏松时，地层流体在生产压差作用下向井眼方向渗流， 致使岩石颗粒间的胶结力不断消弱，地层结构破坏引起出砂。流体密 度粘度越高、含气量越大，流动阻力越大，就越容易出砂。地层疏松 与否主要取决于岩石颗粒间胶结力的强弱，胶结强度与胶结物的种类、 数量及胶结方式有关。容易出砂的地层主要是接触胶结，胶结物数量 少，而且泥质较多。
水平井冲砂施工实例分析及展望
井， 裸眼段 长 ２０ ， 始注 入速率 为 ２０ ０ｍ 初 ２０方 ／ 。到 ２０ 年 １ 月 注入 能力 天 ０３ ２ 降至 ４ ０方 ／天 。前期 综合测试 表 明， ０ 该井 油管 与油套环 空相通 ， 因此 决定选 作 连 续 油管 反 循 环 实验 井 。 在作业 前， 先下入文 丘里捞 砂筒将 较大 的沉积 固体打捞 上来， 以防止 在反 循环 时 阻塞 油管 。作业 前后 生产测 井 见 图 １ ，由图可知 ， ９ ％ 的注 入 水进 约 ０ 入 了 ｌ ０ ｍ处 的断层 破碎 带 。这证 明了 即使 是在 裂缝 非常 发育 的环境 下， ６０ 连 续油 管反循 环洗 井工 艺也能将 注入剖 面从 分散 的点状 剖面转 变为断 裂带下 较 均 一的 注水 剖 面 。作业 后 注入 能力 提 高 了 ３ ０方 ／天 。 ０ ２ ３ 同心连 续油 管负压 冲砂 实例分 析 ． （） １ 同心 连续 油管 负压清 砂法 在加拿 大油 田的作 业实例 ｊ 该井 井深 １ ５ ｍ 井底 温度 １ ０ Ｃ 水 平段 长 １ ７ ９ ５， ４０， ２ ０米。对冲砂 洗井 方案进 行对 比 。一种 方案 是混 氮冲 砂作 业， 另一 种 是负压 清 砂 。研 究发 现， 混氮 冲 砂 作业 ， 需要很 高 的含氮 率 、作业 时间长 ， 费用 高， 受强度所 限连续 管无法 到 达 井底 ， 同心 连续 油管 能够 达 到井底 ， 终 决定采 用第 二种 方案 。 但 最 （） ２ 同心连 续油 管负压 清砂 法在 阿拉斯 加油 田的应 用实例 由于该 井油藏 压力 低， 大直径连 续油管 无法 下入， 故选用 同心连续 油管 负 压清 砂法 。 负压清 砂工 艺避免 了工 作液 漏失， 清砂 工 具有效 清除 了局部 沉积 造成 的表 皮 伤害， 清砂 过程 不需 混氮 作业 ， 且 节省 了成 本 。 ３冲砂 工 艺的 发展 展望 ３ １ 旋转 射流 负压冲砂 工艺 目前， 复和 维持 出砂 井生产 的常用 方 法是水 力冲 砂 。但 随着 油 田的开 恢 采， 油层 压力不 断 降低， 在冲砂过 程 中， 往往 由于 冲砂井 底压 力大于地 层压力， 使大 量的冲 砂液漏 入油 层， 甚至部 分积 砂重返 油层 ， 油层造 成损 害。为解决 对 此 问题 ， 索采用 负压 冲砂作 业的 方式， 探 这既 能清 除油井积 砂， 又能保 护油层 。 此 外， 用传统 喷嘴进行冲砂 作业 时， 采 在射 流冲击压 力下冲砂 液容易油 层， 甚至 部 分沉砂 重返 油层 ， 从而对 油层造 成损 害 。 。在这 种高压旋 转射 流在 冲砂 过程 中， 冲砂喷 嘴 处产生 具有 三维速 度 的旋转射 在 流 ， 击井底 沉砂 形成扩 散， 强旋射流 的 内部形成 回流 区。旋转射 流不但 从 冲 在 射 流外侧 卷吸沉 砂， 而且 还从 回流区卷 吸沉砂 。故它 有较好 的抽 吸能力 ， 能更 有效 地举 升 井筒 沉砂， 而 降低油 层伤 害， 从 提高 冲砂 效率 。 ３ ２ 旋转 射流产 生机理 旋转射 流 的产生有 多种 方式， 但一般 都需要在 圆柱形 喷嘴 的上游采用 一定 的加旋 措施 。不 同的 加旋 方式所 得 到的射 流 出 口轴 向速度 和旋 转速度 （ 向 切 速 度） 的分布各 不相 同， 紊动特 性也 有差异 。常见 的加旋 方式主要 有 以下四种 （） 向注入 法 。通过 改变切 向注 入与轴 向进 入喷 嘴 内的流体 的 比例 来 １切 调 节旋 转射流 的 强度 。 （ ）固定导 叶加 旋 法 。使用 导 向元件 导 引流 体 来改 变流 动 方 向。 ２ （ ） 内导 流 法 。在 喷管 内装 斜 叶 导流 。 ３ 管 （） ４ 机械 旋转 法 。 用机械 的方 法旋转 长管 只能产 生弱旋 ， 使用 内旋转盘 则 能实 现 强旋 流动 ， 转盘 产 生的 次流 使形 成 的流场 更加 复 杂， 但 一般 专用 于实
水平井冲砂技术的改进
水平井冲砂技术可能会对地层造成一定的破坏，导致地层渗透率下降；同时， 该技术对于一些复杂的地质条件和特殊类型的砂石可能效果不佳。
03
水平井冲砂技术的改进方案
冲砂工具的改进
总结词
提高冲砂效率
详细描述
改进冲砂工具，如采用新型喷嘴设计，提高水 力冲砂的能量和效率，减少冲砂时间和成本。
总结词
延长工具使用寿命
总结词：降低风险
详细描述：优化冲砂程序的安全措施， 如加强现场监控和管理，确保作业安 全和稳定。
总结词：提高作业质量
详细描述：加强冲砂程序的质量控制， 如采用标准化作业流程和验收标准， 提高作业质量和规范性。
04
改进后水平井冲砂技术的应用
提高冲砂效率
优化冲砂液配方
采用新型冲砂液，提高冲砂液的悬浮 和携带能力，减少砂粒在井底的沉积。
探索新型冲砂工具
研究更高效、环保的冲砂液体系，以满足 不同井况和地层条件的需求。
研发更高效、可靠的冲砂工具，提高冲砂 作业的安全性和效率。
加强现场应用研究
推动技术标准化和推广
加强改进后水平井冲砂技术在现场的应用 研究，不断完善和优化技术方案。
推动水平井冲砂技术的标准化进程，促进 技术的推广和应用，为石油和天然气工业 的发展做出更大的贡献。
连接管柱
将冲砂工具与管材连接，确保 密封良好。
泵送液
通过泵车将冲洗液泵入管柱， 冲洗液在到达冲砂工具后，将
砂石等杂质冲离井底。
返排
将冲洗液和冲出的杂质通过管 柱返排至地面，完成冲砂作业
。
水平井冲砂技术的优缺点
优点
水平井冲砂技术能够有效地清除水平井中的砂石和其他杂质，提高油井的产能 和寿命；同时，该技术操作简便，成本较低，适用于大规模的石油开采作业。
新疆油田浅层稠油水平井赆管射流负压冲砂工艺首次进入现场试验获得成功
，
、
有效
副 管解 卡工 艺 技 术
水 平 井 虽 然 采 取 了 冲缝或 割缝 防砂筛管完井
已 有 多 口 水平 井 因砂 卡
、
但小于缝宽
的细 沙 产
。
、
粉沙大量进入 井筒
，
出砂 问 题 日 益 严 重
，
，
砂埋停产
，
，
影响 了 油 井的正 常生
。
我 国 的 各 大 油 田 相 继 进 入 开 采 中后 期 针对上述油 田生产难题
，
，
硫 化 氢 含量 最 多高
．
达1 5 8 p p m
，
属于
，
“
三
高
”
井
。
，
后经 过化学防硫等措施后
将 断 脱 副 管打 捞 并 提 出
，
通 井 时在2 3 5 5
m
处遇
阻 无 法下入
2 008
判断为砂堵
7 日
，
年1 0 月2
，
新 疆 油 田公 司 采研 院
、
、
井下作业公司
，
、
重 油 开 发 公 司 等3 家 单 位 通 力 合 作 积 极 配 合 开
，
油 井 出砂 已 经 成 为 比 较 严 重 的 问题
直 接 影 响 到 油 井 的产 量
浅 新 疆 油 田公 司 采 研 院 科 研 人 员 就 《 层 稠 油 水 平 井 清砂 解 卡 工 艺 技 术研 究 》
。
于2 0 0 7 年进 行课题 项 目的立 项
工
经过
一
年 多的努力攻 关
。
，
采 研 院科 研 人 员 攻 关设 计 了 同心 管射 流 负压 冲砂
水平井冲砂——精选推荐
目前，水平井冲砂主要有两个难题：其一是长井段地层漏失严重导致冲砂作业不成功，其二是水平段底部容易残留部分地层砂冲不干净，造成后期下入管柱遇阻或遇卡。
针对以上问题，现场采取的技术对策有：1、采用连续冲砂管柱，用泡沫冲砂液大排量（大于800L/min）施工；2、冲砂管柱底部带喷射式喷头或涡流冲砂装置，配合高粘冲砂液和较高排量，增加携砂能力；3、对长井段地层漏失严重水平井，挤入油溶性暂堵剂，采用分段冲砂管柱施工；4、应用冲防一体化施工管柱，确保防砂管柱顺利下到设计位置。
水平井冲砂，目前主要依靠连续油管+合理的管柱串冲砂水平井冲砂携砂液体是很重要的，套管内径越大；水平段越长需要携砂液体的技术要求越高，特别是低压层系还要做好防漏，本人认为：连续油管+ 旋转工具+ 适当粘度的可循环防漏泡沫液（泡沫液可重复利用）既可以携砂，又可以防止漏失污染地层在我们这里用过泡沫负压冲砂技术，见到一定效果！我们现在使用的也是连续油管+旋转工具+特殊冲砂携砂液（防止井壁坍塌、增大携砂能力的冲砂液）负压联合冲砂、解堵技术简介一、概况该技术主要针对低压油井冲砂不彻底、冲砂冲不出、冲砂时污染油层，影响油井正常生产而研制的新的冲砂、解堵技术。
冲砂过程中泥浆及细粉砂随冲砂液进入地层近井地带，并逐渐沉积在孔吼中，对油层造成堵塞，形成瓶口和反瓶口效应，既向油层漏失时阻力小容易进入，从油层产出时阻力大，排出较难。
这种堵塞在小压差生产条件下，短期内难以消除，造成油井近井地带堵塞，影响油井产能正常发挥，同时下泵生产时随机性随产出液流到井筒造成卡泵，影响油井正常生产。
负压联合冲砂、解堵技术可以有效地解决这一问题。
二、技术原理该工艺主要由特种封隔器、联合冲砂装置、高压井口自封和套管水力喷射泵等四部分组成。
施工时将特种封隔器、联合冲砂装置、特制套管水力喷射泵依次下入井内，安装高压井口自封。
冲砂过程中，冲砂液按一定比例进入射流泵喷嘴做动力液，在喷嘴附近形成低压区，射流泵对其上的液柱压力起到接力作用，使地层受到的压力远远小于油层的静压，有效地防止了冲砂液的漏失，防止了泥浆及细粉砂进入油层。
水平井负压冲砂汇总
汇报提纲
一、概述 二、考核指标与完成情况 三、技术突破点 四、现场试验情况 五、结论 六、应用前景
辽河油田公司钻采工艺研究院
考核指标与完成情况
突破点
1.实现水平井负压冲砂， 达到国内领先水平； 2.研制开发双向喷嘴反循 环水力喷射泵，实现井 下有动力负压冲砂； 3.研制开发反循环水力喷 射泵负压冲砂管柱，实 现双流道负压冲砂，解 决水平段砂运移问题； 4.研制开发交差流道密封 器，解决动力液与含砂 液流道变换问题.
辽河油田公司钻采工艺研究院
项目概述
水平井替泥浆 对于地层压力偏低的油井（水平井），完井后用常 规冲砂方式替钻井泥浆易于造成油层污染，采用负压冲 砂替泥浆可以有效保护油层 低地层压力油井冲砂 对于低地层压力油井，目前普遍采用常规冲砂，存 在冲砂过程中井底砂回灌地层问题，造成冲砂效率低
辽河油田公司钻采工艺研究院
辽河油田公司钻采工艺研究院
项目概述
水平段冲砂困难的主要原因
⑴井底沉砂的搅动及悬浮 竖直井段冲砂，冲砂笔尖推进的方向垂直于井底 砂面，井底砂可以被充分搅动起来，悬浮于冲砂液中。 但对于大斜度井及水平井，用常规冲砂方式冲砂时， 冲砂笔尖推进的方向趋于与井底砂面平行，冲砂液流 不能直接垂直作用于井底砂面，井底沉砂不能被充分 搅动起来并悬浮于冲砂液中，造成砂冲不出来
汇报提纲
一、概述 二、考核指标与完成情况 三、技术突破点 四、现场试验情况 五、结论 六、应用前景
辽河油田公司钻采工艺研究院
应用前景
水平井采油技术是油田开发的一项重要技术，尤其 是油田开发中后期，可以有效提高采收率。水平井负压 冲砂工艺技术的研究有望突破出砂水平井水平段沉砂 （泥浆）清除这一瓶径技术，解决严重制约水平井采油 技术在出砂区块应用的关键问题，对于出砂水平井采油
负压旋流连续冲砂技术
阜新石油工具厂
二O一三年十二月二日
汇报内容
第一部分 项目概况 第二部分 水平井连续反冲砂技术
第三部分 负压旋流冲砂装置技术
阜新石油工具厂
一、研究背景
在砂岩油藏的开采、生产过程中，由于液体不断从地层流出 ，使地层砂进入井筒，部分砂随井内液体进入泵筒，加剧了抽油 泵磨损，从而使抽油泵漏失，甚至造成卡泵；部分砂在井下沉积 ，砂埋油层，使油井减产，严重者造成油井停产，要恢复生产解 放油层就需要将井筒内的沉砂清理出井筒，目前采用循环水冲砂 或捞砂的办法较为普遍，即在井筒内下入冲砂管柱或捞砂泵（捞 砂管柱），冲砂液体通过高压泵车注入井内，建立油套循环，冲 洗井内沉砂，用冲砂液将砂子携带出井外，降低砂面，使油井回 复生产。
阜新石油工具厂
水平井连续反冲砂技术
三：操作规程
（一）地面安装： 1、将工艺套管上部分与自封器连接好。 2、在地面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2 7/8TBG油管。 3、大四通上装好洗井管线 （二）下管柱： 1、用2 7/8TBG油管连接旋流冲砂器，下放管柱至砂段以上20—30m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2 7/8TBG油管。 2、将工艺套管下部分内下入一根2 7/8TBG油管，2 7/8TBG油管上端安装吊卡，工 艺套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，再将油管与工艺套管下入井内。 3、将工艺套管上部分及自封器，内下入一根2 7/8TBG油管，2 7/8TBG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。 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。
阜新石油工具厂
水平井冲砂技术
油层中形成一层暂堵屏障，防止冲砂液漏入地
层。冲砂结束后，暂堵剂在地层中经过一段时
间自行分解，不影响油井产量。
5、水平井暂堵冲砂技术
现场常用两种方式：
①、双泵反循环暂堵冲砂技术
②、正循环连续、暂堵冲砂技术
5、水平井暂堵冲砂技术
暂堵剂选择原则： 暂堵效果好 渗透率恢复值大（24小时、最终） 施工方便、经济性好
套管内换向连续冲砂施工实例
①、D45-平1上修原因（油层出砂，冲砂卡阻，生产周期短） 该井是利用水平井开发的试验井，2006年底完钻，水平段长 140m，井斜角变化较大（最大井斜角位置1072/100度），钻遇 油层101.5m（油层87.9m/2层+低产油层13.6m /2层），2007年3 月投产后，下Φ56泵深度850m, 最高日产液52T（油31T，产水 21T），正常生产周期不到20天，产量逐渐下降5T，动液面由 130m下降到750m。分析油层砂埋，决定冲砂检泵。冲砂情况如 下：5月22日，普通冲砂遇阻卡多次，经过活动后冲砂到1100m， 地层漏失比较严重，由于继续加深冲砂很困难，请示提出投产， 两天后卡泵；后来经过多次冲砂作业，均遇到同样的阻卡问题， 投产后很快就砂卡，无法正常生产而待修。
连续冲砂装置+冲砂换向封 隔器，实现反循环连续冲砂： 换向封隔器中心管内部设 计成两个互相独立的液室，冲 砂液从油管内部到达换向封隔 器的一个液室后，从下方的侧 孔进入油套环空，到达井底进 行冲砂。返液进入油管内部到 达换向封隔器的另一个液室， 从上方侧孔出来，通过衬管和 套管之间的环空返出。
4、套管内换向连续冲砂技术
套管内换向连续冲砂施工实例
②、D45-平1井连续冲砂过程 施工时间：2007年9月2日 冲砂管柱：旋流冲砂笔尖+无 接箍油管+挠性接头+常规冲 砂管管柱 冲砂方式：采用套管内换向连 续冲砂，地面配套应用车载密 闭除砂收油装置
射流泵负压抽砂技术
抽砂 喷嘴 搅砂 喷嘴
射流泵负压抽砂计算
●负压抽砂能力
射流泵负压抽砂能力取决于抽砂喷嘴与喉管过 流面积之比。AS为高压喷嘴过流面积，AT为喉管过 流面积，常取AS/ AT=0.17～0.4。取值接近上限时， 喷射液柱四周的供液环形面积相对较小，导致吸液 流量较小，使其成为一个压头相对较高，排量相对 较低的射流泵。这种射流泵适应于深井抽砂。如果 用这种泵在浅井中使用，虽然流量会增大，但过大 的流量使流速太高，水力损失太大，效率极低。取 值接近下限时，喷射液柱四周的供液环形面积相对 较大，导致吸液流量较大，而产生的压头较低。这 种泵适用于浅井抽砂。如果这种泵在深井中使用， 虽然压头会增大，但较大的环形面积使大量的低速 液体与高速动力液之间产生较高的湍流损失，射流 泵效率极低。因此， AS/ AT 为井深函数，设计计算 同一般采油射流泵。
射流泵抽砂原理
来自地面动力泵的高压冲砂液由动力液管下行， 越过桥式筒，进入高压腔，分为2 路。30%的高压 冲砂液由搅砂喷嘴喷出，冲击井底，搅动沉砂后， 上返到桥式筒的入口；70%的高压冲砂液由喷射嘴 高速喷出。由于液流速度高，使液柱周围压力降低， 形成负压区。在井底压力与负压区之间的压差作用 下，将搅砂喷嘴搅起的沉砂与工作过的废动力液一 起吸入扩压器喉管，在高速射流的携带下进入扩压 器，速度降低，压力升高到喷射泵应有的排出压力。 混合后的携砂液沿冲砂管返回地面，随着冲砂器的 逐渐下放，完成整个冲砂工作。
射流泵负压抽砂技术
新疆· 乌鲁木齐
● 负压冲砂技术背景 ● 常规冲砂技术问题 ● 射流泵抽砂原理
● 国外技术发展情况
● 射流泵负压抽砂计算
● 射流泵负压抽砂工具
● 气举反循环钻井参数 ● 结论与认识
负压冲砂技术背景
关于对水平井冲砂技术的研究与应用
关于对水平井冲砂技术的研究与应用【摘要】随着我国科技水平的不断发展和石油工业的快速进步，我国的油田开采技术水平不断提高，油井技术的应用也越来越广泛。
在这些力量的推动下，水平井的技术也是更上了大的台阶。
常规的水平井修井的作业技术相对于普通的油井作业会有很大的不同，这主要是因为水平井的井身的特殊性，它的井段开始处是一段斜段，随之是很长的水平段，这就使得整个井筒的轴线是不规则的，因此对于水平井的修井施工作业会相应的复杂，技术应用也会存在一定的要求。
本文就是从水平井的冲砂技术出发，对水平井冲砂技术的现状、水平井冲砂工艺的特点以及施工作业的设计应用进行简单的介绍。
【关键词】水平井冲砂技术技术现状工艺特点施工设计技术应用近些年来，油田工作者通过对水平井修井施工作业的现场实践和理论研究分析，研究了一整套水平井冲砂专业的工具和技术，工作人员再根据水平井在施工作业时的出砂的状况采取相应的水平井冲砂工艺。
下面，笔者就对水平井冲砂技术的现状、水平井冲砂工艺以及工具特点进行介绍。
1 水平井冲砂技术的现状1.1 水平井的积砂特点水平井就是井斜角达到或接近90°，井身沿着水平方向钻进一定长度的井。
它的井眼在油层中水平延伸相当长一段长度。
因此水平井大概分为四个部分：垂直段、造斜段、稳斜段和水平段。
水平井一般都呈现上翘式，因此当油层出现砂粒后就会跟随着油液进入到水平井井筒。
大一点的沙粒就会最先沉积在水平井的水平段形成了砂床，小一点的沙粒随着油液流动，但当进入到水平井的垂直段后由于油液流动的面积增大导致流速降低，一些沙粒就会继续沉降和积压，形成沙堆。
而产出的液体如果携带着沙粒进入抽油泵，还极易造成机器磨损和沙粒掩埋油层，这些情况都会导致油井不能正常作业。
1.2 水平井冲砂遇到的难题。
水平井具有独特的井身结构，因此在进行水平井冲砂施工作业时候采用常规的冲砂技术就会呈现出很多的问题，而不使用常规冲砂，通过采用高成本稀油进行冲砂大大提高了冲砂成本却冲砂结果不理想，导致砂埋油层现象十分严重，更加限制了油井的正常生产。
水平井捞砂技术
目录•:・一、井下沉砂处理技术简介❖二、负压捞砂技术发展三、水平井负压捞砂技术研发与现状•:・四、水平井负压捞砂技术发展❖五、技术研发与应用问题研讨油气层出砂的原因⑴未胶结地层、地层流体的运动，使油井出砂；⑵油气井产水，水溶解地层中的胶结物降低固结强度，使油气井出砂；（3）地层压力下降，使胶结物和岩石破碎产生出砂；⑷滥用酸化等措施，使胶结物破坏；（5）生产时抽吸过大或过快造成出砂。
油气层出砂的危害⑴降低产量；⑵造成停产；（3）油气井损坏；（4）磨蚀设备；（5）作业、措施障碍。
油朴區8.25m13 sV«ffX504 35m动液面S9 3226 57m^SX374S 20m3246.3250m32593268m3276.3220m 329】.,32M1U4一= 27/D -E 紬管 I 抿井下沉砂处理的方法与优缺点1、高压泵车水循环冲砂技术优点：(1)常规措施，施工工艺成熟；(2)通过泵车、水罐车地面作业，操作相对简单；缺点：(1)泵车、罐车的使用地面条件受限；(2)循环液处理存在环保问题；(3)无法处理不能建立循环的深井或低压井；(4)水平井冲砂携砂效果差。
2＞高压泵车其他流体循环冲砂技术(1 )泡沫冲砂需要使用氮气车.泡沫发生器.储液罐、泵车.药剂，施工成本高，设备协调困难；泡沫流体难以保证2500米以上中深井的有效携砂;(2)粘弹性液体冲砂(瓜尔胶.水颗粒.暂堵剂等)除需要使用储液罐.泵车.药剂外，化学剂的使用对储层存在伤害，使用成本高。
(3)水力喷射强制排砂(1)负压，对地层无污染;油层(5) 操作简单，不宜卡钻，可设计实现钻铳砂床；缺点:图1汕管输送式捞砂结构(2)节约, 不用泵车.水罐车; 柱塞(3)环保, 地下流体不循环出地面;(4)安全, 全隐患;不用弯头、水龙带等连接工具，消除安滤砂管/捞砂锥尖周定凡尔4.抽砂泵负压捞砂技术优点:00油管 排液孔 游动凡尔泵筒 汪巧/砂面(1 )大于40。
水平井负压旋转冲砂工艺技术的研究与应用
技术应用与研究Chenmical Intermediate当代化工研究2016·0317前言传统的冲砂工艺虽然满足了直井和定向井的要求，但是对于储层呈水平状，地层亏空严重，冲砂液返排率极低的定边油田延长组深部油藏水平井效果极差。
目前定边采油厂水平井开采延长组的有43口，全部实行的多段大砂量、高砂比水力喷射压裂投产措施，部分因地层出砂形成砂桥或其他原因导致的低产井，需要通过冲砂来提高其生产能力，所以亟需在油井冲砂方面有技术突破，解决目前定边油田水平井开发困境。
一、水平井冲砂的难点1.套管水平段液体呈现上快下慢循环通道，井眼底边流速很低，携砂能力弱，容易导致卡钻。
2.冲砂液在水平井段和斜井段携砂能力弱，冲砂过程中，在斜井段容易形成砂桥，造成砂卡事故。
3.地层出砂后，油砂容易胶结形成砂桥，严重时堵住井眼，形成井下局部高压，具有井控风险。
4.采用多段压裂技术，深部油藏地层压力低，地层存在吸水现象，无法将砂子带出井筒。
二、负压旋流冲砂技术负压旋流冲砂技术是采用淹没式射流泵+截流皮碗+旋流头结构，利用淹没式射流泵形成负压减少地层污染、截流皮碗分流和旋流头形成旋转湍流增加冲砂、携砂能力，套洗头和负压冲砂，对井下浮砂进行搅拌、负压冲洗，针对井下存在胶结物、压裂脱落胶皮等难以靠水流冲洗出井外的异物，可进行打碎后再冲洗作业，这样既解决了因地层亏空、返排效率底的问题，又解决了井下混合物无法形成湍流和冲洗无效的问题。
三、井下洗井管柱（自下而上）结构水力旋转冲砂器（Φ3.0mm喷头）+倒角油管串(造斜点位置至人工井底位置)+加厚油管串+250井口，计算出所需倒角油管串数，在冲砂的过程中从井口续加加厚油管（Φ73.0mm）。
井口装置有高压自封封井器，主要是防止井喷作用，井下冲砂装置包括倒角油管和水力旋转冲砂器，主要是对地层的冲洗和防偏磨、套损造成事故，水力旋转冲砂器(图1）的作用是在套管内分流。
图1 水力旋转除砂器设计图(1)水平井负压旋转冲砂工艺技术的研究与应用ＯＯ刘伟ＯＯ杨淇ＯＯ罗宝莉（西安石油大学ＯＯ陕西西安ＯＯ710000）摘要：针对水平井冲砂，由于地层亏空严重，传统方法返排率极低，冲砂风险程度大，不能有效保护储层。
石油工程技术 井下作业 斜井、水平井冲砂工艺技术
斜井、水平井冲砂工艺技术1水平井沉砂、冲砂有以下特点1.1在已完成试产的水平井中，沉积物是钻屑、油砂、钻井液和完井液中的固相，以及其他措施后的固相沉积。
1.2地层砂随原油运动到井筒内并重新沉降形成新的沉砂床，同时在压差作用下，沉砂床发生“固化”。
1.3对已下打孔管完井的井，沉积物主要是地层砂及完井液的单封、暂堵剂等残留物，由于固相颗粒很细且有部分高分子物质，因此沉积物很“顽固”。
1.4沉积时间较长，必须要有大于钻井过程中的液体能量冲起沉砂。
1.5同一口井中，不同井段的作业参数不同。
1.6冲起的砂粒在造斜段和水平井段容易再次沉积。
1.7修井的水平井冲砂作业往往与解卡打捞工作同时进行，作业难度增加。
2冲砂工艺2.1洗井液洗井液的功能与常规井有所不同，受多种影响因素制约，应全面考虑其特殊需要。
应以安全快速、不损害油气层、有利于钻屑运移及低成本为目标。
必须具有高携砂能力、抗剪切、低摩阻和低伤害的特性。
因此洗井液的选择是冲砂作业的技术关键。
2.1.1洗井液体系的选择石油矿场在水平井中已试验使用过多种不同类型的洗井液体系，获得了不同程度的成功，如流变性相似的油基和水基洗井液，井眼净化能力相似。
因此在地质因素和设备条件达到要求后，成本就是选择洗井液类型的决定因素。
在克拉玛依油田，目前首选的洗井液是优质聚合物洗井液。
这是因为：2.1.1.1性能易控制。
使用固相控制设备等措施后，能有效地清除洗井液中的固相，保证洗井液性能的稳定；2.1.1.2与油基洗井液相比，其成本价格较低且环境污染程度低；2.1.1.3由于是单一体系的洗井液，性能可以按要求及时调整，以满足现场需要；2.1.1.4使用防卡润滑剂等添加剂后，其抑制性和润滑性都有大幅度改善，可满足工艺要求；2.1.1.5与油基物质的敏感性低，保护油层能力强，不易污染油层。
2.1.2密度密度是洗井液性能的重要参数。
它应永远在一狭窄的特定的界限之内，以便保持井眼稳定并防止压裂地层。
水平井冲砂技术
尾管固井射孔完井
割缝筛管完井
新工艺新技术介绍
一、稠油水平井冲砂技术特点
和直井相比水平井冲砂具有明显的特点，具有一定的复杂性和特 殊性。特别是稠油水平井采用吞吐开采容易出砂，油井积砂后, 用常规 水力冲砂技术解决水平井砂害,通常会遇到以下几个难题： 一是冲砂管柱下放、上提过程中,冲砂管柱地面显示交替载荷变化大, 难以判断井下状况。 二是冲完一根管柱停泵接单根过程中,砂上返过程中易在井斜大的部 位快速堆积,造成砂卡堵的现象,严重的引起油井大修。 三是采用常规冲砂工艺,冲砂管柱进入水平段后,冲砂液易在流动阻 力小的上部形成循环通道,下部的砂床难以清理干净; 四是开采后期地层压力低，加上油层接触面积大,冲砂过程中冲砂液 携砂漏入地层,无法将砂子带出井筒,油井投产后漏入地层的砂子随产液 重新进入井筒,不但造成反复冲砂,而且冲砂液的漏失会造成储层伤害。
6 hqHW82043 2010.11.12 18.1 1.9 15.3 7.1 5.2 34 176.8 229 截止2010年12月16日，泡沫流体冲砂水平井口油井累计产油约3361t，预 7 hqHW82048 2010.9.15 2.0 6.8 2.6 1.2 8.3 2.8 2.1 1.3 0.2 0.1 0.9 0.4 4.5 0.1 0.8 0.4 26.2 15.7 9.1 15.7 3.6 9.3 35.4 15.2 7.0 5.5 4.8 11.7 0.3 5.3 12.4 5.6 6.8 5.4 3.9 11.3 0 5.2 11.6 5.2 73 42 43 44 0 55 50 75 498.6 225.5 167.7 497.2 0 286.0 464.0 390.0 567 279 207 610 20 338 519 442
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技术突破点
⑵ 双向喷嘴反循环水力喷射泵 井下反循环水力喷射泵设双向喷嘴，动力液由 双管环空输入井下后分为两部分：一部分经冲砂喷嘴 以100m/s以上的流速正向喷出，射流在井筒内呈扇形 扩散，使水平段沉砂充分悬浮于冲砂液中；另一部分 经水力喷射泵喷嘴驱动井下喷射泵工作，将高含砂液 排出，并在井底形成负压
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技术突破点
1
水 平 井 负 压 冲 砂 管 柱 结 构
2
3
1.衬管 2.冲砂油管 3.交叉流道密封器 4.外层管柱 5.内层管柱 6.套管 7.井下喷射泵 8.泵吸入口 9.冲砂喷嘴
4
5 6
7
8
9
技术突破点
⑷ 交叉流道密封器的研究
交叉流道密封器是反循环水力喷射泵负压冲砂管
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汇报提纲
一、概述 二、考核指标与完成情况 三、技术突破点 四、现场试验情况 五、结论 六、应用前景
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技术突破点
⑴ 水平井负压冲砂技术 地面采用常规冲砂设备，管柱采用同心双管冲砂管 柱，井下采用反循环水力喷射泵，设冲砂喷嘴，冲砂、 排砂相结合，主要解决井底沉砂水平运移及沉砂回注油 层问题，实现水平井负压冲砂
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项目概述
水平井替泥浆 对于地层压力偏低的油井（水平井），完井后用常 规冲砂方式替钻井泥浆易于造成油层污染，采用负压冲 砂替泥浆可以有效保护油层 低地层压力油井冲砂 对于低地层压力油井，目前普遍采用常规冲砂，存 在冲砂过程中井底砂回灌地层问题，造成冲砂效率低
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考核指标
完成情况
⑴ 适应最大井斜角90°； ⑴ 完成了反循环水力喷射泵 ⑵ 措施成功率100%（冲 负压冲砂系统参数优化设计。 至人工井底，遇套变等 情况除外，提交冲砂数 ⑵ 完成了反循环水力喷射泵 负压冲砂管柱的设计； 据）； ⑶ 措施有效率100%（冲 ⑶ 完成了交差流道密封器的 设计研制； 砂后满足采油生产要 ⑷ 完成了双向喷嘴反循环水 求）； 力喷射泵的设计研制； 适应井底温度≤150℃； ⑸ 申报专利1项：《水平井负 ⑷ 现场试验2井次； 压冲砂技术》发明专利。 ⑸ 申报发明专利1项。 ⑹ 完成了现场试验1井次，试 验井号：锦45-022-31。
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汇报提纲
一、概述 二、考核指标与完成情况 三、技术突破点 四、现场试验情况 五、结论 六、应用前景
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结
论
水平井负压冲砂工艺技术可以实现水平井、漏
失井的负压冲砂
整套技术还需要进一步完善配套
需要在水平井、漏失井进一步扩大现场试验
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技术突破点
1 2 3 4 5 6
1.外工作筒 4.吸入流道
2.水力喷射泵喉管 5.沉没泵
3.水力喷射泵喷嘴 6.冲砂喷嘴
双向喷嘴反循环水力喷射泵结构图
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技术突破点
⑶ 反循环水力喷射泵负压冲砂管柱
井下采用同心双管冲砂管柱，乏动力液与高含砂液
的混合液由同心管柱的内层管输出，混合液在喷射泵驱 动下在圆柱形管内高速流动，流速可达2m/s以上，可以 彻底解决水平段砂运移的问题
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项目概述
水平段冲砂困难的主要原因
⑴井底沉砂的搅动及悬浮 竖直井段冲砂，冲砂笔尖推进的方向垂直于井底 砂面，井底砂可以被充分搅动起来，悬浮于冲砂液中。 但对于大斜度井及水平井，用常规冲砂方式冲砂时， 冲砂笔尖推进的方向趋于与井底砂面平行，冲砂液流 不能直接垂直作用于井底砂面，井底沉砂不能被充分 搅动起来并悬浮于冲砂液中，造成砂冲不出来
(水平井)负压冲纲
一、概述 二、考核指标与完成情况 三、技术突破点 四、现场试验情况 五、结论 六、应用前景
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项目概述
水平井采油技术在辽河油田实施效果显著，但该项技
术在出砂油井应用中存在水平井段(大斜度井段)冲砂
困难的问题 水平井冲砂已经成为瓶径技术，严重阻碍水平井采油 技术在出砂区块的应用，目前多口出砂水平井因水平 段沉砂冲不出来造成频繁砂埋油层，不能正常生产
汇报提纲
一、概述 二、考核指标与完成情况 三、技术突破点 四、现场试验情况 五、结论 六、应用前景
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应用前景
水平井采油技术是油田开发的一项重要技术，尤其 是油田开发中后期，可以有效提高采收率。水平井负压 冲砂工艺技术的研究有望突破出砂水平井水平段沉砂 （泥浆）清除这一瓶径技术，解决严重制约水平井采油 技术在出砂区块应用的关键问题，对于出砂水平井采油
柱的核心部分，实现同心双管冲砂
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汇报提纲
一、概述 二、考核指标与完成情况 三、技术突破点 四、现场试验情况 五、结论 六、应用前景
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现场试验情况
完成现场先期试验1井次
试验井号：锦45-022-31 试验时间: 2005年11月14日 试验情况: ⑴下φ114mm衬管150m后下φ73mm外层管探砂面,1025m遇 阻后上提5根正洗井30m3未返，油井严重漏失； ⑵反循环负压冲砂管柱下完后以11MPa压力冲砂，全系统 正常工作，见返液见砂； ⑶冲砂至1030m出遇阻，停止试验后作业证实遇套变。
具有重要意义，应用前景广阔。该项技术可以拓展应用
到低地层压力水平井替泥浆及低地层压力油井冲砂。
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感谢各位专家领导！
恳请批评指正！
2014-3-2
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项目概述
⑵井底砂的水平运移 各种井斜角情况下都有重力影响存在，相关试验 及资料表明，井斜角在0～30°之间，液流中的砂粒 有足够长的沉降距离，而且砂和井壁的摩擦力也非常 小。因此当液流流速高于砂粒的沉降速度就可将之携 出。随着井斜角增加，砂粒沉降到井壁的距离在缩短， 而且砂和井壁的摩擦力也在增加，给砂的运移带来困 难
汇报提纲
一、概述 二、考核指标与完成情况 三、技术突破点 四、现场试验情况 五、结论 六、应用前景
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考核指标与完成情况
突破点
1.实现水平井负压冲砂， 达到国内领先水平； 2.研制开发双向喷嘴反循 环水力喷射泵，实现井 下有动力负压冲砂； 3.研制开发反循环水力喷 射泵负压冲砂管柱，实 现双流道负压冲砂，解 决水平段砂运移问题； 4.研制开发交差流道密封 器，解决动力液与含砂 液流道变换问题.