水平井冲砂技术的改进

　　影响水平井冲砂效果的因素很多，如：水平井不同的完井方式、冲砂管柱结构、冲砂液的工作性能以及冲砂施工各种参数等，本文阐述了在辽河油田水平井冲砂施工过程中遇到的诸类问题，并提出了工艺、工具相应的改进措施以及现场施工的有效做法。

　　由于高升油田开发生产的部分区域储层和油藏地质特性而决定，自2002年以来，水平井、侧钻水平井、定向斜井日趋增多。水平井的生产特征就是通过扩大生产层泄油渗透面积来提高油井产量（原则上开发水平井生产层是一个地层特征一致的层位），所以高升油田原油产量一直在高位运行，很大程度上得益于水平井，也是实现少井高产提高采收率。

　　为了更好的使水平井正常生产，防砂、清砂解除生产层的堵塞，尤其是产量高，排液量大，引起地层颗粒运移，大量出砂井的冲砂施工，显得及其重要。

　　对于水平井冲砂施工来讲，由于水平井井眼轨迹的特殊性，冲砂技术与常规井作业施工有很大不同，冲砂作业技术要求比较高，相对应的施工作业风险和施工操作难度都高于常规井。

　　水平井冲砂难点及采取对策

　　由于水平井特殊的井身轨迹和本身所固有的出砂特点，对于易形成长井段“砂床”的冲刷清理、携带上返及砂粒杂质在井斜角大于60°以上井段极易滑脱等工艺难点，我们更需要针对问题找出原因，制定工艺措施，消减工程事故的发生。

　　水平井冲砂难点。井内管柱贴近井壁低边，管柱受“钟摆力”和摩擦面积大的双重作用，更易卡钻。

　　在水平井段，无论修井液携砂能力多么强，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。

　　冲起的砂粒在水平段容易再次沉积。

　　钻具轴线偏离井眼曲线的程度随井斜角的增大而增大，最终与井眼低边接触。钻具沿井眼低边移动，为沉砂床的再次形成及发生压差卡钻提供了前提条件。

　　修井液环空流速偏差很大，井眼低边的流速低，携砂能力下降，尤其在钻具静止时这种现象更加突出，易导致钻具被卡。

　　采取的工艺措施方法。除采用连续油管在小直径防砂管（或小套管）内正冲砂外，所有冲砂井均采用反循环冲砂，主要作用就是提高油管内上返携带速度（同样排量下油管内上返速度高于套管环形空间流速），其次就是很大程度上消除和避免了冲起的砂子在冲砂管与套管环空中运移形成卡钻事故。

　　从有关资料中我们可以看出，在垂直井中最小的流动携砂速度应至少为被冲洗颗粒沉降速度的两倍，而在水平井中环隙流速至少应为被冲洗颗粒沉降速度的10倍，只有这样才能维持颗粒沿液体流动方向运动，当流动液体的上返速度作用在颗粒上的拖曳力抵消重力时，冲砂液携带颗粒才是最为有效的，才能通过水平段，斜井段进入直井段被带至地面。

　　关于泵车排量即上返速度的计算，按K＝V1/V2

　　式中：K---液流速度与固相颗粒沉降速度之比；V1---液体流速m3/min；V2---固相颗粒沉降速度m3/min 当K＞2时才能携带；Q＝V1(d02-d12)/7.85×107；Q---泵车排量m3/min；V1---液体流速m3/min；d0---套管内径mm；d1---冲砂油管（或连续油管）外径mm。

　　关于井漏失问题的解决。所谓漏失问题主要是指上返液的上返速度不够影响携带和悬浮颗粒的能力，如果我们采取泡沫流体，一是能降低密度，减少液柱对地层的回压，降低漏失；二是它具有暂堵地层，也可以防止入井液漏失；三是泡沫中的固相颗粒在下沉时要克服气泡与液相之间的摩擦力，固体颗粒要迫使气泡变形，才能形成下沉通过，这是比较困难的，因此泡沫流体的携带和悬浮能力要比液体强很多。

　　以上三个方面，从冲砂方式、携砂速度和防止冲砂液的漏失都相应的采取了有效措施，基本解决了水平井的冲砂问题。

　　现场冲砂技术要求及注意事项

　　严格按施工设计要求针对不同井的井身结构和井眼轨迹，选择不同的冲砂管柱结构。

　　冲砂前首先对该井测取全井吸收量（测三个点后的吸水指数）做好记录。

　　选择对接管柱或冲砂时进入60°井斜角后全部使用3×45°倒角油管，按进入60°井斜角后至人工井底的有效长度准备。

　　采用硬管柱（非连续油管冲砂）冲砂时，当冲砂倒锥下放进入60°井斜角后（或硬探砂面）必须按照下放一根，再上提一根观察上提负荷为正常负荷的情况下，再进行下放冲砂，否则不能下放，一定要分析原因，找出上提负荷上涨的原因是什么，再进行施工。

　　下冲单根按正常加钻压的情况下，冲下后要采取2-3次上提、下放管柱划眼刮洗砂床以防砂堵或砂卡管柱。

　　由于水平井段较长，有几百米，所以冲砂过程中，反冲砂的混合液必须进入直井段进行垂直悬浮后再接单根，也就是说除去井内少量漏失，反洗液量必须大于从井底到直井段油管内容积的2倍以上，才能接单根以防管柱砂堵。

　　对于漏失井有必要使用氮气车组、连续油管装置、泡沫发生器、暂堵设备等施工前现场做好布置，以便合理布局，科学安全施工。

　　按设计要求需要先对接再冲砂的井，对接管柱结构：相应尺寸的对接头+油管短节×1m+相应套管尺寸的油管扶正器+倒角油管+普通油管。对接头下至离悬挂器顶部1.5m时先反洗井冲洗悬挂器顶部接头后，根据设计中提供的悬挂器深度，下放管柱加压2.0-4.0kN，记录方入，用油管短节调整数据至油管挂坐入大四通内，旋紧顶丝，后向套管反打压5.0Mpa，稳压15min压降小于0.5Mpa为对接合格，座井口，准备连续油管冲砂。

　　当连续油管下至对接头以上100m时，开泵正循环，待出口返液正常后，按连续油管冲砂操作规程缓慢下放连续油管进入水平井段冲砂，冲砂过程中严密观察出口返液情况，发现异常应立即上提连续油管至对接头以上直井段内，采取有效措施后再进行冲砂施工。

　　在冲砂油管进入水平段反冲砂过程中，当下冲一定距离后，地面漏失增加，这时第一要长期上提、下放活动管柱；第二增大地面泵车排量，将最后冲砂段的砂子冲至地面，再停泵上起动管；第三活动管柱同时，若井口不返液，进入套管的冲砂液全部漏入井中，则进行上提冲砂管柱，将冲砂导锥起至最初硬探砂面50m以上，待研究冲砂措施后再施工。

　　整个冲砂过程的下放速度要慢，包括活动冲开砂床后也是如此。下放加压要根据现场情况决定，一般情况下加压不大于50KN，否则要认真分析原因，再制定其它措施。

　　冲砂工艺、工具改进措施

　　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，2005年以来，许多施工队伍均出现了硬探砂面，砂柱不高，均为十几米，反冲砂后油管遇卡，原因何在？经我们分析认为，硬探砂面时冲砂管柱已从砂床上面穿过，躺在砂床上部，地面指重表显示没有变化，冲砂时只按最终硬探的深度冲砂，待冲到井底后，上面的一部分砂子已冲起，但按下部少量砂柱计算，洗井液量已满足工序要求，地面循环泵压正常，故此停泵后在上提2-3根油管后，出现了上提负荷大于正常负荷200-300kN卡钻，上提力量基本上全部消耗在斜井段的摩擦力上，作用在管柱上的水平拉力损失很大，有效力很小。针对这种情况，我们研制了螺旋导流刮削短节，实现工具外径大于活导锥，有效的使工具与砂床相互接触，达到探砂面时管柱悬重明显变化，可提醒操作手和技术人员取准资料，同时通过螺旋导流短节与套管内壁之间的摩擦间隙变化，靠上提、下放反循环液流短时间改变方向，加上对砂床的刮削冲刷，从而提高了清砂和携砂能力。

　　关于现场漏失问题的处理解决。对于漏失量大于350L/min的作业井，可以采用两台700型泵车提高进口排量，要求排量不低于700L/min，同时为了提高悬浮携砂能力，冲砂使用适量的暂堵剂很好地完成了冲砂工序。

　　对于悬挂筛管、悬挂防砂管完井的水平井、开窗侧钻斜井等生产段较长的井，采用（泡沫+清水）进行冲砂，上面两种冲砂液的机理都是利用泡沫流体的低密度、低液柱压力，减少漏失，另外就是泡沫流体进入非均质地层的大孔隙中，其流动速度变大，压力降低，从而使泡沫直径变大，贾敏效应就应更严重，起到堵塞孔隙的作用，减少冲砂液的漏失。另外若漏失比上述情况还要严重则采用暂堵剂先封闭漏失层，再进行冲砂。

　　结论与改进方向

　　在高升油田的工作，我们不断发现问题，总结教训，与各队相互沟通，共同探讨，不断改进施工工艺和工具，预防和消除了各种冲砂管柱冲砂效率低，出现卡钻事故等现象，形成了一整套较为先进而且比较适合辽河油田的水平井、定向井、斜井冲砂的工艺技术。

　　在今后的施工中，我们认为还应该推广在51/2″套管内冲砂，接单根不停泵，不停止循环的工艺装置，虽然费用较高，但它确实安全，可以避免工程事故发生的，另外在破碎砂床的问题上，只仅靠刮削是不行的，像连续油管在小直径套管内采用旋转头钻冲砂，使砂子不断的分散和翻转在携砂液中，携带力更强，效果也会更好。

　　李超（作者单位：辽河油田公司高升采油厂）