水平井防砂管柱內(nèi)腔沖洗及旋轉(zhuǎn)水射流解堵工藝

綦耀升　王　剛

摘要:水平井是近年來在國內(nèi)推廣較快的采油工藝技術(shù),它可以增大井眼與油藏的接觸面積,加大泄油面積,減少滲流阻力,提高油田的整體開發(fā)效果。館陶組油藏,油層埋藏淺,壓實程度差,膠結(jié)疏松,易出泥砂。為了挖潛老油區(qū)的產(chǎn)能,后期水平井開發(fā)井?dāng)?shù)日益增多。

關(guān)鍵詞:水平井;防砂;射流解堵

中圖分類號:F273.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1673-291X(2009)21-0182-02

一、水平井防砂工藝技術(shù)現(xiàn)狀

水平井是近年來在國內(nèi)新興的采油工藝技術(shù),它可以增大井眼與油藏的接觸面積,加大泄油面積,減少滲流阻力,提高油田的整體開發(fā)效果。

樁西、河口、孤東部分油田地處灘海區(qū),特別是樁106、樁139、樁47、飛雁灘等多個區(qū)塊的施工井直接處于灘海地區(qū),勝利灘海油田定向井多為館陶組稠油出砂油藏,其開發(fā)以先期防砂開采為主,大斜度、大位移井防砂方式主要是封隔高壓一次充填、輔以壓裂防砂,水平井防砂為封隔器懸掛金屬濾砂管防砂。

目前,水平井防砂管柱主要是金屬氈濾砂管防砂。常規(guī)防砂管柱主要由丟手工具、皮碗封隔器、油管、濾砂管、扶正器、絲堵等組成,全部管柱丟在水平段內(nèi)(見圖1)。

二、水平井防砂管柱中心管沖砂解堵技術(shù)

(一)連續(xù)油管沖砂

水平井芯管內(nèi)沖砂主要是指濾砂管防砂中心管的沖砂。首先下入Ф89mm油管,利用密封插頭與井下管柱進(jìn)行對接,形成循環(huán)通道,在油管中下入連續(xù)油管進(jìn)行沖洗。該工藝在油田有過成功的應(yīng)用。但由于國內(nèi)連續(xù)油管車數(shù)量有限,目前大多數(shù)處于停工狀態(tài),因此已經(jīng)沒有實施的可能。

(二)旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵技術(shù)

1.結(jié)構(gòu)

水平井旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵裝置由扶正套、旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵工具、沖管等組成(見圖2)。沖管末端攜帶旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵工具及扶正套對準(zhǔn)水平井防砂管柱魚頂后,射流工具因扶正套的扶正作用探入中心管,沖砂管柱繼續(xù)給扶正器施加一定的負(fù)荷,扶正套上銷釘剪斷,沖管攜帶解堵工具可繼續(xù)前移進(jìn)行沖砂解堵作業(yè)。沖砂解堵施工后,扶正套可隨解堵工具帶出。

2.高壓水射流解堵機理

高壓水旋轉(zhuǎn)射流解堵技術(shù)是利用井下可控轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)自振空化射流解堵裝置產(chǎn)生高壓水射流直接沖洗炮眼解堵和高頻振蕩水力波、空化噪聲(超聲波)物理解堵。

自振空化射流是近年來發(fā)展起來的利用小擾動波在管系傳播的瞬態(tài)流理論和水聲學(xué)的流體自激振蕩原理將連續(xù)射流調(diào)制成具有強烈壓力振蕩和高空化初生能力的新型射流,因而可以利用其強烈的壓力振蕩和輻射強烈的空化噪聲沖擊波來解除地層堵塞,恢復(fù)或提高地層滲透率,射流的高頻振蕩以及空化的熱力和超聲波作用還可改變原油分子結(jié)構(gòu),降低原油黏度,減小巖石和油水界面上的表面張力,從而改善原油流動性、提高原油采出程度。

3.工作原理

解堵施工時,通過沖管聯(lián)接頭將沖管與解堵裝置連接在一起,沖管長度根據(jù)需要解堵的中心管長度而定(一般下入的沖管應(yīng)大于中心管長度1m～2 m),用油管連接沖管將解堵工具送入井中,利用滑動沖管扶正套保護(hù)自振空化噴嘴在斜井或水平段不受損壞,并使自振空化噴嘴導(dǎo)入到防砂魚頂內(nèi)腔中,地面加壓為5kN～10kN將限位剪釘剪斷,滑動沖管扶正器留在防砂魚頂處。沖管經(jīng)滑動沖管扶正器內(nèi)腔將自振空化噴嘴送入到中心管中,解堵液經(jīng)地面水泥車通過油管、沖管,泵入井下解堵工具,由旋轉(zhuǎn)噴頭上的噴嘴噴出,形成高壓水射流。噴頭上沿周向分布有八個噴嘴,四個傾斜的動力噴嘴噴出側(cè)向射流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩,使噴頭旋轉(zhuǎn)同時完成沖砂。四個徑向噴嘴產(chǎn)生徑向高頻自振空化射流,直接沖擊解堵并段。

4.實驗效果分析

通過清除有細(xì)砂堵塞割縫篩管的試驗,旋轉(zhuǎn)射流解堵工具能夠有效的清除割縫篩管上的粉細(xì)砂和泥質(zhì);通過模擬井下條件的沖砂解堵試驗,當(dāng)旋轉(zhuǎn)水射流的沖擊波,通過0.3mm割縫管傳到充填砂的環(huán)空中,產(chǎn)生強大的渦流,使充填砂中的0.1mm細(xì)砂從井筒內(nèi)返回地面(見圖3、圖4)。

5.選井條件及施工工藝

(1)適用范圍和選井條件。該技術(shù)對以下條件的油水井作用效果較好:1)地層滲透率較高,具有一定產(chǎn)能,確屬近井帶污染或者生產(chǎn)過程中由于出粉細(xì)砂而造成防砂管堵塞引起產(chǎn)量下降或停產(chǎn)的油水井。2)地層污染堵塞又具有酸敏、水敏特性,不易實施酸化等其他措施的井。

(2)施工設(shè)備和要求。旋轉(zhuǎn)射流解堵技術(shù)的設(shè)備及要求為:1)作業(yè)機一臺,400型水泥車兩輛,15m3水罐車兩輛。2)施工井應(yīng)有井口自封裝置,并有回水管線與回水池連接。3)地面管匯中需要與400型水泥車配套的高壓彎頭、高壓水龍帶、三通等,并應(yīng)清洗干凈,連接密封良好。4)根據(jù)油層深度和堵塞程度,地面泵壓工作壓力為15MPa～30MPa,流量為400L/min左右。5)工作介質(zhì)為清水,根據(jù)地層物性和堵塞情況可加入適量的防膨劑、解堵劑、粘土穩(wěn)定劑等添加劑,以保證工作液與地層巖石及流體配伍,并保證解堵效果。

(3)施工工藝和方法。旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵技術(shù)的施工工藝和方法為:1)清水或活性水洗井,防膨液壓井,起出井內(nèi)管柱。2)按防砂管長度配好沖管長度,依次下入扶正套、旋轉(zhuǎn)射流解堵工具、連接沖管、過濾器和光油管,完成高壓水旋轉(zhuǎn)射流施工管柱,并用油管送至防砂管柱魚頂處。3)清水正洗井,洗凈油管內(nèi)的污垢和雜物。4)按上述第(5)條配好處理液后,打開井口,自井口投球,打開單向閥,兩臺車并聯(lián),一檔調(diào)壓至15MPa～30MPa,正循環(huán)打處理液;同時用作業(yè)緩慢下放管柱(越慢越好),使解堵工具從上到下連續(xù)沖洗防砂管柱,直至防砂管柱底部;然后緩慢提升油管,從下到上連續(xù)清洗防砂管柱直至防砂管頂部約1m處。這樣反復(fù)清洗四至五趟。5)處理完后,工具下至防砂管底部,倒井口流程,清水大排量反循環(huán)洗井兩至三周,排出防砂管內(nèi)清洗掉的雜物。6)起出全部管柱及清洗工具,按常規(guī)下泵或下注水管柱,開井生產(chǎn)。

三、現(xiàn)場應(yīng)用情況

該旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵工具完成后,在樁西油田樁115一平1井進(jìn)行現(xiàn)場實驗,射孔井段1 641.8m～1 692.5m,射孔井段井斜角90°,該井2004-06-06量油不出,分析為濾砂管失效,砂埋中心管。應(yīng)用定向井旋轉(zhuǎn)射流物理法解堵裝置沖中心管,沖砂井段1 638m～1 695m,沖出地層砂1.5m3,解堵后試擠壓力為10MPa。該井開抽后,日產(chǎn)液23t,日產(chǎn)油8.3t,含水63.7%。

后又在孤北1—P1井現(xiàn)場實驗,對100m的防砂管柱進(jìn)行了解堵處理。該井自投產(chǎn)六年來,最高日產(chǎn)油12t,雖經(jīng)多次酸處理和其他解堵措施,效果都不理想,每次作業(yè)收效甚微,后來作業(yè)幾乎為無效作業(yè),直至沒有產(chǎn)能。采取沖砂解堵措施后,注汽壓力明顯下降,干度提高,注汽投產(chǎn)后最高日產(chǎn)油量22t。

自2006年1月以來,在樁139、樁106和樁l15等灘海區(qū)塊的定向井,應(yīng)用水平井旋轉(zhuǎn)射流沖砂解堵裝置解堵和中心管沖砂。解堵后,試擠壓力平均下降10MPa～15 MPa,中心管沖砂施工,未出現(xiàn)一口卡沖管事故。實施28井次,平均有效期210d。

[責(zé)任編輯 劉嬌嬌]