氣井沖砂沖洗解堵復(fù)產(chǎn)工藝優(yōu)化

黃永章 ，馮榮軒，朱禮明，孟海龍，蔣 瑛，李 希，付國維

（1.川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018；3.西北大學(xué)，陜西西安 710127；4.中國石油長慶油田分公司第六采氣廠，陜西西安 710018；5.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，陜西西安 710018）

氣田砂面探測普查結(jié)果顯示部分氣井有不同程度的井底積砂，其中有些井射孔段已經(jīng)部分或全部被砂體掩埋嚴(yán)重，此外壓裂破膠殘余液隨后期生產(chǎn)會陸續(xù)從儲層滲出進入井筒，多組分體系泡排劑、緩蝕劑在井下高溫、高壓的環(huán)境中易發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，致使黏度增加，綜合表現(xiàn)砂液混合臟物堵塞井筒，影響氣井產(chǎn)能的發(fā)揮甚至關(guān)停[1]。因此，沖砂沖洗解堵效果是實現(xiàn)氣井復(fù)產(chǎn)的關(guān)鍵。

1 沖洗沖砂技術(shù)難度分析

井筒內(nèi)混合臟物在清理過程中存在以下技術(shù)難度：

（1）目前氣井井內(nèi)完井管柱大致分為直井多層分段機械工具、多級水力噴射工具及裸眼分段工具，產(chǎn)層段附件的鉆具結(jié)構(gòu)相對關(guān)油管較復(fù)雜，且鉆具位置可能存在砂卡，導(dǎo)致起鉆另下沖砂鉆具難度較大，且成本高，存在一定的井控風(fēng)險；

（2）地層壓力系數(shù)較低，井內(nèi)不能建立沖洗循環(huán)，且沖洗過程地層漏失易造成儲層二次污染；

（3）井內(nèi)有節(jié)流器或壓裂鋼球，撈砂工具很難進入預(yù)定位置，撈砂作業(yè)難度大。

基于以上難點，采用連續(xù)油管帶壓開展氣井沖砂沖洗解堵具有不動原管柱、施工高效快捷、對地層傷害小等技術(shù)優(yōu)勢。

2 沖洗沖砂方案設(shè)計優(yōu)化

2.1 連續(xù)油管沖砂方式

采用連續(xù)油管沖砂的方式主要有以下幾種： 正沖（洗）、反沖（洗）、正正沖（洗）和正反沖（洗）（見圖1）?？紤]井筒內(nèi)鉆具結(jié)構(gòu)和反沖砂子易積在地面連續(xù)油管管盤內(nèi)，優(yōu)選正沖沖砂方式。

2.2 沖砂介質(zhì)優(yōu)選

氣井沖砂對沖砂介質(zhì)的要求是要具有一定的黏度，以保證有良好的攜砂能力，而且不能傷害儲層。連續(xù)油管沖砂介質(zhì)主要有三種：活性水、泡沫、高黏液體和氣體組合（見表1）。從保護地層角度出發(fā)，沖砂介質(zhì)優(yōu)選為沖砂膠液與氮氣組合[2]。

2.3 沖砂作業(yè)參數(shù)優(yōu)選

2.3.1 施工最低排量 沖砂時，為了使沖砂液將砂粒帶至地面，沖砂液在井內(nèi)的上升速度必須大于最大直徑砂粒的自由沉降速度，這個速度為攜砂液臨界速度[3]：

式中：Vc-沖砂時攜砂液臨界速度，m/s；d-砂粒直徑，mm；ρs-砂粒密度，kg/m3；ρ1-攜砂液密度，kg/m3。

施工所需的最低排量（見表2）為：

式中：Qmin-沖砂要求的最低排量，m3/s；A-沖砂液上返流動截面積，m2。

2.3.2 摩阻計算 連續(xù)油管沖洗施工的摩阻來自于連續(xù)油管和環(huán)形空間內(nèi)[4]。氣田直井沖砂井的油管內(nèi)徑為62 mm。采用的連續(xù)油管外徑為38.10 mm，內(nèi)徑為29.2 mm，長度約5 000 m，最大承受壓力35 MPa。在給定泵注排量下，計算攜砂液在連續(xù)油管及環(huán)形空間的摩阻梯度（見表3）為：

圖1 沖砂方式

表1 不同沖砂介質(zhì)的特點

表2 不同尺寸油管施工最低排量

式中：P-壓力梯度，Pa；λ-沿程阻力系數(shù)；V-沖砂液流速，m/s；d-管路直徑，m；ρ-沖砂液密度。

表3 38.1 mm 連續(xù)油管排量與摩阻的關(guān)系

2.3.3 井口最大壓力計算 對需要沖砂井的井深、井底壓力等數(shù)據(jù)核實，根據(jù)連續(xù)油管摩阻梯度，可以預(yù)測不同施工排量下的井口壓力，當(dāng)液柱完全充滿連續(xù)油管時，井口最大壓力為26.97 MPa，小于井口防噴盒密封件試壓強度值35 MPa。因此，只要在施工排量低于0.4 m3/min，都可以滿足施工條件（見表4）。

2.3.4 連續(xù)油管膠液+氮氣循環(huán)頂替+交替注入工藝通過連續(xù)油管與油管建立起沖砂液的循環(huán)通道，保持井筒內(nèi)液柱壓力小于地層壓力。在作業(yè)過程中，采用注入氮氣循環(huán)頂替，若井口未返出沖砂膠液，繼續(xù)泵注液氮，直至井口返出膠液砂，再繼續(xù)交替注入提高沖砂沖洗解堵效率（見圖2）。

圖2 氮氣+膠液循環(huán)+交替注入原理

3 現(xiàn)場試驗效果分析

3.1 整體沖砂試驗效果

表4 38.1 mm 連續(xù)油管排量與井口壓力的關(guān)系

表5 連續(xù)油管沖洗沖砂措施實施情況

圖3 連續(xù)油管沖砂砂橋前移

針對氣田因井筒出砂、出異物而關(guān)停的5 口井開展連續(xù)油管沖洗沖砂措施，其中，水平井3 口，直井2口，現(xiàn)場施工成功率100 %，實施后均恢復(fù)正常生產(chǎn)（見表5）。

3.2 實例分析

以蘇東BH2 井為例分析連續(xù)油管沖砂沖洗解堵作業(yè)過程。

該井井內(nèi)留有114.3 mm（P110）油管394 根，8 段裸眼壓裂鉆具（斯倫貝謝）一套，井內(nèi)無節(jié)流器，因井筒出砂關(guān)井停產(chǎn)。連續(xù)油管沖砂沖洗作業(yè)過程如下：

（1）第一階段：探砂面，清水不能建立循環(huán)。連續(xù)油管下至井深3 605 m 遇阻，加壓2 t，探2 次未通過，起連續(xù)油管至井深3 400.0 m，泵注清水，泵壓29.2 MPa～33.1 MPa，排量200 L/min～230 L/min，入井清水60.0 m3，無返出，點火不燃。

（2）第二階段：繼續(xù)嘗試下放連續(xù)油管，兩次遇阻位置靠前54 m、20 m。下連續(xù)油管至井深3 551.0 m 遇阻，加壓2 t～3 t，探3 次未通過，上提連續(xù)油管至井深3 531.0 m 試下放4 次未通過，上提連續(xù)油管至井深3 400.0 m，上下活動連續(xù)油管泵注清水，泵壓30.8 MPa～34.2 MPa，排量200 L/min～230 L/min，入井清水60.0 m3，無返出，點火不燃。值得注意的是連續(xù)油管在下放、上提、循環(huán)形成攪動砂橋?qū)е掠鲎栉恢贸霈F(xiàn)逐步靠前的現(xiàn)象（見圖3）。

（3）第三階段：采用氮氣混合邊下邊沖。連續(xù)油管再次下至井深3 380.0 m 再次靠前遇阻，探3 次未通過，上提連續(xù)油管至井深3 100.0 m，采用氮氣混合邊下邊沖。分別沖過井深3 300 m、3 450 m、3 555 m，出砂1.2 m3和60 m3液體后解堵成功。

4 總結(jié)與認(rèn)識

（1）沖砂沖洗作業(yè)試驗表明，連續(xù)油管膠液+氮氣循環(huán)頂替+交替注入工藝是可行的。

（2）該工藝作業(yè)效率高，對地層傷害較小，能有效清除井底積砂，對低壓氣井沖砂作業(yè)有一定的指導(dǎo)作用。