水平井冲砂现状及冲砂工具改进研究

2023-01-20

水平井主要是井斜角为90°, 井身沿着水平方向钻进一定长度的井。通常而言, 水平井适用于薄的油气层或裂缝性油气藏, 目的在于增大油气层的裸露面积。水平井的井身结构由上至下大概可分为垂直段、造斜段、稳斜段、水平段这几个环节。其中, 垂直段的井身结构等同于普通直井, 造斜段通常把带有伸缩接头、循环接头的小套管用悬挂器支撑于垂直段的套管上, 水平段主要通过裸眼完井后下入防砂管后投入生产。

一、水平井冲砂现状

1. 水平井的沉砂特征

当油层出砂之后, 砂子会紧跟产液流进井筒中, 一些体积大的砂子会先沉降在水平段的较低位置处而产生砂床, 一些体积较小的砂子会紧跟产液流进垂直井段中, 常常会因为过流面积增大而导致流动速度不断减小, 一些沙粒会继续沉降, 在造斜段中产生砂桥。由于产液中存在砂子, 严重磨损了抽油泵, 出现砂卡、管柱砂卡, 掩埋油层现象, 严重影响了油井的顺利有序运行。

2. 水平井冲砂中存在的问题

当油井出现积砂情况后, 通常会通过水力冲砂的方法来冲散存于井筒内的沉砂, 然后再把存在砂子的产液循环到地面上。采用普通的水力冲砂技术清理水平井中的砂子, 一般会碰到下列几种难题:首先, 阻碍了冲砂管柱的下放上提, 冲砂管柱地面显示悬重变化大, 无法准确的获悉井下实际情况。其次, 通过普通的冲砂笔尖, 当冲砂管柱进入到水平井段后, 冲砂液会在流动阻力较小的上部产生循环通道, 很难将下部的砂床全面清理。另外, 老油区中不具备高的地层压力, 而且水平井的油层还存在较大的裸露面积, 水力冲砂时冲砂液会渗入地层中, 根本难以将砂子及时的带出井筒, 油井实际生产过程中渗入到地层中的砂子会紧跟产液再次流进井筒中, 不仅要反复的冲砂, 同时冲砂液的泄漏还会严重的损害到储层。

二、冲砂工具改进措施

1. 明确具体的设计目的

现阶段, 国内水平井冲砂在井下整体作业中属于难解之题, 特别在水平井段长度较长的井中, 常常会发生返砂速度慢、返砂不干净等情况。现在的普通水平井冲砂主要通过下冲砂笔尖, 利用反循环单泵或者双泵进行冲砂。采用这样的冲砂方式冲砂笔尖处的水压较低, 无论是进砂口面积还是进砂口形状, 均不能及时有效的将存于水平井套管底部中的砂子冲出来, 所以, 应试着对冲砂笔尖处水的流动速度与进砂口形状予以合理的改进, 以保障冲砂效率和冲砂效果, 编制适应于水平井冲砂筒的设计方案。

2. 明确具体的设计思路

一方面, 保证冲砂笔尖处的水流速度, 假设反循环洗井在地面上的泵压稳固不变, 我们可利用冲砂笔尖的总外径不断增强冲砂点的水压与流动能力, 促进携砂能力的提升。对于177.8mm (7in) 的套管井, 应选择实际常用到的51/2套管来替代冲砂筒, 要求壁厚为9.17mm, 内部直径为121.4mm, 内部通过面积应是115.69cm2冲砂工具改进措施 (平式内部直径62mm, 油管笔尖内部通过面积30.18cm2) , 这一冲砂筒不应太长, 最好保持在0.5m左右。由于水平井砂通常都躺在套管底部中, 冲砂过程中, 冲砂工具常因管柱弯曲而被贴于水平井套管底部中, 这一冲砂筒接触套管下壁的弧度和套管基本相同, 冲砂过程中, 存于套管底部的砂会随着水流与冲砂筒的贴壁产力被冲到管柱中, 对冲砂效率造成了严重的影响。

另一方面, 改进进砂口形状, 水流通过套管, 沿着油套空间流进冲砂筒外壁后水流速度加快, 携砂能力得到进一步提高, 冲到沉砂处携砂流进冲砂筒内腔中, 如果将冲砂筒内腔115.69cm2的圆形面积全部当做进砂口, 然后再进入到油管内腔中, 那么, 冲砂筒中就会因为进油管内径突小, 流速增大而引起沉砂现象。如果冲砂筒口处一直处于下半部分敞开, 上半部分封闭状态, 不仅不会对冲砂筒的铲砂能力造成威胁, 而且也不会威胁到携砂能力, 采用57.845cm的进砂口能够有效减小平式73mm2油管的30.18cm2通过面积, 避免工具中沉砂情况的发生。

3. 具体结构

水平井冲砂筒属于底部挡砂板的设计, 要想使挡砂板一直停留在冲砂筒上部位置处, 应利用下坠平衡块利用重力将挡砂板稳定在上部。挡砂板可用一根轴连接平衡块, 以半圆为主要形状。为了更好的密封挡砂板顶部以冲砂筒, 可把冲砂筒底部外缘制作为朝内45度角, 挡砂板也是45度角, 将弹簧安装于挡砂板轴部处, 泵未开启时, 弹簧处于伸展状态, 挡砂板能自由的旋转, 在重力作用下, 挡砂板会一直朝上, 而且未做密封, 泵开启时, 挡砂板因受水流作用, 致使弹簧收缩, 挡砂板和冲砂筒上边缘处于密封状态下, 两个45度角发挥着承托挡砂板的作用, 将下部分通道当做冲砂通道。为了充分发挥平衡块的作用, 可采用厚塑料来制作挡砂板, 平衡块朝着水流面制作为尖角, 这样就避免了因部分厚度挡住部分砂, 避免了因水流带来的冲击力而导致挡砂板方向发生改变。

三、结论

综上所述可知, 水平井可以保障油田良好的采油速度与采收率, 随着钻井和完井技术的不断成熟与发展, 使水平井技术在油气田开发中全面普及。然而水平井修井方面依旧有不少技术目前仍在研发时期, 比如, 水平井冲砂工艺技术就是现代油田企业中还在积极探索的一项技术。本文主要通过以上措施进行了水平井的清砂作业。实际冲砂时, 随着冲砂液排量的不断加大, 井内部环空的液体流速进一步提高, 冲刷和携砂能力有所增强, 降低了沉砂物的沉降率, 防止了粘附卡钻问题。

摘要：随着我国油田企业开发技术的日渐成熟与发展, 涌现出了诸多的水平井, 工作量较之前有了很大的提高, 但与水平井相匹配的作业技术仍维持不变, 特别是水平井冲砂在具体操作中存在诸多的问题。常规的冲砂方式已经满足不了当前的要求, 不仅阻碍了水平井产能的提高, 而且还大大降低了水平井的使用寿命。笔者根据自身工作经验, 首先对水平井冲砂现状进行了分析, 其次, 提出了冲砂工具改进措施。

关键词：水平井冲砂,现状,冲砂工具,改进措施