冲砂工艺技术

吐哈油田井下技术作业公司2011年9月冲砂工艺技术吐哈油田井下技术作业公司提纲一、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、稠油井冲砂吐哈油田井下技术作业公司一、前言油井出砂后，如果井内的液流不能将砂全部带至地面，井内砂子逐渐沉积，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流动阻力，使油井减产甚至停产。同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故。因此，必须采取措施清除积砂，通常采用冲砂来解决这一问题。吐哈区域由于地层压力较低，应用较广的是水力冲砂。吐哈油田井下技术作业公司二、冲砂工艺介绍冲砂定义：用高速液体将井底砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带到地面的清砂方法。冲砂的目的：解除砂堵，恢复油井正常生产。常用的冲砂方式：有正冲、反冲、正反冲、钻冲砂、负压冲砂。其他清砂方式：负压捞砂、连续油管冲砂、连续冲砂装置冲砂等。吐哈油田井下技术作业公司三、正循环冲砂介绍正冲砂：冲砂液沿冲砂管向下流动，在流出管口时以较高的流速冲散砂堵。冲散的砂子和冲砂液一起沿冲砂管与套管的环形空间返至地面。随着砂堵冲开的程度增加，逐步加深冲砂管。为了增大液流冲刷力，可在冲砂管下端装上收缩管(或喷嘴)。下端做成斜尖形，可防止下放过快而引起的憋泵。正冲砂特点：正循环冲砂冲洗能力较强，容易冲开井底沉砂，但携砂能力较小，易在冲砂过程中发生卡钻。吐哈油田井下技术作业公司三、正循环冲砂介绍正冲砂应用：进行了增产措施、井底沉砂沉结密实、或压裂液不完全破胶，无法进行反循环冲砂的井。对于井内地层出砂、修井措施（如压裂）后出砂、套管破损及漏失的井一般都采用正循环冲砂。吐哈油田井下技术作业公司三、正循环冲砂介绍吐哈油田井下技术作业公司四、反循环冲砂介绍反循环冲砂：与正冲砂相反，冲砂液由套管和冲砂管的环形空间进入，被冲起的砂粒随同冲砂液从冲砂管返回到地面。反冲砂冲刺力小，液流上返速度大，携砂能力强。反循环冲砂特点：反循环冲砂冲洗能力小，但携砂能力较强。反循环冲砂的应用：作业中通常多采用反循环冲砂；适用于冲砂管柱与套管环空间隙过小或复杂事故处理需要。吐哈油田井下技术作业公司四、反循环冲砂介绍吐哈油田井下技术作业公司五、正、反循环冲砂介绍利用正、反冲的优点，用正冲方式将砂堵冲开，并使砂子处于悬浮状态。然后改为反冲，将冲散的砂子从冲砂管内返至地面，这样可迅速解除砂堵，提高冲砂效率，直径139.7mm以上套管，可采取正反冲砂的方式。采用正反冲砂方式时，地面管线上应安装改换冲洗方式的总机关。以实现快速转换。吐哈油田井下技术作业公司六、冲砂水力计算保证将砂子带出地面的条件是：vt2vd式中：vt—冲砂液上升速度，m/s；vd—砂子在静止冲砂液中的自由下沉速度，m/s。由上式得出保证砂子上返地面的最低速度：vmin=2vd从而可由下式求得冲砂时所需要的最低排量：Qmin=3600F·vminQmin—冲砂要求的最低排量，m3/h；F—冲砂液上返流动截面积，m²；vmin—保证砂子上返地面所需要的最低液流速度，m/s。吐哈油田井下技术作业公司六、冲砂水力计算在冲砂过程中，砂粒从井底上升到地面时所需要的时间为：t=H/vsH－井深，m；t—砂粒从井底上升到地面所需要的时间，s；vs－砂粒上升速度，m/s，vs=vt-vd举例：现场常用的石英砂平均粒径为0.76mm，在清水中自由沉降速度为0.077m/s，保证砂子上返地面的最低速度：vmin=2vd=2×0.077=0.154m/sØ73mm油管反循环冲砂时，油管内所需要的最低排量：Qmin=3600F·vmin=3600×0.3019×0.154=16.737m³/h即油管内液体最低上返排量达到279L/min时，才能将冲起的石英砂带至地面。（冲砂排量不能低于350L/min）吐哈油田井下技术作业公司六、冲砂水力计算入井液最低排量计算：套管内径：Ø121.36mm，油管外径Ø73mm：入井泵排量计算过程：Q=vmin（D²-d²）/127=0.154×（12.136²-7.3²）÷12.7=1.14L/s=68.4L/min即：在内径为Ø121.36mm的套管内，用Ø73mm油管正循环冲平均粒径为0.76mm的石英砂（密度2.65g/cm³）时，要求入井最低排量为684L/min。吐哈油田井下技术作业公司六、冲砂水力计算密度2.65的石英砂在水中的自由沉降速度平均颗粒大小mm下降速度m/s平均颗粒大小mm下降速度m/s平均颗粒大小mm下降速度m/s11.90.3931.850.1470.2000.024410.30.3611.550.1270.1560.01727.30.3031.190.1050.1260.01206.40.2891.040.0940.1160.00855.50.2600.760.0770.1120.00714.60.2400.510.0530.0800.00423.50.2090.370.0410.0550.00212.80.1910.300.0340.0320.00072.30.1670.230.02850.0010.0001吐哈油田井下技术作业公司六、冲砂水力计算石英砂在脱气无水原油中的自由沉降速度原油温度，℃202530354050原油粘度，mPa·s744128252422粗砂下降速度，cm/min7895.5202373400600细砂下降速度，cm/min13.715.066.583111143石英砂在脱气乳化原油中的自由沉降速度原油温度，℃20253035404550原油粘度，mPa·s2616207414311169939737512粗砂下降速度，cm/min2.923.053.303.554.805.609.24细砂下降速度，cm/min———————注：原油中粗砂平均直径0.96mm，圆度为0.685；细砂平均直径0.54mm，圆度为0.547。以上数据查阅自《油气田井下作业修井工程》吐哈油田井下技术作业公司六、冲砂水力计算吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项一、冲砂施工步骤：（一）、准备工作：检查泵及储液罐，连接好地面管线并试压合格，准备好足够量的冲砂液。1、冲砂液及冲砂方式的选择及准备：（1）对冲砂所用液体和冲砂方式选择的必要性：由于对对冲砂所用液体和冲砂方式选择不当，冲砂液大量漏入油层，反而损害油层，影响生产。因此应该正确地选择冲砂液和冲砂方法十分重要。（2）冲砂液体的选择——原则：尽最大努力保护油层。a、选择时应具有一定的粘度，以保证有良好的携砂能力；b、具有一定的密度，以形成适当的液柱压力，防止井喷和漏失；c、油层配伍性好，不损害油层；d、来源广、成本低的液体。（3）冲砂液用量：以井筒容积的2～3倍计算，漏失量大的井根据漏失情况来决定冲砂液的用量。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项2、其他：（1）施工设备：水泥车1-2部、罐车2～3部；（2）工具、用具：35MPa×18m水龙带1根；40MPa高压活动弯头8个；Φ60.3mm硬管线80m；管线固定箱8个；6m³冲砂池一个（方池子一分为二，一边为供液罐，一边为沉降罐冲砂，冲砂液重复利用）；KY35/65闸门1个；保险绳绳套子1根。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项（二）、探砂面：下管柱探砂面，管下至距离预计砂面30-50m时，控制下探速度在0.3m/s以内,同时，注意观察指重表变化情况。探至遇阻位置加压，在方入根上打上明显印记，连探三次，观察方入长度是否一致，计算深度是否一致，并在方入根上打上明显印记，起出方入根，测量出方入长度，计算下探深度：H=工具、配件长度+下井油管累计长度+方入+油补距砂面深度计算准确，为冲砂提供数据基础。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项（三）、循环脱气：上提管脚2m循环脱气连接好冲砂管线，连接管线时注意，使用合格的水龙带，水龙带与弯头的连接要紧密且栓保险绳（弯头与管柱之间，水龙带与管柱之间）以确保安全施工，入口处连接好过滤器，保证入井液的清洁。管线试压合格后，用冲砂液循环脱气，目的是为了使井筒平稳，被气侵的液体在相同的流速下，冲砂能力和携砂能力都大幅度减少，井筒平稳后消除因井内气侵的液体在循环过程中造成砂粒的堆积，增大事故发生的危险。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项（四）、冲砂：1、冲砂尾管提至离砂面3m以上，开泵循环正常后，均匀缓慢下放管柱冲砂，冲砂速度小于2m/min，冲砂时排量应达到设计要求；2、每次单根冲完必须充分循环，洗井时间不得小于15min，接单根必须在2min以内完成；3、连续冲砂5个单根后，要洗井一周方可继续下放冲砂；4、冲砂所需最低排量：（该数据查阅自2005版《井下作业监督手册》）套管尺寸Φ0.5mm以下地层砂Φ0.5～1.0mm石英砂Φ0.5～1.0mm陶粒砂Φ140mm500L/min700L/min700L/minΦ177mm800L/min1000L/min1000L/min吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项5、冲砂过程中应注意中途不可停泵，避免沉砂将管柱卡住或堵塞；6、若修井机发生故障不能上下活动油管时，必须保持正常循环，将循环段砂子全部循环出井筒为止；7、稠油井冲砂可用原油冲砂，或先替油洗井后冲砂，或不替油冲砂、冲砂后用原油彻底洗井；8、直径139.7mm以上套管，可采取正反冲砂的方式，并配以大排量。改反冲砂前正冲应不小于30min,再将管柱上提6～8m，反循环正常后方可下放。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项（五）、洗井：冲砂至井底（塞面）或设计深度后，进行洗井操作，目的是将井内的浮砂彻底清洗到地面，保证冲砂的深度不变，为方便下一步施工做准备。洗井一般采用反循环，漏失量较大的井可采用正循环，洗井排量一般不能小于500L/min。洗井时观察井口返出液状况，必须将井内沉砂冲洗干净，肉眼观察进出口液性基本一致，基本不含机械杂质为合格；若设计要求可取样品进行化验分析，含量≤2‰（体积比）。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项（六）、候沉：上提管柱20m以上，候沉4小时以上，鲁克沁、雁木西等地层严重砂的油田内静砂沉淀期间，应将管脚提至原砂面20m以上。上提管柱时，要严格限速，防止过大的抽吸压力，造成地层吐砂，从而使砂面深度升高，对地层损伤也比较大。尤其是对鲁克沁、雁木西等地层严重出砂的油田更应该注意。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项（七）、复探砂面：缓慢下放管柱，注意观察指重表变化情况。探至遇阻位置加压，在方入根上打上明显印记，连探三次，观察方入长度是否一致，计算深度是否一致，并在方入根上打上明显印记，起出方入根，测量出方入长度，计算下探深度：H=工具、配件长度+下井油管累计长度+方入+油补距探得深度与候沉前冲砂深度误差每1000m小于0.3m为合格。（八）、资料录取：初探砂面深度、冲砂液名称、密度、用量、冲砂方式、泵压、排量、时间、冲出砂名称、冲砂进尺、冲出砂量、侯沉时间、复探砂面深度，共13项。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项二、冲砂注意事项：1）不准带泵、封隔器等其他井下工具探砂面和冲砂。2）冲砂工具距油层上界20m时，下放速度应小于0.3m／min。3）冲砂前油管提至离砂面3m以上，开泵循环正常后，方可下放管柱。4）接单根前充分循环，操作速度要快，开泵循环正常后，方可再下。5）冲砂过程中应注意中途不可停泵，避免沉砂将管柱卡住或堵塞。6）对于出砂严重的井，加单根前必须充分洗井，加深速度不应过快。吐哈油田井下技术作业公司七、冲砂施工步骤及注意事项7）连续冲砂5个单根后要洗井一周，防止井筒悬浮砂过多。8）循环系统发生故障，停泵时应将管柱上提至砂面以上，并反复活动。9）提升系统出现故障，必须保持正常循环。1O）泵压不得超过安全压力，泵排量与出口排量平衡，防止井喷或漏失。11）水龙带必须拴保险绳。12）冲砂过程中要专人观察出口返液情况，防止因下