浅析水平井连续冲砂技术

作者:未知

  【摘要】在处理水平井冲砂时,如何解决在接下单根时,循环不净的地层砂的回落问题也是提高冲砂效率所要解决的重大问题,水平井连续冲砂技术就是在这项研究中不断发展而来的新兴技术。
  【关键词】水平井 连续冲砂 二次沉砂 循环
  一、前言
  辽河油田欢127区块水平井平均井深1100m左右,油层厚度平均200m,该区块稠油粘度在5000mpa·s左右,地层漏失严重,平均作业周期为85天。随着油田水平井开采技术的成熟,水平井在各个采油厂的数量成井喷式增长,与竖直井相同水平井也需要维护保养在日常的检泵修井中难免出现转大修的情况,水平井的修井工作量也逐年增加,尤其是水平井的冲砂、打捞和套管补贴等井筒修复技术的也将随之增加。
  欢127区块水平井冲砂过程中,通常会遇到以下几个难题。一是稠油粘度高,井筒温度较低的情况下,原油流动性能差,胶质及沥青质容易附着在套管壁上,使管柱下入困难,且易发生卡堵现象。二是地层压力普遍较低,漏失严重,水力冲砂过程中部分地层砂漏入地层,冲砂不彻底,导致油井生产周期缩短。三是水平井弯曲度大,起下摩擦阻力大,容易造成管柱断、卡、脱等工程事故。四是水平井油层厚度大,砂柱高,造成返出地面的砂量大,普通滤砂池难以处理。五是常规冲砂笔尖冲砂水眼在笔尖的底部,在竖直井段冲砂时能将沉砂充分冲散,而在水平井段中沉砂聚集在套管的下部,使用常规的冲砂笔尖就无法将水平井段的沉砂全部冲散。
  二、水平井连续冲砂
  水平井冲砂与普通井的冲砂存在的重要的难点就是在水平段中的套管需要使用大直径的套管来满足造斜点与水平段的水平要求。这就加大了套管容积,冲砂时需要保证足够的循环排量。在冲砂循环工作中沉砂无法循环干净就会产生二次沉砂。水平段的冲砂工作更是冲砂难点所在,沉砂聚集在水平段套管的下部,在冲砂时存在循环液从套管环空的上部循环,而无法将沉砂循环至地面,而沉积在水平段,这就需要在水平段冲砂时要采用于普通井冲砂不同的操作方式,通过勤活动管柱的方式不断冲击水平段的沉砂。
  在处理水平井冲砂时,如何解决在接下单根时,循环不净的地层砂的回落问题也是提高冲砂效率所要解决的重大问题,水平井连续冲砂技术就是在这项研究中不断发展而来的新兴技术。
  (一)水平井出砂特点
  (1)由于水平井的自身结构特点,在水平段的套管直接穿过油层,地层砂在重力的作用下更容易进入套管在水平段形成沉砂,水平段的沉砂还不会像竖直井那样在重力的作用下下落至井底,随着出砂的增多沉砂会越积越多,严重影响油井生产。
  (2)井内管柱在水平井段受重力的作用贴近井壁低边,管柱受“钟摆力”较大,同时由于管柱紧贴套管下部摩擦面积也更大在“钟摆力”和摩擦力大的双重作用,更易形成卡钻。
  (3)冲砂时被修井液激起的沉砂在循环至地面时,冲砂管柱在造斜井段以及水平井段管柱不居中,阻碍沉砂上返,形成回落。
  (4)冲砂管柱在水平井段紧贴套管下端,冲砂管柱的上下两端的环空有很大区别,修井液的循环速度也受到很大影响修井液环空流速偏差很大,冲砂管柱的下端留速降低,沉砂循环速率变慢,容易造成卡钻事故。
  (二)配套工具
  在竖直井的日常冲砂工作中所使用的正冲砂、反冲砂、正反冲砂的冲砂方式操作简单,配套的工具也较少,使用起来也十分方便。但对于水平井冲砂来说,存在着接下单根时沉砂回落的风险,通过实验与研究,针对水平井冲砂研发出一套专门应用于水平井冲砂,防止在接下单根时停止循环造成沉砂回落的连续冲砂装置。
  为了实现地面换向连续冲砂,在匹配冲砂管柱时,在井口连接好换向自封,在地面的循环管线上连接好换向阀,在冲砂管柱上安装换向短节,在循环时实现接下单根时不停泵进行施工。
  连续冲砂技术就是为了解决常规水利冲砂时在接下冲砂管柱时因为停泵而造成沉砂回落的问题。在下放冲砂管柱时冲砂液在冲砂管柱内向下冲砂,当冲砂完单根方人后,通过地面的换向阀以及换向管线来实现在接下单根时来保证井内的修井液持续循环,防止沉砂回落。技术优点通过地面换向技术实现不停泵連续冲砂作业,避免因为停泵接冲砂管,引起环空泥砂沉降,造成的砂卡管柱事故。减缓冲砂过程中紧张忙碌程度,便于技术员安全指挥冲砂作业。冲砂返出效果好,有利于提高冲砂质量和提高冲砂返出率。同时该技术也有他的弊端那就是地面的控制工具、连接管线较多,连接管线也比较麻烦。在进行换向时需要人工去扳动地面的换向阀门来达到换向的目的。
  (三)应用实例
  欢127-H23井位于欢喜岭采油厂欢127区块,欢127块于1989年投入开发,该区块位于辽河断陷盆地西斜坡欢喜岭油田西南部,是被两条断层切割的西北高东南低的鼻状构造。欢127区块水平井平均井深1100m左右,油层厚度平均200m,该区块稠油粘度在5000mpa·s左右,地层漏失严重。
  该井2015.03小修队进行稠油下泵施工时,管柱落井。该井的水平井段为964.14m-1172m。通过打捞施工后,进行探砂面施工,探得沙面为1072m。采用2.7"钻杆作为冲砂管柱,2.7"钻杆的内容积为2.34m3/千米。钻杆重量9.18kg/m。套管环空为38m3。排量地泵为400L/min,换算成立方米为18m3/h。循环一周需要2小时。水平井段冲砂时下放度控制在不超过15m/min范围内,设备允许的条件下,冲砂下放速度为5 6m/min。冲砂进尺下放不宜过快,防止沉砂回落。冲砂时大部分的液体从射流孔射出,少量的液体从喷嘴喷出,两路液流在环空形成紊流,使冲刺力和携砂能力增强,且喷嘴喷出的液流能够彻底清理下部砂床的沉砂,提高冲砂效果。
  三、结语
  (1)在水平井冲砂施工中总结地层出砂经验,在相同小区域的水平井按照积累施工经验进行冲砂施工。
  (2)选择合理的冲砂方式,水平连续反冲砂固然是循环携砂能力最好的冲砂方式,但是操作过为繁琐,地面的连接管线也较多,在施工中需要来回倒地面的换向砸门来实现连续冲砂。对于冲砂井段较短出砂不严重的水平井可以直接采取反冲砂方式进行冲砂。
  (3)在水平井段进行探砂面施工时,要充分的考虑到摩擦阻力,水平井段摩擦力较大会产生遇阻的假象。由于水平井的结构特点沉砂会聚集在套管下端,在下放管柱时不可盲目下放,防止进入砂面无明显显示造成卡钻事故。
  (4)水平井冲砂作业由于套管的环空较大沉砂循环至地面的时间较长,对修井液的携砂能力也具有很高的要求,通过对修井液性能的调整改善泥浆的配比达到合适的修井液体系,提高冲砂效率。
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