漏失井沖砂技術(shù)工藝及防卡技術(shù)
時(shí)間：2018-10-11 10:00
來源：
作者: 劉敬黨
目前，國(guó)內(nèi)各類油氣水井出砂問題，成為制約油氣水井開發(fā)的主要原因。在處理油氣水井出砂的作業(yè)施工中，主要有兩項(xiàng)技術(shù)工藝，即水利沖砂技術(shù)和機(jī)械撈砂技術(shù)。撈砂施工由于受到井深、套管變徑、撈砂效果等因素的限制，較少被采用，絕大多數(shù)油氣水井都采用水利沖砂工藝。這種工藝技術(shù)雖然工序難度較大，但因處理井內(nèi)積砂效果較好而一直被廣泛應(yīng)用。
但由于井內(nèi)地質(zhì)狀況不同以及開采時(shí)間較長(zhǎng)、注采不均衡等因素，而出現(xiàn)地層虧空，在進(jìn)行水利沖砂清除井筒內(nèi)積砂時(shí)，造成沖砂液漏失現(xiàn)象，形成了沖砂不返，井內(nèi)積砂在井筒沖砂液中懸浮，不能被沖砂液攜帶出井內(nèi)。因此，有效地對(duì)漏失井沖砂狀況進(jìn)行分析，以及此類井的防止沖砂管柱卡的問題制定預(yù)防措施，對(duì)井下作業(yè)工作有重要的意義。
分析沖砂狀況
沖砂就是利用高速流動(dòng)的液體，將井筒內(nèi)的積砂沖散，并循環(huán)出地面的工藝過程，保證沖砂液將砂子帶出地面的條件是：Vt>2Vd，式中 Vt- 沖 砂 液 上 返 速 度，m/s；Vd- 砂 子 的 自 由 下 沉 速 度，m/s。沖砂時(shí)所需要的水泥車最低排量：Qmin=360F×Vmin， 式 中Qmin- 沖砂要求的最低排量，m 3 /h；F- 沖 砂 液 上 返 流 動(dòng) 截 面 積，m 2 ；Vmin- 保證砂子上返地面所需要的最低液流速度。
因此正常井必須保證以上沖砂條件，才能收到較好的沖砂效果，漏失井地層吸液能力較大，沖砂時(shí)必須保證，Q 泵 >Q吸，式中 Q 泵 - 水泥車排量，m 3 /h；Q 吸 - 地層吸收能力，m 3 /h。漏失井因各個(gè)井的漏失量不同，一般可以分為輕微漏失井、漏失井和嚴(yán)重漏失井三種。輕微漏失井反映為正常沖砂液上返流量較小，出口排量輕微，能夠攜帶出一定的井內(nèi)積砂，但大部分積砂還懸浮在沖砂液內(nèi)。這種情況大部分表現(xiàn)在油井一部分油層未被砂埋或沖砂液剛剛沖開油層，另外不能排除上部套管損壞漏失現(xiàn)象，這種情況井內(nèi)積砂雖然被沖起，混在沖砂液中，一部分沖砂液攜砂帶出井內(nèi)，另一部分積砂隨沖砂液進(jìn)入地層，一旦沖砂液排量變小，或者漏失油層被沖開，造成沖砂液突然漏失，上部井筒環(huán)空內(nèi)的懸浮砂迅速下沉，造成卡死沖砂管柱現(xiàn)象。
漏失井沖砂時(shí)，正常排量情況下表現(xiàn)出口不返， 但現(xiàn)場(chǎng)井口觀察，出口根據(jù)排量的增加及減小有返氣和吸氣現(xiàn)象，尤其停泵后，出口嚴(yán)重吸氣，此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有經(jīng)驗(yàn)的人在井口出口處，根據(jù)吸氣量的大小及時(shí)間的長(zhǎng)短，便可以判斷井內(nèi)液面所處的高度，這種情況下的地層吸液能力稍小于水泥車泵的排量，大部分沖砂液攜帶井內(nèi)積砂進(jìn)入地層，在井筒周圍的范圍內(nèi)，形成一個(gè)積砂侵入帶， 造成砂子重新進(jìn)入地層。這時(shí)根據(jù)地層吸液能力的問題，能夠使沖砂液柱形成并保持一定的高度，在這段高度的油套管環(huán)形空間內(nèi)，所充滿的為混有大量積砂的沖砂液，此時(shí)如果水泥車排量減少，液柱高度下降，井內(nèi)沖砂液砂子下降加快，容易導(dǎo)致沖砂管柱卡的現(xiàn)象，這種情況最為容易卡住管柱。
另外，沖砂過程中沖砂管柱停止不動(dòng)，也是造成沖砂管柱被卡的主要原因，因?yàn)榇藭r(shí)井內(nèi)的液體，只能維持井內(nèi)液柱的一定高度，井內(nèi)積砂一直隨著沖砂液在一定高度的沖砂液內(nèi)循環(huán)，沖砂管柱的接箍大部分都隨著油井的井斜?？吭谔坠軆?nèi)壁一側(cè)，一定高度的沖砂液一直不上不下的循環(huán)攪動(dòng)，而一定量的砂子在接箍與套管內(nèi)壁接觸處沉積，會(huì)馬上形成結(jié)晶點(diǎn)，上部砂子因?yàn)檠h(huán)面積變小而迅速下降，導(dǎo)致在結(jié)晶點(diǎn)處迅速集聚，從而出現(xiàn)卡住沖砂管柱的問題。這種情況下判斷不正確以及操作不當(dāng)，最容易產(chǎn)生卡管柱現(xiàn)象，這也是我們?cè)诼┦Ь疀_砂中最容易出現(xiàn)卡鉆的情況，因此這種情況施工中，應(yīng)特別注意，防止工程事故的發(fā)生。
嚴(yán)重漏失井沖砂中，施工現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)為水泥車泵壓較小， 排量很大，出口不返并帶有吸氣現(xiàn)象，這種情況地層虧空嚴(yán)重，因?yàn)楹缥饔枚鴮?dǎo)致套管內(nèi)壓下降，套管出現(xiàn)低壓區(qū)，出口吸氣，在這種情況下沖砂，整個(gè)沖砂液全部漏入地層，而且因?yàn)榈貙拥奈漳芰Υ笥谒嘬嚨呐帕?，使井?nèi)的積砂隨著沖砂液一同被沖入地層，雖然沖砂后也能使井筒內(nèi)積砂全部清除，但全部沖入地層。當(dāng)油井正常生產(chǎn)時(shí)，被沖入地層內(nèi)的積砂，還會(huì)隨同油流一同流入井內(nèi)，導(dǎo)致重復(fù)出砂，影響油井的正常生產(chǎn)。在這種油井施工中，雖然油層吸收能力強(qiáng)，不容易卡住管柱，但操作不當(dāng)還會(huì)出現(xiàn)卡住沖砂管柱現(xiàn)象。 因?yàn)橛绕湓谟蛯酉虏?，井?nèi)積砂一部分隨沖砂液流入地層，大部分積砂不能夠和沖砂液同步進(jìn)入油層，在射孔孔眼處形成濾砂砂橋。如果不活動(dòng)管柱，濾砂迅速集聚同樣也會(huì)卡住沖砂管柱。
針對(duì)性防漏技術(shù)措施應(yīng)用
對(duì)于輕微漏失井，可以采取增大水泥車的排量，保證整個(gè)管柱的循環(huán)排量；沖砂管柱應(yīng)上緊，認(rèn)真檢查好所下管柱，不能出現(xiàn)短路現(xiàn)象。 完全可以避免沖砂卡管柱問題，并且能保證有較好的沖砂效果，這種情況下比較容易處理。例如在遼河油田錦州采油廠 45-030-201 井沖砂施工中，該井也是漏失井，水泥車只有二檔，泵壓 40Pa, 排量不足，出口返氣，當(dāng)水泥車停泵后，有較長(zhǎng)時(shí)間出口吸氣，證明沖砂液漏失一部分后，液面上返已經(jīng)達(dá)到了一定高度，但還沒有返出地面，因此，現(xiàn)場(chǎng)操作人員要求更換水泥車，采用水泥車三檔，泵壓 60Pa，經(jīng)過 25 分鐘后，出口返液良好，一直沖到人工井底。
對(duì)于漏失井現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)，必須明確地判斷出沖砂液面的高度，可采取提高水泥車排量的方法。這種情況下有必要采用兩臺(tái)水泥車同時(shí)向井內(nèi)泵入沖砂液，使井內(nèi)的沖砂液的排量大于地層的吸液能力，從而使沖砂液能攜帶砂子返出地面。這種情況沖砂最為危險(xiǎn)，稍微判斷失誤便會(huì)導(dǎo)致卡管柱問題，因此必須把握以下四點(diǎn)：保證足夠排量的沖砂液泵入井內(nèi)；必須不停的活動(dòng)沖砂管柱；沖砂時(shí)間要長(zhǎng)、 循環(huán)透徹，更換單根速度要快；水泥車泵壓升高及水泥車聲音變高及時(shí)上提管柱。這樣施工一部分砂子還會(huì)被沖入井內(nèi)。
如果要想有較好的沖砂效果，使砂子絕大部分返出地面，必要時(shí)可以采用泡沫及暫堵劑混在沖砂液內(nèi)，提高沖砂液的粘度，降低沖砂液的濾失量，這樣能夠起到較好的沖砂效果。對(duì)于嚴(yán)重漏失井沖砂，雖然大部分情況下可以能夠順利沖到人工井底，但難度較大，如沖到油層下界以下就比較危險(xiǎn)，容易在油層部位形成濾砂砂橋，導(dǎo)致出現(xiàn)卡管柱問題，因此必須把握以上四點(diǎn)。如果要提高沖砂效果，也必須采用泡沫及暫堵劑或者瀝青球等措施來保證沖砂效果，也就是減少濾失量，增大循環(huán)量的辦法可以保證順利的施工，這些方法均比較有效。
在條件具備的情況下，也可以對(duì)油氣水井進(jìn)行大排量泵入質(zhì)量合格的清水。比如在遼河油田錦州采油廠錦 16塊—5-017 井檢泵施工中，井內(nèi)有砂 326 米，油井嚴(yán)重漏失，沖砂出口一直吸氣，不敢下沖，采取這種方法向井內(nèi)泵入合格清水200余方，后來出口開始返液，并且隨著泵入井內(nèi)的清水量增加而返液良好，沖砂效果較好，一直沖到人工井底。當(dāng)油井近井地帶形成飽和區(qū)，這時(shí)就增加了流體流動(dòng)壓力，沖砂液濾失量變小或者出現(xiàn)不漏失現(xiàn)象，可以較好的進(jìn)行沖砂作業(yè)施工，但這種施工對(duì)于水、氣井效果較好，對(duì)油井會(huì)造成一定的污染，并容易在油井近井地帶形成親水憎油區(qū)，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間不出油。
總之，沖砂過程中應(yīng)該適當(dāng)考慮油氣水井的沖砂方法及沖砂措施，正確分析油井漏失程度，選擇合理的方法及措施進(jìn)行施工，處理好泵壓、排量、下放速度、循環(huán)時(shí)間、活動(dòng)管柱情況，有效避免沖砂管柱卡的問題，并采取必要措施有效提高沖砂效果。 經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際證明，采取以上措施，完全可以解決漏失井沖砂的難題，有效防止沖砂卡管柱現(xiàn)象， 達(dá)到甲乙雙方的互惠雙贏，杜絕工程事故的發(fā)生。
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