水平井冲砂作业问题与常用技术分析

摘要：近几年，国内老油田相继进入三次开采的后期开发阶段，自然递减不可逆。剩余油基本都富集在韵律层顶部。针对剩余油富集情况，比较适合投产水平井挖潜顶部剩余油。水平井开采技术可大幅提高单井产量和原油采收率，近年来在老油田的应用规模迅速扩大。水平井井段长、易出砂，极易造成液量下降，严重时造成停产躺井。对于水平井要经常根据工况变化调整工作制度、洗井、加液降粘、除硫或检泵等做好日常维护工作，以最大限度地保证水平井的井正常生产。由于水平井比较独特的井身结构，井段较长。随着开采的深入，地层砂流入井筒中变得更加容易。在井筒底部，地层砂可以形成砂床，严重的话，还会造成井眼的堵塞。井筒中的砂子危害巨大，不仅会对磨损机采设备，还会影响产液量，导致扣产现象的发生。

关键词：水平井；冲砂；作业；技术

水平井在生产后期，受产层的地质情况及产出原油情况（油质粘度高，油藏压力低）的影响均会涉及出砂、除砂、冲砂的作业，以恢复水平井的产能。因水平井自身的特点，其出砂，除砂具有以下特点：生产层出砂量大，出砂堆积情况严重，生产管柱冲砂由于油套环空较大冲砂效率较低，低效冲砂易产生砂降有埋管的风险。

相对于竖直井，水平井在同一深度的体积要大很多，其上覆岩石的压实作用远大于周边岩石的应力作用。低渗油田的水平井投产前需要经过压裂施工，随着后期的生产和一系列措施作业，会产出压裂砂和地层剥落的岩石碎屑。对于水平井冲砂工艺，一些学者和现场技术工作者曾提出过相关方案并取得了一定效果。水平井因其独特的井身结构和出砂特点，在进行水平井冲砂作业时会出现很多问题，单纯用常规井的冲砂方式已不能满足工艺要求。笔者根据多年现场施工实际情况，结合前人研究结果，对水平井冲砂常见问题进行深入分析，并针对相关问题采取相关措施进行解决，希望给水平井冲砂工作提供有效参考。

1.水平井冲砂过程常见问题

1.1冲砂过程卡钻

水平井冲砂过程中，随着管柱下过竖直井段后，井内管柱会贴近井壁低边，管柱受“钟摆力”和摩擦力的双重作用，砂粒易在井筒处形成砂卡。正冲砂时，冲起的砂粒在造斜段和水平段再次沉积形成砂桥。冲砂时，冲起的砂粒在重力作用下沉降，由于水平段垂直方向的空间狭小，砂粒沉降并在井眼低边形成砂床造成卡钻；当砂粒流到造斜段时，冲砂液流向发生改变，能量损失较多，流速和携砂能力下降，导致砂粒下沉速度增加，同时由于直井段的砂粒也沉降在造斜段，更易在造斜段形成砂桥而造成卡钻。冲砂液环空流速偏差大也是造成管柱被卡的一个重要原因。井眼高边油套环空的阻力较小，低边的油套环空阻力较大，冲砂液在井眼高边流速高，携砂能力强，而在井眼低边流速低，携砂能力弱，从而在井眼低边造成大量砂粒沉积形成砂床，导致管柱被卡。

1.2地层漏失

对于低压油田，90%的水平井在冲砂作业过程中均会产生地层漏失现象。当以活性水作为冲砂液时情况更为严重，井口返出总液量不到入井总液量的1/3，井底砂粒无法被冲砂液携带出井筒。

1.3冲不动

水平井冲砂作业中经常遇到冲不动的情况，砂粒在水平段的沉降方向始终指向套管内壁底侧，与冲砂液流动方向近乎成90°。如果冲砂液粘度太小而对砂粒没有足够的悬浮能力，井底被冲起的砂粒在短距离运移后便沉积形成砂丘（或砂床），出现砂堵或砂卡管柱现象。另外，井底砂粒长期堆积，与井底矿物离子结合形成坚硬垢块，冲砂液无法将其冲开。这种情况仅通过改变冲砂液粘度和排量无法改善。

2.常见的水平井冲砂技术

2.1密闭连续冲砂工艺

在整个冲砂操作进程中，借助连续冲砂装置，在密闭状态、不停泵的情况下，使得冲砂液实现了对地层沉砂的连续冲洗的工艺被称为密闭连续冲砂工艺。其工作原理为:冲砂液通过进液孔，流入工作腔中，然后在流入油管，流向油管的过程需要通过井下换向器来实现；在尾部增压管，能够发生增压作用，最后冲砂液对砂层进行冲击。被冲洗掉的砂子沿冲砂管柱与套管之间的环空，由冲砂液携带到地面，通过井口四通排出。随着冲砂液不断地冲洗作用，地层砂逐渐被清洗干净。密闭连续冲砂工艺能够在不停泵的情况下接单根，只需用吊卡将管柱坐在井口即可，接完后继续进行冲砂，从而实现了在不停泵的情况下的密闭连续冲砂作业。

2.2连续管冲砂工艺

连续管冲砂洗井工艺的原理：在连续管的端部安装有洗井工具，借助泵的增压作用，通过连续管将洗井液泵输入井筒内。洗井工具具有增压作用，增压后会喷射出高压射流，这样就可以实现对砂粒的冲洗与搅动。井内砂粒通过井壁的环空，由上返流体返排至地面。随着连续管的下入深度的不断增加，砂子逐渐被冲洗干净，最终完成冲砂洗井作业。

2.3泡沫流体冲砂技术

上述洗井技术在洗净液的选取上，通常选用地层水、海水、盐水、柴油和原油等作为洗井液。但是，受完井井眼尺寸和井底储层压力低的影响，地层砂可能会冲洗不干净。有时需要特殊的流体来增强携岩能力，泡沫流体就能达到要求，可以充入氮气，也可使用普通的泡沫。相比传统洗井技术，泡沫流体冲砂洗井技术优势明显，具有以下优点:①泡沫流体密度低，并且可以改变气液比，调整泡沫密度;②泡沫流体粘度高，具有更强的携砂能力。在返速不高的情况下，与空气、清水甚至普通钻井液相比，其携砂能力占据很大优势;③在油管内外壁、套管内壁及井下工具上，常常粘附有石蜡及粘结物，得益于良好的分散性及乳化性，泡沫留意能够对它们起到良好的剥离清除效果。

3.水平冲砂作业需要注意的问题

由于水平井冲砂作业难度大，影响因素多，在施工过程中需特别注意以下几点，以防止冲砂失败：

（1）严禁机泵突然停止。如要停泵则必须在机泵停止工作前，上提冲砂管柱至安全位置（一般要求提出造斜段）。（2）井口内的密封胶皮限压7MPa，因此冲砂过程中一定要保证泵压不超过7MPa。要保证油管节箍和换向短节一次性平稳通过井口胶皮，不能在此处上下活动管柱，避免油管节箍和换向短节损坏井口内的密封胶皮，导致密封胶皮失效。（3）遇到砂床垢块需要活动钻具时，不可急提急放钻具，要根据指重表的变化进行平稳操作，每冲下一根油管后必须活动该管柱两次方可换单根。

4.结论

在进行注水井洗井时，需要合理的控制洗井时间，如果洗井的时间过短，井内的杂质有可能没有完全的冲刷干净，有杂质留在井内，注水井使用效果会降低；而如果洗井的时间过长的话，又容易冲击掉不属于杂质的物质，冲击掉之后会被洗井液排出至井外，可能会影响井下的地层环境，造成地层骨架疏松。很多油田企业洗井效率不高，都是没有对洗井时间进行有效的控制造成的。由于水平井井段较长，无法像直斜井那样加挂防砂管柱，只能在下入套管时下入筛网式滤砂管，非常容易出砂。水平井面临防砂难、冲砂工作量大等问题。

参考文献：

[1]陈晓东.浅谈水平井冲砂技术[J].中国石油和化工标准与质量,2013(9):76-76.

[2]欧阳传湘,崔连云,李会,等.冲砂液性能对冲砂影响的实验研究[J].断块油气田,2008,15(4):118-119.

[3]张成江,吉小敏.一种经济有效的水平井冲砂工艺方法[J].油气井测试,2010,19(2):8-11.

[4]李爱芬,王士虎,王文玲.地层砂粒在液体中的沉降规律研究[J].油气地质与采收率,2001,8(1):79-82.

[5]沈燕来,陈建武.冲砂洗井水力计算方法综述[J].水动力学研究与进展,1998(3):347-353.

[6]管锋,刘进田,易先中,等.连续管水平井冲砂洗井水力计算研究[J].石油机械,2012(11):73-78.

[7]刘成,朱红旺,刘丽君.连续油管冲洗解堵解卡技术在吐哈油田应用[J].钻采工艺,1999,22(5):75-77.

[8]闫庆伟.连续油管冲洗解卡堵技术在大庆油田的应用[J].油气井测试,2009,18(6):64-65.

[9]高文全.连续油管冲洗解卡堵技术在辽河油田的应用[J].石油机械,2000,28(6):30-31.

[10]付刚旦,王晓荣,赵粉霞,等.低压低产气井连续油管冲砂试验及分析[J].钻采工艺,2006,29(6):77-79.