文丘里打捞篮旋转冲砂方法在吉庆油田的探索与实践

摘要：吉庆油田作业区页岩油区块油井多以水平井为主，且水平段长达1500m-2000m。连续油管在长水平段施工时，经常因螺旋变形而自锁，无法下到预定位置，严重影响施工进度和施工质量。针对吉庆油田作业区页岩油区块长水平段冲砂时连续管频繁自锁，无法顺利冲至目的井段的问题，创新应用文丘里打捞篮利用局部反循环冲砂的原理，优化工具串结构，结合水力振荡器+金属减租剂的方法，解决水平段连续管下深的难题。通过现场实验，文丘里打捞篮旋转冲砂方法在JHW05812井应用效果明显，增加了连续油管在水平段的推进深度，缩短连续油管施工周期，提高施工质量。

关键字：连续油管  水平井 冲砂  自锁 文丘里打捞篮  

连续油管技术现已扩展到修井、完井、测井、增产措施、钻井、管道集输等多个领域，在石油工业领域被誉为“万能作业机”。随着吉庆油田页岩油的大规模开发，水平井日益增多，且水平段也越来越长，水平段油层出砂现象也日益严重，已严重影响正常的生产。用普通油管冲砂作业劳动强度大，费时费力，特别是对水平井进行冲砂，风险高，且冲砂效果不好，对储层不能有效地保护。利用连续油管在水平井配套专用工具进行冲砂作业已成为一种常规、高效的作业技术在国内普及。

为满足油气勘探开发的需求，长水平段的水平井数量逐渐增多，如吉庆油田页岩油井的水平段长度约为1500-2200m，单井段数大多在30段以上，最高达到45段。利用连续油管在长水平段进行冲砂施工时，由于管柱本体弯曲螺旋变形，使得其与井壁的摩擦力增加，施加在管柱上的钻压被摩擦力抵消，导致连续油管无法在水平段推进，形成自锁现象，无法下至预定位置，严重影响施工进度和施工质量。针对吉庆油田作业区页岩油区块长水平段冲砂时连续管频繁自锁，无法顺利冲至目的井段的问题，创新应用文丘里打捞篮利用局部反循环冲砂的原理，优化工具串结构，结合水力振荡器+金属减租剂的方法，解决水平段连续管下深的难题。通过现场实验，文丘里打捞篮旋转冲砂方法在JHW05812井应用效果明显，本文以JHW05832井的成功实施，介绍文丘里打捞篮旋转冲砂方法在吉庆油田的探索与实践。

1.JHW05812井施工背景 

JHW05812井是吉庆油田作业区页岩油区块的一口水平井，该井井深H:5600.29m，水平段长1768.29m。使用连续油管进行冲砂作业，工具串从上之下：∅50.8mm连续管+∅73mm铆钉式连接器+∅73mm双活瓣单流阀+∅73mm液压丢手+∅73mm水力振荡器+Ф73mm螺杆马达+Ф73mm磨鞋，下至H：4722.9m处管柱发生自锁，泵入0.3%的金属减阻剂后，自锁解除，下至H：4865.4m处管柱再次发生自锁，泵入0.3%的金属减阻剂后自锁未解除。

1.1自锁原因分析

1.1.1该井水平段的砂子未完全循环至地面，水平段存在砂床增加连续管与套管间的摩擦力，造成频繁自锁。

1.1.2该井含有漏失井段，泵入金属减阻剂后未能有效的铺到水平段，而是漏失到地层中，金属减阻剂未起到解锁的作用。

1.1.3该井内存有可溶性桥塞的残留物，对连续管的下入有阻碍作用。

针对以上自锁原因的分析，决定采用文丘里打捞篮利用产生的局部分循环原理进行冲砂，配合使用胶液增大井筒内浮砂的反排率。

2.文丘里打捞篮旋转冲砂方法

2.1工艺原理

当气体或液体在文丘里管里面流动，在管道的最窄处，动态压力达到最大值，静态压力达到最小值，气体(液体)的速度因为通流横截面面积减小而上升。整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小。进而产生压力差，这个压力差用于测量或者给流体提供一个外在吸力；文丘里打捞篮旋转冲砂工艺原理充分利用了文丘里的特性，是用泵车通过连续油管打入循环液，循环液经过文丘里打捞篮后变为局部反循环形成真空区域，在该处的有关内外就会产生负压差，把井底的砂子抽汲上来。

2.2管柱设计

为了达到更好的冲砂效果和有效的解除连续油管的自锁，使用的工具串结构如下：∅50.8mm连续管+∅73mm铆钉式连接器+∅73mm双 活瓣单流阀+∅73mm液压丢手+∅73mm水力振荡器+Ф73mm螺杆马达+Ф95mm文丘里打捞篮。

铆钉式连接器：一种组合式连续油管连接器，它由下接头、铆钉锁紧管和卡瓦锁紧装置构成；其特征在于：铆钉锁紧管的一端螺纹安装有下接头，铆钉锁紧管的另一端螺纹安装有卡瓦锁紧装置。

双活瓣单流阀：双活瓣单流阀是连续油管作业时一种安全阀，一般与连续油管接头连接，可在地面设备或连续油管损坏时，防止井内流体回流进入连续油管。双活瓣单流阀由两个阀芯组成，阀芯可以快速的完成拆卸和更换。双活瓣单流阀具有大通径，可允许投球/投塞通过。

液压丢手：其特征在于，包含上接头，上接头连接着一个外壁部分，上接头内壁包含一个球座，所述球座为筒形，其内壁能承接一个球，球座在球的冲击下能顺着外壁部分在外壁 部分内部移动，外壁部分上通过剪钉连接着一个卡爪滑套，所述卡爪滑套上包含凹槽，卡爪滑套挤压着一个锁块，所述锁块上包含凸起，外壁部分边侧为下接头，锁块挤压着下接头，当球座推动着卡爪滑套滑动的时候，锁块下方会滑动到卡爪滑套的凹槽中进一步放开对下接头的锁定进一步使得外壁部分和下接头相对滑脱。

水力振荡器：由动力部分、阀门和轴承系统、振荡短节三个部分组成。动力部分由液体驱动内在螺杆做旋转运动，从而带动其下端阀片做往复运动。阀门和轴承系统，通过一对阀门做周期性的相对运动，将流经动力部分的部分液体的能量转化为压力脉冲。振荡短节有一个对外密封的芯轴，芯轴在压力脉冲作用下上下运动，从而带动工具产生轴向振动。这个轴向振动使连续油管所遇到的静摩擦变成动摩擦，使其继续前进中受到的摩擦阻力大大降低，进而加深连续油管的下入深度。

2.3可行性分析

2.3.1由于连续油管自身不能旋转，采用螺杆钻具使文丘里打捞篮旋转产生更大的真空空间［1］，增大局部携砂能力。

2.3.2在工具串中加入水力振荡器可有效增大连续油管的下深能力，延缓连续油管的自锁发生，在发生自锁时泵入减阻剂解除自锁［2］。（图1）

图1 减阻剂与水力振荡器对连续管下入深度的影响示意图

2.3.3采用正循环冲砂工艺，但是在经过文丘里打捞篮后，下部变为反循环冲砂形成局部负压，这样循环液不对产层产生回压，因而也就减少了冲砂作业液量漏失，进而实现了对漏失层的冲砂要求。

2.3.4文丘里打捞篮是采用多喷嘴设计，能有效降低循环压力，同时也能提高循环排量，符合实际生产情况，有很大的实用性。

2.3.5捞篮式的设计能有效地清除地层砂，一方面对于泥或细砂可以随循环液带出井筒，而对于那些颗粒相较大、不能随循环液携带到地面的砂子就可以储存在文丘里打捞篮的储砂筒内，待连续油管起出井口后，就可以将砂子带到地面，彻底清除，提高清砂效率［3］。

2.4软件分析

将作业数据输入到JTAS连续管作业分析软件中进行模拟作业，分析结果显示该工艺可达到目的井深，未发生锁死。（图2）（图3）

图2 模拟最大下入深度示意图

3.现场施工

JHW05812井作业采用新组合工具串∅50.8mm连续管+∅73mm铆钉式连接器+∅73mm双活瓣单流阀+∅73mm液压丢手+∅73mm水力振荡器+Ф73mm螺杆马达+Ф95mm文丘里打捞篮。循环冲砂在5078m连管自锁，泵注0.3金属降阻剂，循环冲砂由最大井深5600.29m（人工井底）循环压力:34MPa、井口压力:9MPa、排量350L/min。较此前一次冲砂作业深度增加784.39m。累计冲出地层砂和压裂砂2.3m³。（图3）采用文丘里旋转冲砂方法配合使用水力振荡器+金属减阻剂有效的解决连续管下深瓶颈，实现所有孔段全覆盖，达到维护目的。

图3 JHW05812井文丘里打捞篮内捞获可溶性桥塞残留物

4.结论

通过研究与现场应用认为，连续管文丘里旋转冲砂工艺达到了预期效果。通过文丘里打捞篮局部产生负压，在工具底部建立反循环通道，可有效清除井筒沉砂。配合水力振荡器+金属减阻剂可有效增加了连续油管在长水平段的推进深度，缩短连续油管施工周期，提高施工质量。

参考文献：

［1］陆明，郑银强，王平，姜德铭，李小军，刘晶.用负压清砂井下工艺管柱的研究与应用.油气井测试，2015年2月，第24卷第1期。

［2］王方祥，张乾，姜有才，郝华松，杨鑫，李道松.连续油管长水平段防自锁技术.油气井测试，2021年4月，第30卷第2期。

［3］余宏伟，姜一超.连续油管冲砂解堵在水平井中的应用.科学技术与工程，2011年11月，第32卷第11期。