冲砂工艺的几种改进

冲砂工艺的几种改进

王亚哲

中原油田分公司 采油气工程服务中心 河南省 濮阳市 457001

摘要：在冲砂作业中，每冲下一根油管，必须洗井一段时间或洗干净井筒后，必须停泵，接单根，施工不能连续进行，这其中存在很大的卡管柱风险、延长冲砂时间，增加用水量，降低冲砂效率，影响冲砂质量及加大污染油层的问题，只有连续冲砂才能有效降低冲砂作业风险，提高冲砂效率。

关键词：连续冲砂；效率；改进

在石油开采过程中，地层中疏松胶结砂岩会随着地层流体进入井筒内，沉积在井筒中，砂埋注采层位，造成油水井失效，腐蚀堵塞注采设备，需进行冲砂施工。冲砂施工的具体操作是，组配冲砂管柱，下入井内探到砂面后，起出第一根油管，在油管上连接水龙头，连接冲砂管线、管汇，利用泵车进行冲砂操作。当砂面下降，第一根油管全部进入井筒后，必须停泵从第一根油管下端卸开接单根，接完单根继续起泵向下冲砂。

目前，在冲砂施工主要存在以下几个问题：一、接换单根油管时必须停泵十分钟左右，造成冲砂液中砂粒下沉，影响冲砂效率；二、接换单根时间过长，极易使冲起的沙粒再次沉积，造成砂埋管柱卡钻事故；三、接换单根过程中，井筒液含砂比重大，造成油管与套管之间存在压差，油管出水易造成冲砂液污染环境。

我们要解决现有冲砂施工接换单根时，只能停泵后才能卸开油管，完成接换单根操作，加快冲砂效率，降低冲砂技术风险。

改进方案一：在冲砂过程中，通过两个冲洗通道的转换，利用连续冲砂短节上部的反向单流阀和下部侧壁的径向单流阀，在不停泵的情况下，倒换冲砂液进线闸门改变冲砂液的流动通道，使冲砂液由井口水龙头直接进入，改为从井口密封的工字法兰进入，通过连续冲砂短节侧壁的径向单流阀进入油管内，保持冲砂液继续由油管内循环向井底，同时依靠上部反向单流阀防止冲砂液上返污染环境，降低冲砂到位后倒换单根造成的冲砂作业技术风险。

该成果实现了正循环冲砂时，通过改变冲砂液进入油管方式，保持接换单根操作时冲砂液能够在油管内继续循环，达到连续冲砂的目的，提高了冲砂施工效率，降低了冲砂施工技术风险，防止油管内冲砂液外溢污染环境。本实用新型结构简单、操作方便、加工难度低、成本低，便于现场推广应用。

改进方案二：推广使用由换向滑套和套管三通及控制闸阀等组成的该装置。在冲砂作业时，当换向滑套到达预定位置后，将定位螺母上旋至限位处，换向滑套在进入自封时依靠摩擦力打开侧向通道，实现液流改变方向。当接单根完成后，上提管柱提出换向滑套，换向滑套在离开自封时依靠摩擦力关闭侧向通道，退回定位螺母并锁紧实现可正常冲洗。

实际效果：使用该装置后，冲砂过程安全快捷，井口自封密封良好，没有停泵、起泵，有效避免了因为停泵换单根而造成的沉砂卡管柱的风险，缩短了冲砂作业时间，减轻了工人的劳动强度，社会效益巨大。

改进方案三：随着油田开发进入中后期，油水井套管老化进一步加剧，加上为提高采收率，在中后期采油高压注水、注采压差变大、地层出砂及井下落物等原因，造成油水井井况变差，层间改造措施增多和套管损坏现象严重，作业施工难度加大，特殊井况施工存在较大质量、安全风险，直径影响到冲砂施工的正常运行。

部分作业施工井中，因套管破损地层吐岩屑等大颗粒物质、修套磨铣铁屑颗粒、井下小件落物、井斜大井筒弯曲等因素，存在冲砂进尺缓慢、接单根困难、旋转憋钻、跳转严重、井内颗粒物无法循环出地面，容易造成卡钻工程事故。针对地层出砂、大工具冲砂、4吋套冲砂及层漏失大等特殊工况冲砂施工，正循环冲洗存在卡钻风险，且循环时间长、特车费用高，作业成本相应增加。目前常规修井作业配套的防喷器主要应用于管柱静止状态下的油套环空密封，针对钻砂塞、坚硬砂桥等状态下的旋转管柱油套动密封，存在井况风险和环境污染，现有防喷器无法满足施工要求。

旋转自封防喷器既能转动又可密封钻具的井控装置。主要用于油水井修井作业时，密封油套环空带压作业的工具，在井内带压工况下，实现对钻具的上下活动密封加旋转密封；低压下对钻具实现起下操作密封。井口安装了旋转自封防喷器，可避免钻冲过程中井内油气水混合物对地面造成的环境污染，在钻进过程中如出现井涌、井喷，可迅速关闭防喷装备，提高井控安全系数，人身安全和井控安全得到保障。

动力水龙头主要由柴油机驱动油泵旋转，高压油经高压软管进入油马达，使其转动。又经三级齿轮减速把扭矩传给动力钻杆短节及钻具。联接在液路系统中的伺服阀可改变油马达的供油方向和调整供油排量大小，以改变钻具旋转方向和扭矩大小。为防止水龙头壳体随之转动，与井架发生碰撞，在天车与地面固定一条导向钢丝绳，克服动力水龙头在工作中承受反扭矩。洗井液通过水龙带、鹅颈管、冲管总成、动力钻杆短节进入钻具水眼进行循环。通过方向控制扭改变动力水龙头旋转方向，调整柴油机转速控制动力水龙头转速。动力水龙头在保持循环和旋转的情况下，可随时活动钻具，防止卡钻事故的发生，钻冲过程中出现蹩钻时，可慢慢释放，防止钻具迅速反弹，以防损坏钻具或脱扣，施工可靠性高。

加强冲砂工具的选用。根据地层吐砂的特性，根据冲砂方式，选用适用的入井工具，可提高遇到疑难问题的可操作性，加快我们冲砂的效率。

结论：冲砂工艺的改进方案有很多，有效提高冲砂效率，加强施工安全是我们前进的方向，在这过程中，我们要不断学习新工具、新技术，才能提高我们冲砂的施工工艺。