锦州油区所辖油区属疏松砂岩油藏, 随着油田开发的不断深入, 油层出砂矛盾日益突出。油层出砂分为游离砂和骨架砂, 出砂原因很复杂, 钻井、完井、生产和修井等各个环节都可能引起地层出砂。
目前油井清砂, 主要有捞砂和冲砂两种工艺, 其中捞砂对井况要求较高, 大部分侧钻井和套变井无法实施, 适用范围受限。所以作业冲砂技术就显得尤为重要。
1 连续冲砂技术现状
1.1 常规冲砂技术
该技术是采用停泵接单根和敞口池子循环冲砂的作业方式, 完成油水井冲砂、除砂作业。它具有技术简单, 现场操作性强的优点, 但也存在冲砂时频繁接单根, 悬砂下沉易卡管柱, 频繁拆接水龙带和由壬等, 操作人员劳动强度大, 并且地面没有砂水分离装置, 部分细粉砂继续循环至井内, 造成重复冲砂的不足。
1.2 连续冲砂技术
基于常规冲砂技术的不足, 尤其是在侧钻井、水平井和吐砂严重的井中成功率较低, 2001 年2 月, 锦州采油厂开始自主创新研究连续冲砂工艺技术, 截止2009年, 已经形成三代具有技术代表性的连续冲砂技术, 拥有多项自主知识产权, 其中发明专利3项, 实用新型专利9项, 获得科技进步创新奖4项。
1.2.1地面换向连续冲砂技术-第Ⅰ代
它的设计理念是优先考虑冲砂接单根时不停泵, 作业人员通过控制换向闸门, 实现地面换向连续冲砂作业。该工艺技术主要包括三大部分:换向自封、换向短接和地面换向阀。
通过系统中三部分的配合使用, 完成地面换向不停泵冲砂作业。但经过一年多的现场试验, 该工艺技术在应用中存在以下不足: (1) 地面水龙带多, 拆、接管线繁琐; (2) 需要专人扳动换向阀, 实现地面换向供液, 操作复杂。基于以上问题, 限制了该项工艺的现场推广, 为此我们重新设计了连续冲砂换向方式。
1.2.2 套管内换向连续冲砂技术-第Ⅱ代
2003 年, 设计提出了套管内换向连续冲砂技术, 实现了在井口自动换向连续冲砂。它的系统组成由双重补偿液压自封、密封换向短接和冲砂衬管组成。
2003 年至2005 年期间, 利用第二代连续冲砂技术, 实现了: (1) 冲砂过程简单, 只有两条管线, 不需要任何控制; (2) 冲砂过程中不停泵, 有效避免换单根造成的砂卡管事故; (3) 提高了冲砂作业效果, 延长油井生产周期。
然而, 随着作业施工要求的不断提高, 清洁生产越来越重要, 而该技术冲砂出口大量油砂与污水处理难度大, 进而限制了该项工艺的大范围推广。
1.2.3 密闭连续冲砂除砂技术-第Ⅲ代
2006 年我们攻关研制了第三代连续冲砂工艺技术。它的设计思路是将作业冲砂整体考虑, 密闭循环设计。该系统增设了除砂、排砂和收油装置, 实现了作业冲砂的密闭供液、循环冲砂和排砂收油一体化。该技术充分利用了旋流除砂和重力沉降除砂原理, 实现了在密闭循环条件下的油、水和砂三级分离, 保证了连续冲砂和清洁生产的多方面要求。
第Ⅲ代连续冲砂技术的研制成功, 是作业冲砂技术的一次重要变革。通过自主研究创新, 我厂自2006年至2012年期间, 累计连续冲砂601 井次, 施工成功率91.27%, 最高冲砂砂柱317m, 解决了侧钻井和水平井等长井段冲砂施工难度大, 冲砂过程中卡管柱和污染严重等问题, 提高了施工质量和效率, 并在安全生产和清洁生产中起到了积极作用, 累计创效6200 多万元。
2 存在问题分析
随着油田开发的不断深入, 新型驱替方式如蒸汽驱、化学驱和泡沫驱等逐渐受效, 我厂出砂井已经突破1100口, 防砂治砂难度逐年加大, 第Ⅲ代连续冲砂技术经过近5年的现场推广应用, 目前也面临很多技术瓶颈。主要有 (1) 井口自封易损坏, 使用寿命短; (2) 冲砂衬管短, 丝扣地面连接困难; (3) 换向密封易失效, 换向成功率低失败。
3 第Ⅲ代连续冲砂技术的改进
基于连续冲砂在现场应用中遇到的技术瓶颈, 致使近3 年的使用率不高。针对这一情况, 2011 年1 月16 日, 采油厂组织召开了作业工、技术员和作业大队领导参加的三级商讨会议, 研究连续冲砂技术发展方向, 经研究讨论后, 在保证主体技术思路不变的条件下, 对关键技术进行研究与改进。
3.1 专用无接箍冲砂油管应用
为了降低冲砂时上下活动管柱产生的变径磨阻, 冲砂单根设计成无接箍油管。采用高强度N80加厚管材, 配套高强度接头, 最大滑扣拉力500KN, 有利用延长井口自封的使用寿命。
3.2 冲砂衬管的改进
针对第Ⅲ代冲砂衬管地面连接困难, 重新设计了衬管长度和扣型。将长度设计为4.5m, 每次冲砂接2根衬管, 且扣型为梯形扣, 这样方便了现场操作人员的安装。
3.3 换向短接的更新
综合考虑第Ⅲ代换向密封短接的功能, 我们重新设计了通径式换向短接, 该短接只承担换向作用, 不在承担密封作用, 保证了换向成功率。
3.4 冲砂衬管底部多级密封的研究
该结构的独特设计, 保证了冲砂液在冲砂衬管内的正常憋压, 实现换向短接的换向, 并且可以在底部任意加装多级密封, 室内实验表明, 二级密封可以一次性满足300m的冲砂要求。
截止目前, 以上四大关键技术的研究, 申请专利4项, 并在现场应用中取得了较好的效果。
4 结语
4.1 基于连续冲砂技术的成功改进, 下一步应研究连续冲砂、捞砂一体管柱, 实现高漏失井的过油层冲砂捞砂一体化。
4.2 现场试验证明, 对第Ⅲ代连续冲砂技术的改进是可行的, 试验达到了预期效果。
4.3 第Ⅲ连续冲砂技术的改进与完善, 为油井下一步防砂措施的实施提供了良好的基础。
摘要：自2001年开始, 锦州采油厂开始致力于油水井连续冲砂技术研究, 通过自主创新, 目前形成了三代连续冲砂技术。目前的连续冲砂效果优于传统的冲砂技术, 且未发生任何井下工程质量事故, 整体性能稳定, 具有很好的应用前景。
关键词：连续冲砂,油水井,发展,锦州油区
参考文献
[1] 宋彦武.连续冲砂工艺技术的开发与应用[J].石油机械, 2004, 32 (8) :40-42.