漏失井冲砂技术工艺及防卡技术
时间:2018-10-11 10:00
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目前,国内各类油气水井出砂问题,成为制约油气水井开发的主要原因。在处理油气水井出砂的作业施工中,主要有两项技术工艺,即水利冲砂技术和机械捞砂技术。捞砂施工由于受到井深、套管变径、捞砂效果等因素的限制,较少被采用,绝大多数油气水井都采用水利冲砂工艺。这种工艺技术虽然工序难度较大,但因处理井内积砂效果较好而一直被广泛应用。
但由于井内地质状况不同以及开采时间较长、注采不均衡等因素,而出现地层亏空,在进行水利冲砂清除井筒内积砂时,造成冲砂液漏失现象,形成了冲砂不返,井内积砂在井筒冲砂液中悬浮,不能被冲砂液携带出井内。因此,有效地对漏失井冲砂状况进行分析,以及此类井的防止冲砂管柱卡的问题制定预防措施,对井下作业工作有重要的意义。
分析冲砂状况
冲砂就是利用高速流动的液体,将井筒内的积砂冲散,并循环出地面的工艺过程,保证冲砂液将砂子带出地面的条件是:Vt>2Vd,式中 Vt- 冲 砂 液 上 返 速 度,m/s;Vd- 砂 子 的 自 由 下 沉 速 度,m/s。冲砂时所需要的水泥车最低排量:Qmin=360F×Vmin, 式 中Qmin- 冲砂要求的最低排量,m 3 /h;F- 冲 砂 液 上 返 流 动 截 面 积,m 2 ;Vmin- 保证砂子上返地面所需要的最低液流速度。
因此正常井必须保证以上冲砂条件,才能收到较好的冲砂效果,漏失井地层吸液能力较大,冲砂时必须保证,Q 泵 >Q吸,式中 Q 泵 - 水泥车排量,m 3 /h;Q 吸 - 地层吸收能力,m 3 /h。漏失井因各个井的漏失量不同,一般可以分为轻微漏失井、漏失井和严重漏失井三种。轻微漏失井反映为正常冲砂液上返流量较小,出口排量轻微,能够携带出一定的井内积砂,但大部分积砂还悬浮在冲砂液内。这种情况大部分表现在油井一部分油层未被砂埋或冲砂液刚刚冲开油层,另外不能排除上部套管损坏漏失现象,这种情况井内积砂虽然被冲起,混在冲砂液中,一部分冲砂液携砂带出井内,另一部分积砂随冲砂液进入地层,一旦冲砂液排量变小,或者漏失油层被冲开,造成冲砂液突然漏失,上部井筒环空内的悬浮砂迅速下沉,造成卡死冲砂管柱现象。
漏失井冲砂时,正常排量情况下表现出口不返, 但现场井口观察,出口根据排量的增加及减小有返气和吸气现象,尤其停泵后,出口严重吸气,此时现场有经验的人在井口出口处,根据吸气量的大小及时间的长短,便可以判断井内液面所处的高度,这种情况下的地层吸液能力稍小于水泥车泵的排量,大部分冲砂液携带井内积砂进入地层,在井筒周围的范围内,形成一个积砂侵入带, 造成砂子重新进入地层。这时根据地层吸液能力的问题,能够使冲砂液柱形成并保持一定的高度,在这段高度的油套管环形空间内,所充满的为混有大量积砂的冲砂液,此时如果水泥车排量减少,液柱高度下降,井内冲砂液砂子下降加快,容易导致冲砂管柱卡的现象,这种情况最为容易卡住管柱。
另外,冲砂过程中冲砂管柱停止不动,也是造成冲砂管柱被卡的主要原因,因为此时井内的液体,只能维持井内液柱的一定高度,井内积砂一直随着冲砂液在一定高度的冲砂液内循环,冲砂管柱的接箍大部分都随着油井的井斜停靠在套管内壁一侧,一定高度的冲砂液一直不上不下的循环搅动,而一定量的砂子在接箍与套管内壁接触处沉积,会马上形成结晶点,上部砂子因为循环面积变小而迅速下降,导致在结晶点处迅速集聚,从而出现卡住冲砂管柱的问题。这种情况下判断不正确以及操作不当,最容易产生卡管柱现象,这也是我们在漏失井冲砂中最容易出现卡钻的情况,因此这种情况施工中,应特别注意,防止工程事故的发生。
严重漏失井冲砂中,施工现场表现为水泥车泵压较小, 排量很大,出口不返并带有吸气现象,这种情况地层亏空严重,因为虹吸作用而导致套管内压下降,套管出现低压区,出口吸气,在这种情况下冲砂,整个冲砂液全部漏入地层,而且因为地层的吸收能力大于水泥车的排量,使井内的积砂随着冲砂液一同被冲入地层,虽然冲砂后也能使井筒内积砂全部清除,但全部冲入地层。当油井正常生产时,被冲入地层内的积砂,还会随同油流一同流入井内,导致重复出砂,影响油井的正常生产。在这种油井施工中,虽然油层吸收能力强,不容易卡住管柱,但操作不当还会出现卡住冲砂管柱现象。 因为尤其在油层下部,井内积砂一部分随冲砂液流入地层,大部分积砂不能够和冲砂液同步进入油层,在射孔孔眼处形成滤砂砂桥。如果不活动管柱,滤砂迅速集聚同样也会卡住冲砂管柱。
针对性防漏技术措施应用
对于轻微漏失井,可以采取增大水泥车的排量,保证整个管柱的循环排量;冲砂管柱应上紧,认真检查好所下管柱,不能出现短路现象。 完全可以避免冲砂卡管柱问题,并且能保证有较好的冲砂效果,这种情况下比较容易处理。例如在辽河油田锦州采油厂 45-030-201 井冲砂施工中,该井也是漏失井,水泥车只有二档,泵压 40Pa, 排量不足,出口返气,当水泥车停泵后,有较长时间出口吸气,证明冲砂液漏失一部分后,液面上返已经达到了一定高度,但还没有返出地面,因此,现场操作人员要求更换水泥车,采用水泥车三档,泵压 60Pa,经过 25 分钟后,出口返液良好,一直冲到人工井底。
对于漏失井现场处理时,必须明确地判断出冲砂液面的高度,可采取提高水泥车排量的方法。这种情况下有必要采用两台水泥车同时向井内泵入冲砂液,使井内的冲砂液的排量大于地层的吸液能力,从而使冲砂液能携带砂子返出地面。这种情况冲砂最为危险,稍微判断失误便会导致卡管柱问题,因此必须把握以下四点:保证足够排量的冲砂液泵入井内;必须不停的活动冲砂管柱;冲砂时间要长、 循环透彻,更换单根速度要快;水泥车泵压升高及水泥车声音变高及时上提管柱。这样施工一部分砂子还会被冲入井内。
如果要想有较好的冲砂效果,使砂子绝大部分返出地面,必要时可以采用泡沫及暂堵剂混在冲砂液内,提高冲砂液的粘度,降低冲砂液的滤失量,这样能够起到较好的冲砂效果。对于严重漏失井冲砂,虽然大部分情况下可以能够顺利冲到人工井底,但难度较大,如冲到油层下界以下就比较危险,容易在油层部位形成滤砂砂桥,导致出现卡管柱问题,因此必须把握以上四点。如果要提高冲砂效果,也必须采用泡沫及暂堵剂或者沥青球等措施来保证冲砂效果,也就是减少滤失量,增大循环量的办法可以保证顺利的施工,这些方法均比较有效。
在条件具备的情况下,也可以对油气水井进行大排量泵入质量合格的清水。比如在辽河油田锦州采油厂锦 16块—5-017 井检泵施工中,井内有砂 326 米,油井严重漏失,冲砂出口一直吸气,不敢下冲,采取这种方法向井内泵入合格清水200余方,后来出口开始返液,并且随着泵入井内的清水量增加而返液良好,冲砂效果较好,一直冲到人工井底。当油井近井地带形成饱和区,这时就增加了流体流动压力,冲砂液滤失量变小或者出现不漏失现象,可以较好的进行冲砂作业施工,但这种施工对于水、气井效果较好,对油井会造成一定的污染,并容易在油井近井地带形成亲水憎油区,导致长时间不出油。
总之,冲砂过程中应该适当考虑油气水井的冲砂方法及冲砂措施,正确分析油井漏失程度,选择合理的方法及措施进行施工,处理好泵压、排量、下放速度、循环时间、活动管柱情况,有效避免冲砂管柱卡的问题,并采取必要措施有效提高冲砂效果。 经过现场的实际证明,采取以上措施,完全可以解决漏失井冲砂的难题,有效防止冲砂卡管柱现象, 达到甲乙双方的互惠双赢,杜绝工程事故的发生。