论文部分内容阅读
摘要：油水井出砂后，如果井内的液流不能将砂带出地面，井内砂子逐渐沉淀，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流动阻力，油井减产或停产，同时井下设备损坏造成砂卡。在修井作业过程中，最常见的措施便是冲砂，冲砂施工容易造成卡钻井下事故。探冲砂作业是小修作业必备工序，每一口检泵井有要求探冲砂作业，在冲砂施工过程中，最常见的问题为冲砂井喷、冲砂漏、砂卡管柱卡等，针对以上冲砂常见情况，本文分析了问题原因，并提出解决措施，降低事故发生，实现提高施工成功率的目的。
关键词：修井作业；冲砂；井喷；冲砂漏；砂卡；解决措施
在生产过程中，由于地层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油井出砂。油井出砂后，如果井内的液流不能将砂子全部带出地面，井内的这些砂子就会逐步沉积，使砂柱增高，堵塞出油通道，增加油流阻力，史油井减产甚至停产，同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故，因此，必须积极采取措施及时清除沉沙，目前常用方法的是水利冲砂。
1常用的术语
1.1冲砂：就是利用高速流动的液体将井底的砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面的过程。
1.2正冲：冲砂液沿冲砂管向下流动，在流出冲砂口时以较高的流速冲散砂堵，被冲散的砂子和冲砂液一起沿冲砂管与套管的环形空间返至地面。
1.3反冲：与正冲相反，冲砂液由套管和冲砂管的环形空间进入，被冲起的砂子随同冲砂液从冲砂管返至地面。
2冲砂喷时的处理
在冲砂过程中，特别是冲开高压油层或高压气层时，由于油层砂埋时间长，聚集了较大的能量，突然冲开后地层能量突然释放，平衡地层压力的井筒液柱压力与地层压力迅速失去平衡，造成地层内的高压流体推动井内液柱迅速上升，井口失去控制造成井喷。针对冲砂过程中发生的此类现象，必须引起足够的重视，否则将会酿成重大事故。
2.1井史调查：冲砂前，必须对井史进行全面的调查，对本井所有层段的原始地层能量、地层压力系数、有没有井喷史、本层段相邻井有没有井喷史、与本层段注水井注水压力、注水状况等数据做好详细的记录，做到心中有数，方可进行冲砂作业。
2.2常规冲砂井喷的处理：在做好调查的基础上，采取常规的预防措施是不足的，井内的地层每时每刻都在进行变化，可能原先的正常层段，由于地壳的运动、生产压差地层坍塌等原因造成层间窜通成为高压层，因此在冲砂冲开每一个层段前，先要将层段以上的砂子循环出井筒，然后再冲开砂埋层，这是因为如果冲开高压层时发生井喷，流体喷出还可以采取抢喷措施控制井喷，如果流体内含有砂子，将会对井口装置产生喷砂切割的效果，会迅速损坏井口防喷装置，造成井喷失控的恶性事故。冲开砂埋层时，应循环15min以上，观察出口是否与进口排量一致，如果出口排量大，进口排量小，并发现出口产生大量的气泡，应判断有井喷预兆，应及时停止冲砂，提出冲砂单根油管，装好井口，在油套管上装好压力表，控制进出口排量一致，观察压力表压力差别，通过油套压力差，计算出冲开高压层的地层压力，迅速通知值班干部按计算数值准备压井液进行压井作业，在压井液到井场之前，不要停止循环，如果此时停止循环关井，高压层如果喷出的如果是气体，比如地层深度3000m，井内的修井液为密度1.0g/cm3的清水，地层喷出气体团的压力为30MPa，关井后气体团迅速从油套环空上升，由于体积不变，压力也不变，气体团上升到井口时井口压力将升到30MPa，现场常用的生产井口的额定工作压力为25MPa，井口将损坏造成井喷失控。在冲开高压油层时出口立即增大，来不及提出单根抢装井口时，应要把油管单根的油管接箍下到封井器管封闸板以下，居中关闭管封闸板，防止能内压力过大将油管喷出，并在井口采取防顶措施后，继续控制排量循环洗井，计算井内地层压力，采取压井措施。
2.3利用冲砂防溢防喷装置冲砂：冲砂防溢防喷装置是2013年的一项发明专利，在现场已经应用了100余口井，在预防冲砂溢流污染和井喷方面效果显著。此装置的原理是：由两组对装的单流阀组成，一个为上接头，接在冲砂水龙头油管下部，其余若干个为下接头，接在冲砂时加深油管的接箍上，分开时各自关闭形成封闭，压力越高封闭越严密，连接时一起时相互打开形成循环通道，正冲反冲不受限制。同时在冲砂冲开高压油层时，突然发生井喷，不论正冲和反冲，需要循环时正常循环，不需要循环时卸开上下接头之间的连接丝扣，井内空间自动关闭，可以在井内不喷不溢的情况下采取控制措施，避免了井喷事故的发生。
3冲砂漏时的处理
砂埋层有高压层也有漏失层，冲砂冲开漏失层时虽然不像冲开高压层发生井喷那样危险，但是同样会发生各种事故，尤其是卡管柱事故，同样不能轻视。对于冲开层段之前的井史调查工作，冲砂喷时已经说过，此处不再赘述。
在现场施工中，冲砂漏分以下几种情况：冲开油层先观察排量15min，要是发现进口排量大，出口排量小，变化不是很明显时，说明层段轻微漏失，可以加大排量继续冲砂到设计深度；出口排量小于进口排量25%时，冲砂应控制速度，循环洗井时间比正常冲砂不漏时增加50%的时间，已保证冲散的砂粒及时返出地面；出口排量小于进口排量50%时，此时加大排量已不能满足施工需要，不能再加深管柱继续冲砂，正循环时要上提管柱10-20m后继续循环，反循环时可不提管柱继续循环，同时要组织车辆，进行双泵车冲砂施工，如果不能组织双泵车，循环一段时间及时提管柱，提管柱到原砂面以上100m的距离，这段時间要连续施工，不能停工，管柱离开原砂面100m后可停工等再组织下次双泵车施工；冲开油层出口立即不返液，马上提管柱至原砂面以上100m，此时越快越好，决不能停工，否则即发生卡管柱事故，提至原砂面以上100m之后如果不再上提要不断活动管柱，再组织利用暂堵剂冲砂，双泵车已经不起作用。
4冲砂卡管柱的处理
在冲砂过程中，时常会发生卡管柱事故，卡管柱的原因分为多种，处理时较困难，针对现场冲砂施工中发生的卡管柱事故，探讨几种处理方法。
4.1循环时间短管柱卡处理：利用油管冲砂时需要不断加深管柱，一般是利用带水龙头的单根油管冲下，循环一段时间，待砂子上返一段距离后，再提出带水龙头的单根油管，下入加深油管，再继续接带水龙头的油管继续冲砂，如果循环时间短，下入加深油管后，再接上带水龙头的单根油管时，砂子下沉卡住管柱，开泵循环不通，上提管柱卡，此时应采取活动管柱加上憋压解卡的办法，就是从油管内打压10MPa左右，加上不断活动管柱，砂埋10m左右时基本上80%左右的砂卡都能处理出来，循环正常后，不能再继续下冲，加大排量，循环时间增长1倍以上，保证不再卡管柱。如果砂埋较深超过10m，只有采取计算卡点，倒扣处理出卡点以上的管柱，采取套冲方式处理出砂埋管柱。
4.2漏失卡管柱的处理：冲砂冲开漏失层后，出口立即不返液，说明砂埋层漏失严重，此时如果采用的正冲砂方式，冲起的砂子在油套环形空间内会立即下落，埋住冲砂的管柱，如果此时环空内的砂子较少，可以活动管柱解卡成功，如果环空内的砂子较多，活动解卡无效，只有采取计算卡点，倒出卡点以上管柱，下逃铣管套冲砂埋管柱打捞处理。
参考文献：
[1]反冲砂技术的应用[J]. 何文勇，张传勇，胡茂涛，李华东，管庆增.中国石油和化工标准与质量.2016（06）
关键词：修井作业；冲砂；井喷；冲砂漏；砂卡；解决措施
在生产过程中，由于地层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油井出砂。油井出砂后，如果井内的液流不能将砂子全部带出地面，井内的这些砂子就会逐步沉积，使砂柱增高，堵塞出油通道，增加油流阻力，史油井减产甚至停产，同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故，因此，必须积极采取措施及时清除沉沙，目前常用方法的是水利冲砂。
1常用的术语
1.1冲砂：就是利用高速流动的液体将井底的砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面的过程。
1.2正冲：冲砂液沿冲砂管向下流动，在流出冲砂口时以较高的流速冲散砂堵，被冲散的砂子和冲砂液一起沿冲砂管与套管的环形空间返至地面。
1.3反冲：与正冲相反，冲砂液由套管和冲砂管的环形空间进入，被冲起的砂子随同冲砂液从冲砂管返至地面。
2冲砂喷时的处理
在冲砂过程中，特别是冲开高压油层或高压气层时，由于油层砂埋时间长，聚集了较大的能量，突然冲开后地层能量突然释放，平衡地层压力的井筒液柱压力与地层压力迅速失去平衡，造成地层内的高压流体推动井内液柱迅速上升，井口失去控制造成井喷。针对冲砂过程中发生的此类现象，必须引起足够的重视，否则将会酿成重大事故。
2.1井史调查：冲砂前，必须对井史进行全面的调查，对本井所有层段的原始地层能量、地层压力系数、有没有井喷史、本层段相邻井有没有井喷史、与本层段注水井注水压力、注水状况等数据做好详细的记录，做到心中有数，方可进行冲砂作业。
2.2常规冲砂井喷的处理：在做好调查的基础上，采取常规的预防措施是不足的，井内的地层每时每刻都在进行变化，可能原先的正常层段，由于地壳的运动、生产压差地层坍塌等原因造成层间窜通成为高压层，因此在冲砂冲开每一个层段前，先要将层段以上的砂子循环出井筒，然后再冲开砂埋层，这是因为如果冲开高压层时发生井喷，流体喷出还可以采取抢喷措施控制井喷，如果流体内含有砂子，将会对井口装置产生喷砂切割的效果，会迅速损坏井口防喷装置，造成井喷失控的恶性事故。冲开砂埋层时，应循环15min以上，观察出口是否与进口排量一致，如果出口排量大，进口排量小，并发现出口产生大量的气泡，应判断有井喷预兆，应及时停止冲砂，提出冲砂单根油管，装好井口，在油套管上装好压力表，控制进出口排量一致，观察压力表压力差别，通过油套压力差，计算出冲开高压层的地层压力，迅速通知值班干部按计算数值准备压井液进行压井作业，在压井液到井场之前，不要停止循环，如果此时停止循环关井，高压层如果喷出的如果是气体，比如地层深度3000m，井内的修井液为密度1.0g/cm3的清水，地层喷出气体团的压力为30MPa，关井后气体团迅速从油套环空上升，由于体积不变，压力也不变，气体团上升到井口时井口压力将升到30MPa，现场常用的生产井口的额定工作压力为25MPa，井口将损坏造成井喷失控。在冲开高压油层时出口立即增大，来不及提出单根抢装井口时，应要把油管单根的油管接箍下到封井器管封闸板以下，居中关闭管封闸板，防止能内压力过大将油管喷出，并在井口采取防顶措施后，继续控制排量循环洗井，计算井内地层压力，采取压井措施。
2.3利用冲砂防溢防喷装置冲砂：冲砂防溢防喷装置是2013年的一项发明专利，在现场已经应用了100余口井，在预防冲砂溢流污染和井喷方面效果显著。此装置的原理是：由两组对装的单流阀组成，一个为上接头，接在冲砂水龙头油管下部，其余若干个为下接头，接在冲砂时加深油管的接箍上，分开时各自关闭形成封闭，压力越高封闭越严密，连接时一起时相互打开形成循环通道，正冲反冲不受限制。同时在冲砂冲开高压油层时，突然发生井喷，不论正冲和反冲，需要循环时正常循环，不需要循环时卸开上下接头之间的连接丝扣，井内空间自动关闭，可以在井内不喷不溢的情况下采取控制措施，避免了井喷事故的发生。
3冲砂漏时的处理
砂埋层有高压层也有漏失层，冲砂冲开漏失层时虽然不像冲开高压层发生井喷那样危险，但是同样会发生各种事故，尤其是卡管柱事故，同样不能轻视。对于冲开层段之前的井史调查工作，冲砂喷时已经说过，此处不再赘述。
在现场施工中，冲砂漏分以下几种情况：冲开油层先观察排量15min，要是发现进口排量大，出口排量小，变化不是很明显时，说明层段轻微漏失，可以加大排量继续冲砂到设计深度；出口排量小于进口排量25%时，冲砂应控制速度，循环洗井时间比正常冲砂不漏时增加50%的时间，已保证冲散的砂粒及时返出地面；出口排量小于进口排量50%时，此时加大排量已不能满足施工需要，不能再加深管柱继续冲砂，正循环时要上提管柱10-20m后继续循环，反循环时可不提管柱继续循环，同时要组织车辆，进行双泵车冲砂施工，如果不能组织双泵车，循环一段时间及时提管柱，提管柱到原砂面以上100m的距离，这段時间要连续施工，不能停工，管柱离开原砂面100m后可停工等再组织下次双泵车施工；冲开油层出口立即不返液，马上提管柱至原砂面以上100m，此时越快越好，决不能停工，否则即发生卡管柱事故，提至原砂面以上100m之后如果不再上提要不断活动管柱，再组织利用暂堵剂冲砂，双泵车已经不起作用。
4冲砂卡管柱的处理
在冲砂过程中，时常会发生卡管柱事故，卡管柱的原因分为多种，处理时较困难，针对现场冲砂施工中发生的卡管柱事故，探讨几种处理方法。
4.1循环时间短管柱卡处理：利用油管冲砂时需要不断加深管柱，一般是利用带水龙头的单根油管冲下，循环一段时间，待砂子上返一段距离后，再提出带水龙头的单根油管，下入加深油管，再继续接带水龙头的油管继续冲砂，如果循环时间短，下入加深油管后，再接上带水龙头的单根油管时，砂子下沉卡住管柱，开泵循环不通，上提管柱卡，此时应采取活动管柱加上憋压解卡的办法，就是从油管内打压10MPa左右，加上不断活动管柱，砂埋10m左右时基本上80%左右的砂卡都能处理出来，循环正常后，不能再继续下冲，加大排量，循环时间增长1倍以上，保证不再卡管柱。如果砂埋较深超过10m，只有采取计算卡点，倒扣处理出卡点以上的管柱，采取套冲方式处理出砂埋管柱。
4.2漏失卡管柱的处理：冲砂冲开漏失层后，出口立即不返液，说明砂埋层漏失严重，此时如果采用的正冲砂方式，冲起的砂子在油套环形空间内会立即下落，埋住冲砂的管柱，如果此时环空内的砂子较少，可以活动管柱解卡成功，如果环空内的砂子较多，活动解卡无效，只有采取计算卡点，倒出卡点以上管柱，下逃铣管套冲砂埋管柱打捞处理。
参考文献：
[1]反冲砂技术的应用[J]. 何文勇，张传勇，胡茂涛，李华东，管庆增.中国石油和化工标准与质量.2016（06）