陳建慶，章桂庭 （中海石油 （中國）有限公司天津分公司生產部，天津300452）

隨著水平井鉆完井技術的不斷提高，利用水平井裸眼防砂完井開采淺層稠油油藏的做法得到了廣泛的認可。由于水平裸眼段的防砂篩管受到上覆巖層的擠壓作用，在油井生產一段時間后，因稠油和細粉砂堵塞篩孔形成 “熱點”沖蝕或注熱開采后上覆巖石應力變化造成篩管擠壓破損，地層出砂在水平段內堆積成硬質砂橋，油流通道受阻，導致油井產量急劇下降或電泵機組砂卡故障停產。這就迫切需要把防砂管內沉砂沖散并循環(huán)返出地面，通過沖砂作業(yè)重新疏通水平段防砂篩管的生產通道，根據(jù)地層出砂程度下小篩管二次防砂，或撈出水平段防砂管柱重新完井，恢復油井生產。

國內外針對水平井沖砂技術進行了許多研究。根據(jù)水平井井眼軌跡特點，劉希圣[1]研究表明，在大斜度井和水平井沖砂過程中，因沖砂鉆具偏向下井壁形成 “偏心環(huán)流”。環(huán)空的地層砂出現(xiàn)向下井壁徑向沉降的趨勢，且偏心環(huán)空流速不均勻，易在下井壁形成砂床，給大斜度井和水平井沖砂帶來威脅。賴楓鵬等[2]對水平井水力沖砂最優(yōu)工作參數(shù)進行了模型計算。Ovesen[3]應用連續(xù)油管結合特殊沖砂工具，提出了Tornado沖砂法。將泵入的流體經過向下高能噴嘴加壓后，對砂體堵塞物進行沖擊貫穿，而后工具轉向逆向噴射，所有的流體又都會通過一個向上的低能旋渦噴嘴，旋渦可以夾帶著固體顆粒沿著井筒隨連續(xù)管的起出而流出井筒。即使在目前的技術條件下，對于大井眼斜井來說，連續(xù)管所帶來的偏心環(huán)流通道使得大量砂子更易于沉積，往往容易出現(xiàn)黏卡連續(xù)油管的危險情況，即使采用大尺寸的連續(xù)油管也無濟于事。針對水平井低壓地層，沖砂液漏失量大的情形，李松巖等[4]對水平井采用低密度泡沫流體沖砂清洗技術進行了理論研究，劉東明等[5]將氮氣泡沫液洗井工藝應用于渤海SZ36－1油田修井中，取得了一定的效果。但涉及氮氣發(fā)生裝置、加藥起泡裝置、混合泵等地面設備多，泡沫液性能受井下地層水礦化度和高價陽離子影響，抗鹽穩(wěn)定性較差，返出泡沫液需要加消泡劑促進砂子沉降分離，后期進平臺生產流程影響電脫水等眾多因素，氮氣泡沫沖砂技術并沒有在渤海油田得到推廣應用。相反，非連續(xù)常規(guī)沖砂技術經過優(yōu)化步驟，配合優(yōu)質性能的攜砂液，在裸眼水平井防砂篩管內沖砂取得了很好的效果。

1 裸眼水平井沖砂難點

水平井優(yōu)質篩管與裸眼環(huán)空充填為礫石，地層泄油面積大，井筒導流能力強。在水平井沖砂過程中，防砂管內地層砂或礫石的運移是一個十分復雜的過程，其運移狀態(tài)受到沖砂方式、泵沖參數(shù)、沖砂介質、儲層物性、沖砂進尺、砂粒大小形狀、攜砂密度等眾多因素影響，很難精確描述地層砂瞬時運移狀態(tài)。不同的沖砂方式有各自不同的問題和難點，主要如下：

1）正循環(huán)方式沖砂 （如圖1所示）。在工具前端沖擊貫穿砂橋推動一部分沉砂以α波的形式向 “趾端”推移，另一部分沉砂則獲得一個類似斜拋或平拋的初速度，以β波的形式沿偏心環(huán)空向 “跟部”回返，從防砂管小環(huán)空上移到套管內大環(huán)空，返速急劇減小，不均勻偏心環(huán)空流速導致地層砂在該井段再次形成砂床，容易造成沖砂鉆具砂卡。

2）反循環(huán)方式沖砂。相同泵速條件下，對地層產生的正壓差大，即地層漏失增大，在篩管破損情況下還會有一部分地層砂重新擠入裸眼環(huán)空，同時沖砂液漏失污染儲層。一旦停泵接單根時，地層反壓差激動導致裸眼環(huán)空的砂子反吐回防砂管內，無法將水平段砂子沖洗干凈，將給下一步作業(yè)帶來潛在的風險。此外，反循環(huán)沖砂需要開關萬能防噴器以適應鉆具接箍通過，且長井段進尺磨損防噴器膠芯，容易密封不嚴或膠塊碎裂落井，即使采用旋轉防噴器也不可避免。

3）當撈出一段優(yōu)質篩管并暴露相應長度水平裸眼段后，長時間大排量正反沖砂均會加劇裸眼井壁失穩(wěn)，水平裸眼段容易垮塌形成 “大肚子”，或沖出新井眼，無法進入下一段篩管內進行沖砂等作業(yè)。

圖1 水平井正沖砂示意圖

2 解決措施

針對裸眼水平井沖砂特點和難點，通過優(yōu)化常規(guī)沖砂鉆具組合，采取分井段沖砂方式，配置優(yōu)質攜砂液，成功解決了 “跟部”沉砂砂床、沖砂液漏失污染、地層反吐砂、裸眼段井壁失穩(wěn)坍塌問題，主要措施有：

1）在防砂篩管內通徑（φs）允許范圍內，充分擴大沖砂鉆具的徑向尺寸（φf），提高兩管的同心度（C＝φf/φs，推薦C值在0.6以上），以弱化偏心環(huán)空流速不均勻對沉砂的影響。

2）調節(jié)沖砂液的流變性能，將沖砂液流性指數(shù)范圍保持在0.4～0.7之間，確保沖砂液在水平裸眼段形成平板型層流狀態(tài)[6]。這樣砂粒在徑向上受重力、浮力以及固液間黏滯阻力作用下，只需維持較低的偏心環(huán)空返速 （0.5～0.6m/s）就能夠實現(xiàn)有效攜砂，也避免了大排量紊流狀態(tài)下攜砂液對裸眼井壁的沖蝕，防止井壁失穩(wěn)坍塌導致地層出砂。

3）在優(yōu)質沖砂液基礎上，優(yōu)選合理的泵排量，維持穩(wěn)定的正向壓差，控制穩(wěn)定漏失在可接受范圍內，如圖2所示，泵入量增量ΔQP與返出液增量ΔQR曲線。在泵入增量為ΔQP0時井筒才開始有返出，ΔQL為某一段時間內的漏失量。斜直線①上ΔQP＝ΔQR，表示井筒無漏失；其左半邊區(qū)域Ⅰ，ΔQP＜ΔQR，表示井筒有溢流；右半邊區(qū)域Ⅱ，ΔQP＞ΔQR，表示地層存在漏失。曲線②表示調節(jié)沖砂液流變性能后，漏失量從不可接受的高漏失BC段，轉變?yōu)榭山邮艿牡吐┦E段（一般要求漏失量小于2m3/h）。在沖砂持續(xù)進尺時，一旦出現(xiàn)異常嚴重的漏失層段，則配置高黏度段塞 （漏斗黏度120s以上），降低泵速頂替到位，正擠稠塞暫堵高漏失層，關井擴散。

圖2 沖砂過程沖砂液性能改善地層漏失情況

4）分井段三步法沖砂徹底清潔井筒。①先正循環(huán)持續(xù)下放沖砂，接單根或立柱時上下活動2～3次，現(xiàn)場施工中依據(jù)振動篩返出砂量情況和軸向摩阻變化來判斷是否需要短起下，一直沖砂至目的深度。②循環(huán)一周并監(jiān)測返砂情況，邊循環(huán)邊起鉆至套管鞋以內，有頂驅的可利用倒劃眼的辦法攪動并清除砂床，緩慢停泵靜置1h后復探砂面。③上提沖砂鉆具至套管鞋以上30m，關閉萬能防噴器，反循環(huán)洗井一周，停泵等待壓力擴散1h，釋放剩余壓力，打開萬能防噴器，下鉆復探砂面變化情況。

3 現(xiàn)場應用實例

NB35－2B平臺稠油熱采裸眼水平井，裸眼尺寸219.5mm，裸眼段1663.43～1938m。采用礫石充填優(yōu)質篩管防砂完井，篩管外徑139.7mm，內徑φs＝124.26mm，篩管段1663.58～1924.36m，沖砂鉆具外徑φf＝73～105mm，同心度C＝φf/φs＝0.59～0.84。采用無固相優(yōu)質沖砂液，漏斗黏度范圍45～55s，提高攜砂性能，同時將地層循環(huán)動態(tài)漏失量從20m3/h降低到2m3/h，靜態(tài)漏失降為0。利用分井段三步沖砂法，順利正循環(huán)沖砂至目的深度1826.28m。降低泵排量以減少對井壁的沖刷，邊循環(huán)邊緩慢起鉆至1630m以減小地層抽吸，停泵靜置后復探砂面1826.28m不變。上提沖砂鉆具至套管內，關閉萬能防噴器反循環(huán)，返出液未見地層砂。緩慢停泵壓力擴散為0，消除了快速放壓激動引起地層砂反吐。再次探砂面深度不變，井筒潔凈，沖砂成功。

4 結論與建議

1）水平井防砂管內沖砂作業(yè)是處理水平井出砂的一項十分重要的基礎工作，正確認識水平井偏心環(huán)流特征以及影響砂粒軸向運移的各個因素是沖砂成功的關鍵。

2）優(yōu)化沖砂鉆具尺寸，選擇無固相優(yōu)質沖砂液，優(yōu)化合理的泵沖參數(shù)，在保障低循環(huán)漏失量的基礎上，利用其良好的流變性能，在井筒內實現(xiàn)平板型層流流態(tài)，取得了良好的攜砂效果。

3）現(xiàn)場沖砂作業(yè)實踐證明，非連續(xù)常規(guī)沖砂步驟優(yōu)化為分井段三步沖砂法，可以應用于水平井沖砂作業(yè)，能徹底清潔井筒，具有推廣應用價值。

[1]劉希圣 .鉆井工藝原理 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1988.

[2]賴楓鵬，李治平，岑芳，等 .水平井水力沖砂最優(yōu)工作參數(shù)計算 [J].石油鉆探技術，2007，35（1）：69～71.

[3]Ovesen M.Efficient sand cleanouts in large wellbores using coiled tubing：a new approach making an old problem simple [J].SPE81727，2003.

[4]李巖松，李兆敏，孫茂盛，等 .水平井泡沫流體沖砂洗井技術研究 [J].天然氣工業(yè)，2007，27（6）：71～74.

[5]劉東明，楊海林，孟偉斌 .氮氣泡沫液洗井工藝在SZ36－1油田修井中的應用及評價 [J].中國海上油氣，2006，18（5）：338～340.