1、引言

影響水平井沖砂效果的因素很多，如：水平井不同的完井方式、沖砂管柱結(jié)構(gòu)、沖砂液的工作性能以及沖砂施工各種參數(shù)等，本文闡述了在遼河油田水平井沖砂施工過(guò)程中遇到的諸類(lèi)問(wèn)題，并提出了工藝、工具相應(yīng)的改進(jìn)措施以及現(xiàn)場(chǎng)施工的有效做法。

由于高升油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的部分區(qū)域儲(chǔ)層和油藏地質(zhì)特性而決定，自2002年以來(lái)，水平井、側(cè)鉆水平井、定向斜井日趨增多。水平井的生產(chǎn)特征就是通過(guò)擴(kuò)大生產(chǎn)層泄油滲透面積來(lái)提高油井產(chǎn)量（原則上開(kāi)發(fā)水平井生產(chǎn)層是一個(gè)地層特征一致的層位），所以高升油田原油產(chǎn)量一直在高位運(yùn)行，很大程度上得益于水平井，也是實(shí)現(xiàn)少井高產(chǎn)提高采收率。

為了更好的使水平井正常生產(chǎn)，防砂、清砂解除生產(chǎn)層的堵塞，尤其是產(chǎn)量高，排液量大，引起地層顆粒運(yùn)移，大量出砂井的沖砂施工，顯得及其重要。

對(duì)于水平井沖砂施工來(lái)講，由于水平井井眼軌跡的特殊性，沖砂技術(shù)與常規(guī)井作業(yè)施工有很大不同，沖砂作業(yè)技術(shù)要求比較高，相對(duì)應(yīng)的施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和施工操作難度都高于常規(guī)井。

2、水平井沖砂難點(diǎn)及采取對(duì)策

由于水平井特殊的井身軌跡和本身所固有的出砂特點(diǎn)，對(duì)于易形成長(zhǎng)井段“砂床”的沖刷清理、攜帶上返及砂粒雜質(zhì)在井斜角大于60°以上井段極易滑脫等工藝難點(diǎn)，我們更需要針對(duì)問(wèn)題找出原因，制定工藝措施，消減工程事故的發(fā)生。

水平井沖砂難點(diǎn)。井內(nèi)管柱貼近井壁低邊，管柱受“鐘擺力”和摩擦面積大的雙重作用，更易卡鉆。

在水平井段，無(wú)論修井液攜砂能力多么強(qiáng)，總有部分地層砂在上返途中留在井壁低邊，形成砂屑床，致使摩擦面積和扭矩增大，導(dǎo)致井況復(fù)雜。

沖起的砂粒在水平段容易再次沉積。

鉆具軸線偏離井眼曲線的程度隨井斜角的增大而增大，最終與井眼低邊接觸。鉆具沿井眼低邊移動(dòng)，為沉砂床的再次形成及發(fā)生壓差卡鉆提供了前提條件。

修井液環(huán)空流速偏差很大，井眼低邊的流速低，攜砂能力下降，尤其在鉆具靜止時(shí)這種現(xiàn)象更加突出，易導(dǎo)致鉆具被卡。

采取的工藝措施方法。除采用連續(xù)油管在小直徑防砂管（或小套管）內(nèi)正沖砂外，所有沖砂井均采用反循環(huán)沖砂，主要作用就是提高油管內(nèi)上返攜帶速度（同樣排量下油管內(nèi)上返速度高于套管環(huán)形空間流速），其次就是很大程度上消除和避免了沖起的砂子在沖砂管與套管環(huán)空中運(yùn)移形成卡鉆事故。

從有關(guān)資料中我們可以看出，在垂直井中最小的流動(dòng)攜砂速度應(yīng)至少為被沖洗顆粒沉降速度的兩倍，而在水平井中環(huán)隙流速至少應(yīng)為被沖洗顆粒沉降速度的10倍，只有這樣才能維持顆粒沿液體流動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)流動(dòng)液體的上返速度作用在顆粒上的拖曳力抵消重力時(shí)，沖砂液攜帶顆粒才是最為有效的，才能通過(guò)水平段，斜井段進(jìn)入直井段被帶至地面。

關(guān)于泵車(chē)排量即上返速度的計(jì)算，按

K=V1/V2

式中：K---液流速度與固相顆粒沉降速度之比；V1---液體流速 m3/min；V2---固相顆粒沉降速度 m3/min 當(dāng)K>2時(shí)才能攜帶；Q=V1（d02-d12）/7.85×107；Q---泵車(chē)排量 m3/min；V1---液體流速 m3/min；d0---套管內(nèi)徑 mm；d1---沖砂油管（或連續(xù)油管）外徑 mm。

關(guān)于井漏失問(wèn)題的解決。所謂漏失問(wèn)題主要是指上返液的上返速度不夠影響攜帶和懸浮顆粒的能力，如果我們采取泡沫流體，一是能降低密度，減少液柱對(duì)地層的回壓，降低漏失；該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//www.ems86.com總第522期2013年第39期-----轉(zhuǎn)載須注名來(lái)源二是它具有暫堵地層，也可以防止入井液漏失；三是泡沫中的固相顆粒在下沉?xí)r要克服氣泡與液相之間的摩擦力，固體顆粒要迫使氣泡變形，才能形成下沉通過(guò)，這是比較困難的，因此泡沫流體的攜帶和懸浮能力要比液體強(qiáng)很多。

以上三個(gè)方面，從沖砂方式、攜砂速度和防止沖砂液的漏失都相應(yīng)的采取了有效措施，基本解決了水平井的沖砂問(wèn)題。

3、現(xiàn)場(chǎng)沖砂技術(shù)要求及注意事項(xiàng)：

嚴(yán)格按施工設(shè)計(jì)要求針對(duì)不同井的井身結(jié)構(gòu)和井眼軌跡，選擇不同的沖砂管柱結(jié)構(gòu)。

沖砂前首先對(duì)該井測(cè)取全井吸收量（測(cè)三個(gè)點(diǎn)后的吸水指數(shù)）做好記錄。

選擇對(duì)接管柱或沖砂時(shí)進(jìn)入60°井斜角后全部使用3×45°倒角油管，按進(jìn)入60°井斜角后至人工井底的有效長(zhǎng)度準(zhǔn)備。

采用硬管柱（非連續(xù)油管沖砂）沖砂時(shí)，當(dāng)沖砂倒錐下放進(jìn)入60°井斜角后（或硬探砂面）必須按照下放一根，再上提一根觀察上提負(fù)荷為正常負(fù)荷的情況下，再進(jìn)行下放沖砂，否則不能下放，一定要分析原因，找出上提負(fù)荷上漲的原因是什么，再進(jìn)行施工。

下沖單根按正常加鉆壓的情況下，沖下后要采取2-3次上提、下放管柱劃眼刮洗砂床以防砂堵或砂卡管柱。

由于水平井段較長(zhǎng)，有幾百米，所以沖砂過(guò)程中，反沖砂的混合液必須進(jìn)入直井段進(jìn)行垂直懸浮后再接單根，也就是說(shuō)除去井內(nèi)少量漏失，反洗液量必須大于從井底到直井段油管內(nèi)容積的2倍以上，才能接單根以防管柱砂堵。

對(duì)于漏失井有必要使用氮?dú)廛?chē)組、連續(xù)油管裝置、泡沫發(fā)生器、暫堵設(shè)備等施工前現(xiàn)場(chǎng)做好布置，以便合理布局，科學(xué)安全施工。

按設(shè)計(jì)要求需要先對(duì)接再?zèng)_砂的井，對(duì)接管柱結(jié)構(gòu)：相應(yīng)尺寸的對(duì)接頭+油管短節(jié)×1m+相應(yīng)套管尺寸的油管扶正器+倒角油管+普通油管。對(duì)接頭下至離懸掛器頂部1.5m時(shí)先反洗井沖洗懸掛器頂部接頭后，根據(jù)設(shè)計(jì)中提供的懸掛器深度，下放管柱加壓2.0-4.0kN，記錄方入，用油管短節(jié)調(diào)整數(shù)據(jù)至油管掛坐入大四通內(nèi)，旋緊頂絲，后向套管反打壓5.0Mpa，穩(wěn)壓15min壓降小于0.5Mpa為對(duì)接合格，座井口，準(zhǔn)備連續(xù)油管沖砂。

當(dāng)連續(xù)油管下至對(duì)接頭以上100m時(shí)，開(kāi)泵正循環(huán)，待出口返液正常后，按連續(xù)油管沖砂操作規(guī)程緩慢下放連續(xù)油管進(jìn)入水平井段沖砂，沖砂過(guò)程中嚴(yán)密觀察出口返液情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即上提連續(xù)油管至對(duì)接頭以上直井段內(nèi)，采取有效措施后再進(jìn)行沖砂施工。

在沖砂油管進(jìn)入水平段反沖砂過(guò)程中，當(dāng)下沖一定距離后，地面漏失增加，這時(shí)第一要長(zhǎng)期上提、下放活動(dòng)管柱；第二增大地面泵車(chē)排量，將最后沖砂段的砂子沖至地面，再停泵上起動(dòng)管；第三活動(dòng)管柱同時(shí)，若井口不返液，進(jìn)入套管的沖砂液全部漏入井中，則進(jìn)行上提沖砂管柱，將沖砂導(dǎo)錐起至最初硬探砂面50m以上，待研究沖砂措施后再施工。

整個(gè)沖砂過(guò)程的下放速度要慢，包括活動(dòng)沖開(kāi)砂床后也是如此。下放加壓要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決定，一般情況下加壓不大于50KN，否則要認(rèn)真分析原因，再制定其它措施。

4、沖砂工藝、工具改進(jìn)措施：

由于水平井沒(méi)有沉砂口袋，砂粒從地層中進(jìn)入井筒后，直接落在生產(chǎn)井段內(nèi)逐漸形成砂床，由于各種原因壓實(shí)的砂床，具有一定的強(qiáng)度，2005年以來(lái)，許多施工隊(duì)伍均出現(xiàn)了硬探砂面，砂柱不高，均為十幾米，反沖砂后油管遇卡，原因何在？經(jīng)我們分析認(rèn)為，硬探砂面時(shí)沖砂管柱已從砂床上面穿過(guò)，躺在砂床上部，地面指重表顯示沒(méi)有變化，沖砂時(shí)只按最終硬探的深度沖砂，待沖到井底后，上面的一部分砂子已沖起，但按下部少量砂柱計(jì)算，洗井液量已滿(mǎn)足工序要求，地面循環(huán)泵壓正常，故此停泵后在上提2-3根油管后，出現(xiàn)了上提負(fù)荷大于正常負(fù)荷 200-300kN卡鉆，上提力量基本上全部消耗在斜井段的摩擦力上，作用在管柱上的水平拉力損失很大，有效力很小。針對(duì)這種情況，我們研制了螺旋導(dǎo)流刮削短節(jié)，實(shí)現(xiàn)工具外徑大于活導(dǎo)錐，有效的使工具與砂床相互接觸，達(dá)到探砂面時(shí)管柱懸重明顯變化，可提醒操作手和技術(shù)人員取準(zhǔn)資料，同時(shí)通過(guò)螺旋導(dǎo)流短節(jié)與套管內(nèi)壁之間的摩擦間隙變化，靠上提、下放反循環(huán)液流短時(shí)間改變方向，加上對(duì)砂床的刮削沖刷，從而提高了清砂和攜砂能力。

關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)漏失問(wèn)題的處理解決。對(duì)于漏失量大于350L/min的作業(yè)井，可以采用兩臺(tái)700型泵車(chē)提高進(jìn)口排量，要求排量不低于700L/min，同時(shí)為了提高懸浮攜砂能力，沖砂使用適量的暫堵劑很好地完成了沖砂工序。

對(duì)于懸掛篩管、懸掛防砂管完井的水平井、開(kāi)窗側(cè)鉆斜井等生產(chǎn)段較長(zhǎng)的井，采用（泡沫+清水）進(jìn)行沖砂，上面兩種沖砂液的機(jī)理都是利用泡沫流體的低密度、低液柱壓力，減少漏失，另外就是泡沫流體進(jìn)入非均質(zhì)地層的大孔隙中，其流動(dòng)速度變大，壓力降低，從而使泡沫直徑變大，賈敏效應(yīng)就應(yīng)更嚴(yán)重，起到堵塞孔隙的作用，減少?zèng)_砂液的漏失。另外若漏失比上述情況還要嚴(yán)重則采用暫堵劑先封閉漏失層，再進(jìn)行沖砂。

5、結(jié)論與改進(jìn)方向

在高升油田的工作，我們不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，總結(jié)教訓(xùn)，與各隊(duì)相互溝通，共同探討，不斷改進(jìn)施工工藝和工具，預(yù)防和消除了各種沖砂管柱沖砂效率低，出現(xiàn)卡鉆事故等現(xiàn)象，形成了一整套較為先進(jìn)而且比較適合遼河油田的水平井、定向井、斜井沖砂的工藝技術(shù)。

在今后的施工中，我們認(rèn)為還應(yīng)該推廣在51/2″套管內(nèi)沖砂，接單根不停泵，不停止循環(huán)的工藝裝置，雖然費(fèi)用較高，但它確實(shí)安全，可以避免工程事故發(fā)生的，另外在破碎砂床的問(wèn)題上，只僅靠刮削是不行的，像連續(xù)油管在小直徑套管內(nèi)采用旋轉(zhuǎn)頭鉆沖砂，使砂子不斷的分散和翻轉(zhuǎn)在攜砂液中，攜帶力更強(qiáng)，效果也會(huì)更好。

（作者單位：遼河油田公司高升采油廠）