关键词:冲砂工艺 优化 技术研究
冲砂是井下作业施工中最为常见的一种施工工艺,目前约有75%以上的作业井要求进行冲砂施工,然而由于传统的冲砂工艺存在施工时间长、费用高等问题,尤其是在砂柱较高的作业井进行冲砂施工时,其用液量、施工难度及风险程度都是较大的。在总结施工经验的基础上,将冲砂施工中的各项数据进行了调查、分析、计算,对整个施工过程进行改进与优化,既可以提高冲砂施工质量,同时在环保及经济效益等方面也取得了十分明显的效果。
一、冲砂施工原理
在地面用水泥车通过井筒内的冲砂管柱向井内注入液体,靠高速液流将井底的沉砂冲起,砂子随着液流返出井筒,达到清理井底、防止砂子影响油井正常生产的目的,施工流程:下冲砂管柱至砂面及连接地面管线--冲砂9.6m--未冲到井底--洗井--起出连接冲砂弯头及水龙带油管--下入一根光油管--下入连接冲砂弯头及水龙带的油管--冲砂--冲到井底--洗井--探井底--起冲砂管柱。
二、优化与改进
2.1 冲砂液洗井时间的确定
冲砂施工时每冲进一根油管,需要将冲砂管柱上部第一根连接冲砂弯头的油管从井内起出,下入一根光油管,再将连接冲砂弯头的油管吊起连在冲砂管柱上继续冲砂,由于此过程需要一定的时间,在此期间内,被冲起的砂子会因重力作用而回落,要求必须防止砂子落到井底,否则就会发生严重的砂卡事故。过去,为了防止冲砂过程中卡钻事故的发生,往往在倒单根前进行较长时间的洗井,而在冲到人工井底后的洗井时间却很短,造成部分砂子不能完全返出井筒而重新落回井底或包裹在原油里悬浮在井筒内,对油井的正常生产留下后患。因此在倒单根前必须用冲砂液将冲起的砂子携带到一定的高度,保证在倒单根过程中砂子回落深度在砂面以上:即洗井时砂粒上升速度V1×洗井时间T1>倒单根时砂粒下沉速度V3×倒单根时间T2;经计算推导,在出口排量为25m3/h,砂粒直径为2mm时,T1> 0.26T2;砂粒从1230m深的井底返到井口所需时间T3=井深H/冲砂时砂粒上升速度V1=0.5h。
2.2改进倒单根工艺流程
传统的倒单根工艺流程。起出连接冲砂弯头及水龙带的油管--下入一根光油管--下入连接冲砂弯头及水龙带的油管。
改进后的倒单根工艺流程。卸下水龙带--将卸下的水龙带连接在事先已经连接冲砂弯头的油管上--卸下冲砂管柱上的冲砂弯头--下入连接冲砂弯头及水龙带的油管。
传统的倒单根方法费工费时,每次需起下3根油管,改进后的流程只需在施工前准备2 个冲砂弯头,1个连在冲砂管柱上,另一个在冲砂洗井时连接在一根光油管上,在洗井结束后2人将冲砂管柱上的水龙带卸下接在已连接冲砂弯头的光油管上,另2人卸下冲砂管柱上的冲砂弯头连接在光油管上备用。这样一来可少起下2 根油管,节省50%的时间,简化了工艺、减轻了工人的劳动强度,同时由于时间的缩短,在一定程度上对预防卡钻事故起到较大的作用。
2.3 水罐串连冲砂
冲砂施工中,需耗费大量清水,同时排出的液体排入土油池,不仅费用高而且对环保不利。尤其是对于砂柱较高的井表现特别明显,为解决这一问题,我们充分利用现有条件,采用水罐串联的方式进行冲砂施工。主要方法是将排出的液体回收排放至污油回收装置中进行沉降分离,待其中的砂粒沉淀后再打入清水池内进行重新利用。这样既降低了冲砂液的用量,又可避免因排放污水对环境造成的污染。
2.4 伸缩式冲管
伸缩式冲管采用直径不同的两根管材制成,小直径管套在大直径管内,两管间采用盘根密封,下冲砂管柱时它连接的管柱下部,细管靠自重伸出,管柱遇到砂面后,继续下放管柱,细管缩回,冲砂时沉砂被冲起后,细管下部失去支撑,从粗管中伸出9.6m,可冲去砂柱9.6m,同时下放连接冲砂弯头的油管又可冲去砂柱9.6m,这样可连续冲砂19.2m后倒一次单根,同时每次倒单根可下入两根油管,极大地提高了冲砂速度。
三、现场应用
在2009年施工中,我们在20口有冲砂工序的作业井进行了实验。试验表明,改进前平均单井用液量61,改进后平均单井用液量40,平均单井用液量减少21;改进前单井施工时间4.6,改进后单井施工时间2.5,平均单井施工时间减少2.1;改进前单井特车费用1645 ,改进后单井特车费用848 ,平均单井节省特车费用797元,砂柱越高,效果越明显。
四、结束语
实践证明,通过一系列改进与工艺优化,可提高冲砂施工质量、降低施工成本,提高经济效益。从全厂来看,目前某厂每年的冲砂工作量大约在800井次以上,冲砂质量也得到保障,从未出现砂卡、砂面回落的现象,取得了十分明显的效果。◆
参考文献:
高荫桐主编.采油工程.石油工业出版社.1989.
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