《冲砂工艺技术课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲砂工艺技术课件（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2011年9月,冲砂工艺技术,提 纲,一、前言 二、冲砂工艺介绍 三、正循环冲砂介绍 四、反循环冲砂介绍 五、正、反循环冲砂 六、冲砂水力介绍 七、冲砂施工步骤及注意事项 八、特殊井冲砂 九、稠油井冲砂,一、前 言,油井出砂后，如果井内的液流不能将砂全部带至地面，井内砂子逐渐沉积，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流动阻力，使油井减产甚至停产。同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故。因此，必须采取措施清除积砂，通常采用冲砂来解决这一问题。 吐哈区域由于地层压力较低，应用较广的是水力冲砂。,二、冲砂工艺介绍,冲砂定义： 用高速液体将井底砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带到地面的清砂方法。 冲砂的
2、目的： 解除砂堵，恢复油井正常生产。 常用的冲砂方式： 有正冲、反冲、正反冲、钻冲砂、负压冲砂。 其他清砂方式：负压捞砂、连续油管冲砂、连续冲砂装置冲砂等。,三、正循环冲砂介绍,正冲砂： 冲砂液沿冲砂管向下流动，在流出管口时以较高的流速冲散砂堵。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。随着砂堵冲开的程度增加，逐步加深冲砂管。为了增大液流冲刷力，可在冲砂管下端装上收缩管(或喷嘴)。下端做成斜尖形，可防止下放过快而引起的憋泵。 正冲砂特点： 正循环冲砂冲洗能力较强，容易冲开井底沉砂，但携砂能力较小，易在冲砂过程中发生卡钻。,三、正循环冲砂介绍,正冲砂应用： 进行了增产措施、井底沉砂
3、沉结密实、或压裂液不完全破胶，无法进行反循环冲砂的井。 对于井内地层出砂、修井措施（如压裂）后出砂、套管破损及漏失的井一般都采用正循环冲砂。,三、正循环冲砂介绍,四、反循环冲砂介绍,反循环冲砂： 与正冲砂相反，冲砂液由套管和冲砂管的环形空间进入，被冲起的砂粒随同冲砂液从冲砂管返回到地面。反冲砂冲刺力小，液流上返速度大，携砂能力强。 反循环冲砂特点： 反循环冲砂冲洗能力小，但携砂能力较强。 反循环冲砂的应用： 作业中通常多采用反循环冲砂；适用于冲砂管柱与套管环空间隙过小或复杂事故处理需要。,四、反循环冲砂介绍,五、正、反循环冲砂介绍,利用正、反冲的优点，用正冲方式将砂堵冲开，并使砂子处于悬浮状态
4、。然后改为反冲，将冲散的砂子从冲砂管内返至地面，这样可迅速解除砂堵，提高冲砂效率，直径139.7mm 以上套管， 可采取正反冲砂的方式 。 采用正反冲砂方式时，地面管线上应安装改换冲洗方式的总机关。以实现快速转换。,六、冲砂水力计算,保证将砂子带出地面的条件是 ： vt 2vd 式中：v t冲砂液上升速度，m/s；v d砂子在静止冲砂液中的自由下沉速度，m/s。 由上式得出保证砂子上返地面的最低速度 ： vmin=2vd 从而可由下式求得冲砂时所需要的最低排量 ： Qmin =3600Fv min Qmin 冲砂要求的最低排量， m3 /h ；F 冲砂液上返流动截面积，m； vmin 保证砂子
5、上返地面所需要的最低液流速度，m/s。,六、冲砂水力计算,在冲砂过程中，砂粒从井底上升到地面时所需要的时间为 ： t = H/vs H 井深，m；t 砂粒从井底上升到地面所需要的时间，s；vs 砂粒上升速度，m/s，vs=vt-vd 举例：现场常用的石英砂平均粒径为0.76mm，在清水中自由沉降速度为0.077m/s，保证砂子上返地面的最低速度 ： vmin=2vd=20.077=0.154m/s 73mm油管反循环冲砂时，油管内所需要的最低排量 ： Qmin =3600Fv min=36000.30190.154=16.737m/h 即油管内液体最低上返排量达到279L/min时，才能将冲起
6、的石英砂带至地面。（冲砂排量不能低于 350L/min ）,六、冲砂水力计算,入井液最低排量计算： 套管内径：121.36mm，油管外径73mm： 入井泵排量计算过程： Q = vmin（D-d）/127 = 0.154（12.136-7.3）12.7 = 1.14L/s = 68.4L/min 即：在内径为121.36mm的套管内，用73mm油管正循环冲平均粒径为0.76mm的石英砂（密度2.65g/cm）时，要求入井最低排量为684L/min。,六、冲砂水力计算,密度2.65的石英砂在水中的自由沉降速度,六、冲砂水力计算,石英砂在脱气无水原油中的自由沉降速度,石英砂在脱气乳化原油中的自由沉
7、降速度,注：原油中粗砂平均直径0.96mm，圆度为0.685；细砂平均直径0.54mm，圆度为0.547。 以上数据查阅自油气田井下作业修井工程,六、冲砂水力计算,七、冲砂施工步骤及注意事项,一、冲砂施工步骤： （一）、准备工作：检查泵及储液罐，连接好地面管线并试压合格，准备好足够量的冲砂液。 1、冲砂液及冲砂方式的选择及准备： （1）对冲砂所用液体和冲砂方式选择的必要性： 由于对对冲砂所用液体和冲砂方式选择不当，冲砂液大量漏入油层，反而损害油层，影响生产。因此应该正确地选择冲砂液和冲砂方法十分重要。 （2）冲砂液体的选择原则：尽最大努力保护油层。 a、选择时应具有一定的粘度，以保证有良好的携
8、砂能力； b、具有一定的密度，以形成适当的液柱压力，防止井喷和漏失； c、油层配伍性好，不损害油层； d、来源广、成本低的液体。 （3）冲砂液用量：以井筒容积的23倍计算，漏失量大的井根据漏失情况来决定冲砂液的用量。,七、冲砂施工步骤及注意事项,2、其他： （1）施工设备：水泥车1-2部、罐车23部； （2）工具、用具： 35MPa18m水龙带1根； 40MPa高压活动弯头8个； 60.3mm硬管线80m； 管线固定箱8个； 6m冲砂池一个（方池子一分为二，一边为供液罐，一边为沉降罐冲砂，冲砂液重复利用）； KY35/65闸门1个； 保险绳绳套子1根。,七、冲砂施工步骤及注意事项,（二）、探砂
9、面： 下管柱探砂面，管下至距离预计砂面30-50m时，控制下探速度在0.3m/s以内, 同时，注意观察指重表变化情况。探至遇阻位置加压，在方入根上打上明显印记，连探三次，观察方入长度是否一致，计算深度是否一致，并在方入根上打上明显印记，起出方入根，测量出方入长度，计算下探深度： H=工具、配件长度+下井油管累计长度+方入+油补距 砂面深度计算准确，为冲砂提供数据基础。,七、冲砂施工步骤及注意事项,（三）、循环脱气： 上提管脚2m循环脱气连接好冲砂管线，连接管线时注意，使用合格的水龙带，水龙带与弯头的连接要紧密且栓保险绳（弯头与管柱之间，水龙带与管柱之间）以确保安全施工，入口处连接好过滤器，保证
10、入井液的清洁。 管线试压合格后，用冲砂液循环脱气，目的是为了使井筒平稳，被气侵的液体在相同的流速下，冲砂能力和携砂能力都大幅度减少，井筒平稳后消除因井内气侵的液体在循环过程中造成砂粒的堆积，增大事故发生的危险。,七、冲砂施工步骤及注意事项,（四）、冲砂： 1、冲砂尾管提至离砂面3m以上，开泵循环正常后，均匀缓慢下放管柱冲砂，冲砂速度小于2m/min，冲砂时排量应达到设计要求； 2、每次单根冲完必须充分循环，洗井时间不得小于15min，接单根必须在2min以内完成； 3、连续冲砂5个单根后，要洗井一周方可继续下放冲砂； 4、冲砂所需最低排量：（该数据查阅自2005版井下作业监督手册）,七、冲砂施
11、工步骤及注意事项,5、冲砂过程中应注意中途不可停泵，避免沉砂将管柱卡住或堵塞 ； 6、若修井机发生故障不能上下活动油管时，必须保持正常循环，将循环段砂子全部循环出井筒为止； 7、稠油井冲砂可用原油冲砂，或先替油洗井后冲砂，或不替油冲砂、冲砂后用原油彻底洗井 ； 8、直径139.7mm以上套管，可采取正反冲砂的方式，并配以大排量。 改反冲砂前正冲应不小于30min,再将管柱上提68m，反循环正常后方可下放。,七、冲砂施工步骤及注意事项,（五）、洗井： 冲砂至井底（塞面）或设计深度后，进行洗井操作，目的是将井内的浮砂彻底清洗到地面，保证冲砂的深度不变，为方便下一步施工做准备。洗井一般采用反循环，漏
12、失量较大的井可采用正循环，洗井排量一般不能小于500L/min。 洗井时观察井口返出液状况，必须将井内沉砂冲洗干净，肉眼观察进出口液性基本一致，基本不含机械杂质为合格；若设计要求可取样品进行化验分析，含量2（体积比）。,七、冲砂施工步骤及注意事项,（六）、候沉： 上提管柱20m以上，候沉4小时以上，鲁克沁、雁木西等地层严重砂的油田内静砂沉淀期间，应将管脚提至原砂面20m以上。 上提管柱时，要严格限速，防止过大的抽吸压力，造成地层吐砂，从而使砂面深度升高，对地层损伤也比较大。尤其是对鲁克沁、雁木西等地层严重出砂的油田更应该注意。,七、冲砂施工步骤及注意事项,（七）、复探砂面： 缓慢下放管柱，注意
13、观察指重表变化情况。探至遇阻位置加压，在方入根上打上明显印记，连探三次，观察方入长度是否一致，计算深度是否一致，并在方入根上打上明显印记，起出方入根，测量出方入长度，计算下探深度： H=工具、配件长度+下井油管累计长度+方入+油补距 探得深度与候沉前冲砂深度误差每1000m小于0.3m为合格。 （八）、资料录取： 初探砂面深度、冲砂液名称、密度、用量、冲砂方式、泵压、排量、时间、冲出砂名称、冲砂进尺、冲出砂量、侯沉时间、复探砂面深度，共13项。,七、冲砂施工步骤及注意事项,二、冲砂注意事项： 1）不准带泵、封隔器等其他井下工具探砂面和冲砂。 2）冲砂工具距油层上界20m时，下放速度应小于0.3
14、mmin。 3）冲砂前油管提至离砂面3m以上，开泵循环正常后，方可下放管柱。 4）接单根前充分循环，操作速度要快，开泵循环正常后，方可再下。 5）冲砂过程中应注意中途不可停泵，避免沉砂将管柱卡住或堵塞。 6）对于出砂严重的井，加单根前必须充分洗井，加深速度不应过快。,七、冲砂施工步骤及注意事项,7）连续冲砂5个单根后要洗井一周，防止井筒悬浮砂过多。 8）循环系统发生故障，停泵时应将管柱上提至砂面以上，并反复活动。 9）提升系统出现故障，必须保持正常循环。 1O）泵压不得超过安全压力，泵排量与出口排量平衡，防止井喷或漏失。 11）水龙带必须拴保险绳。 12）冲砂过程中要专人观察出口返液情况，防止
15、因下部层位压力过高发生井喷或因严重漏失造成砂卡、砂堵。 13）施工中产生的污水、砂子拉运至指定地点，达到环保要求。,八、特殊井冲砂,一、斜井冲砂： 1、井斜角度较小的井，冲砂与直井冲砂基本一致。 2、井斜角度较大的井，在冲砂过程中，砂粒在随流体上返时作用力情况：,G,F,八、特殊井冲砂,由上图可知： 在冲砂过程中，砂粒在井内受力： G=Fsin G-砂粒的重力，N F-砂粒所受的水流冲击力，N； 综合以上公式： Qmin=360F2vd/sin 可知，随着井斜角度的增加，砂粒上返速度不变的情况下，所需要的液体的排量随井斜角度的增大而增大。,八、特殊井冲砂,在有一定斜度的井内，砂粒在水流里受力是
16、不平衡的，所受合力为水平方向的力，在井筒内部（或油管内部），狭小空间内，很容易造成砂粒的堆积，形成砂桥或砂堵，堵塞油管或砂埋油管。 所以在斜井内冲砂，一般采用反循环冲砂。 在斜井冲砂时，下放速度一定慢，排量尽可能增大，以便增大砂粒的上返速度，避免砂粒堆积。,八、特殊井冲砂,二、小井眼冲砂： 小井眼内冲砂时，由于井眼较小的原因，造成油管及油套环空的截面积都大幅减少，所以造成砂堵或卡钻的几率大幅度增大。 在小井眼内部冲砂时，严格控制下放速度，并且在下放一定深度后，缓慢上下活动管柱，避免造成砂堵；冲砂接单根前，彻底循环干净，避免砂粒下沉、堆积造成砂堵。,八、特殊井冲砂,小井眼入井液最低排量计算： 套管内径：76mm，油管外径48.26mm： 入井泵排量计算过程： Q = vmin（D
