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1、2010 年 10 月,低压漏失井自吸式连续冲砂工艺技术研究,目录,概 述 系统工作原理 系统参数 系统组成及参数 技术创新点 现场应用情况 结论,油田开采已经进入中后期，油藏压力低，储层物性差，油层出砂严重，造成砂埋油层，影响油井的正常生产。目前辽河油田有低压漏失井达3000多口，每年需冲砂作业的井达2000多井次，而暂堵冲砂、负压冲砂等常规工艺都无法完全满足该类井的冲砂作业，该技术难题是长期制约辽河油田修井作业的瓶颈技术之一，每年大约影响油井产量6万吨，我们经过三年多的技术攻关，成功研究了一套低压漏失井自吸式连续冲砂工艺技术，改传统的冲砂为吸砂，彻底解决了该技术难题，填补了国内在低压漏失井
2、修井领域的技术空白。2008年至今，该工艺技术先后成功在高3-51-84等50口井进行了现场应用，累计冲砂进尺162米，成功率达到95%，缩短作业工期100天，增油1360吨，创效707.6万元，形成专利10项，（发明专利3项）。该技术具有很好的推广应用前景。,一、概 述,该工艺技术主要由井下动力系统、井下循环系统和地面配套系统三大系统组成。其中井下动力系统包括水力喷射泵、强制循环阀等部件，该系统主要是把地面压力转化为井下动力；井下循环系统包括双级整体管柱、密封接头等部件，该系统作为进出液体的循环通道，保证循环畅通，并实现起下作业方便；地面配套系统包括双级特殊冲砂接头、双级反循环连续冲砂装置、
3、高压控制和分流装置以及旋流除砂装置等关键部件，该系统主要是对进出口介质进行有效分流，并对砂液进行处理后循环再利用，保障连续冲砂和现场施工安全等。三大系统按从下到上相互连接和配合，形成了有机整体。整套系统动力由配套系统中400型水泥车提供，首先高压动力液通过高压胶管再经双管特制冲砂接头和双管连续冲砂装置流入双级整体管柱环空，并通过水力喷射泵后形成高速水流向上泵入双级整体管柱内管，这样在喷嘴附近形成了真空低压区，而低压区域与井底混砂液相连通，因此井内混砂液在自吸力的作用下源源不断流入低压区，与高速动力液一起喷入内管，向上从井口返出，把井底砂子携带出井筒，不断下放管柱直至把井筒内的砂液全部排除从而实
4、现低压漏失井的冲砂作业。该工艺技术特点：冲砂液不经过漏失井段，自建独立循环体系，改传统的冲砂为吸砂，极大地提高了低压漏失井以及套管变形井的冲砂效率和施工安全，是一种全新的冲砂工艺，为这类油井恢复正常生产提供了有力的技术保障。,二、系统工作原理,该工艺主要技术参数：1.工作压力 小于15MPa2.进口流量 0.32-0.5方/分钟3.出口流量 0.35-0.53方/分钟4.排砂速度 1.5-2米/分钟5.适用井深 0-2000米6.适用范围 5寸、7寸套管和先防井等,三、系统参数,井下动力系统处于整套系统的最下端，为该整套工艺的核心部分，它是将地面动力通过流体传输到井下，并利用水力喷射泵把高压低
5、速流体转化为低压高速流体，从而形成负压抽吸作用，对该系统井下液体进行抽吸返排。我们对该系统水力喷射泵泵体及喷嘴优化设计、水力喷射泵高压模拟平台、强制循环阀等几个方面进行研究。 1.水力喷射泵的研制在大量的理论研究和百余次的室内实验和现场试验基础上，从举升力分析、压差计算、喷嘴、喉管优化设计以及强制循环阀等进行了详细的理论计算、实验验证和现场实施，最终研制出水力喷射泵（如下图）。,四、系统组成(1)井下动力系统,水力喷射泵技术参数：1.最大外径： 112mm2.泵体长度： 1150mm3.喷嘴吼管使用寿命：100小时4.割缝直径： 3-5mm5.最大压重： 10吨,三、研究内容(1)井下动力系统
6、,2.2双级整体管柱的研制利用上下接头与内管连接，并挂在外管台阶上，外管仍用丝扣连接方式，内管用插入密封方式，使内外管柱成为一个整体，有效保证循环通道畅通。双级油管组合系统主要部件组合包括：上接头、3寸外加厚油管接箍、1.5寸油管、3寸油管、下接头、密封圈等。工作原理：外部由3寸外加厚油管接箍与3寸外加厚油管进行丝扣连接；内部油管由上接头与1.5寸油管和下接头丝扣连接、密封圈在上接头部位处。通过将内部油管放入尺寸相等的外部油管内腔内，上接头台肩将内部油管支撑在外部油管接箍丝扣连接处，完成一个双级油管单根。按照顺序依次将双级油管下井，在外部油管丝扣连接的同时，内部油管的下接头与第二根上接头部位配
7、合靠密封圈实现密封，通过丝扣连接一同下入井内预定部位，地面安装管线及冲砂接头。通过反循环冲砂方式将循环液体从3寸外加厚油管内腔与1.5寸油管外壁流动返到冲砂管柱底部带水力泵部位，通过管柱底部专用的泵将循环液体及油层部位砂返至1.5寸油管内腔直至返出地面的实现完成的冲砂工艺过程。,三、研究内容(2)井下循环系统,三、研究内容(2)井下循环系统研究,井下循环系统技术参数：1.上接头长度： 112mm2.上接头长度： 115mm3.密封胶圈直径： 3.55mm4.耐温： 80 5.耐压： 25MPa,三、研究内容(2)井下循环系统研究,正在下入双级整体管柱,三、研究内容(3)地面配套系统,地面配套系
8、统为该套工艺技术的辅助部分，它与地面动力系统、井下循环系统等进行有效连接，主要功能处理系统中介质。该系统主要包括双级特殊冲砂接头、双级反循环连续冲砂装置、高压控制和分流装置等关键部件。该地面配套系统主要利用动力系统对系统输送高压介质；利用双级特殊冲砂接头和双级反循环连续冲砂装置实现井口安全操作；返回介质经过沉淀后循环再利用。,技术参数： 最大直径： 170mm 最大高度： 407mm 最高承受压力：50MPa 旋转角度： 360 最大流量： 60m3/h,三、研究内容(3)地面配套系统研究,双管冲砂接头示意图,说明：1冲砂连接管2压紧环 3压紧环 4垫环 5推力轴承 6 O型圈 7特种密封圈
9、8三通锥形主体 9特种密封圈 10 O型圈 11推力轴承 12冲砂支撑壳体,双管冲砂接头实物图,三、研究内容(3)地面配套系统研究,3.2 双级反循环连续冲砂装置的研究双级反循环连续冲砂装置安装在井口处，该装置是保障接单根操作的同时实现不停泵状态下连续冲砂作业，是利用两套进出口循环通道在介质和弹力作用下进行相互转换，从而实现其连续功能。结构：双级反循环连续冲砂总成分为两大部分：双管连续冲砂内管总成和双管连续冲砂井口自封。双管连续冲砂内管总成由筒体、连接管公接头、移动密封管、筒体II、中芯管、止动块、移动密封管II、弹簧、油管变扣接头、O形密封圈等组成。双管连续冲砂井口自封由法兰、中间座、7字型
10、密封胶芯、压块I、油管接口、压块II、O形密封圈等组成。原理：双管连续冲砂内管总成由4 1/2油管吊卡卡住筒 体外部座封在双级连续冲砂井口自封上，双管连续冲砂井口自封O形密封圈右油管接口处连接水龙带，液体从O形密封圈处内孔进入O形密封圈中间座和筒体II之间的环行空间内，由于环行空间内有7字行密封胶芯和O形密封圈，使液体不能够向上和向下流动，而从筒体II壁上的孔进入筒体II和中芯管的环形空间内，液体通过移动密封管上分布的错开轴向孔向上运动，因为弹簧的作用力使移动密封管锥面与止动块锥面紧密密封，使得向上运动的液体因为顶部的密封而只能向下流动，通过弹簧和中芯管上的轴向分布孔，流向下一个双管连续冲内管
11、。在下一个双管连续冲砂内管中，由于液体压力的作用，使得移动密封管向下移动，带动移动密封管II和弹簧向下压，最后使移动密封管II底部坐在筒体II内壁的台阶上，密封筒体II上的进口和出口，液体从筒体和连接管公接头的环行空间内向下流动，从移动密封管的轴向分部孔向下流，通过弹簧和中芯管上的轴向分布孔，再流向下一个双管连续冲砂内管。,三、研究内容(3)地面配套系统研究,三、研究内容 (3)地面配套系统研究,双级反循环连续冲砂装置技术参数：1.法兰外径： 380 mm2.螺栓孔中径： 318 mm3.井口工作压力： 15MPa4.适用套管： 75. 冲砂内管总成高度： 870 mm6.井口自封高度： 35
12、0mm,双管连续冲砂内管总成力学性能分析及抗拉强度计算 因内管总成的受力只作用于外筒，内部不受力，所以我们在计算抗拉强度时未考虑内部部件，只对外部的筒体进行力学计算。 相关计算公式如下： b= F/A b 表示抗拉强度MPa F 表示轴向拉力N A 表示横截面面积 mm2 1T = 9806.65 N 静载荷安全系数n=3 筒体I 外径X 内径 1143mm X 85mm F=b x A=1000 x (114.3/2)2 x3.1415926-(85/2)2 x3.1415926=1000 x 4586.324=4586324N=4586324/9806.65 T=467.67T=155.8
13、9T(加入安全系数) 125mm X 100mm F=b x A=1000 x (125/2)2 x3.1415926-(100/2)2 x3.1415926=1000 x 4417.864594=4417864.594N=4417864.594/9806.65 T=450.49T=150.16T(加入安全系数 =227.277T=75.75T(加入安全系数)结论：通过以上力学计算得出：该装置抗拉强度大于75.75T，根据管柱重量、现场安全操作等设计需要，我们对该套工艺设定的抗拉强度为50T，因此得出该连续冲砂装置符合整套工艺设计要求，并在现场实验中得到了检验，安全性能可靠。,双级反循环连续冲
14、砂装置示意图,双管连续冲砂装置实物图,三、研究内容(3)地面配套系统研究,五、技术创新点,1）发明了一套全新的低压漏失井自吸式连续冲砂工艺技术，自建独立循环系统，改传统冲砂为吸砂，是一种全新的冲砂理念； 2）研制了一种新型水力喷射泵； 3）发明了双级特殊冲砂旋转弯头装置，保证了进出口循环通道的分离； 4）研制设计了一套新型双级整体冲砂管柱工艺，提高了系统密封性能和强度； 5）发明了双级管柱连续冲砂装置，实现流体在进、出口通道相互转换，保证在连续冲砂情况下更换单根；,六、现场应用情况,5.2现场应用：从2008年到2009年，该工艺技术先后又在高3-51-84等50口井（部分井冲砂情况详见附表）进行了应用，成功率95%。,现场施工图,七、结 论,1）该套工艺技术自建独立循环体系，改传统的冲砂为吸砂，并实现不停泵连续冲砂作业，是一种全新的冲砂工艺技术； 2）该工艺技术避免了使用暂堵剂冲砂，减少了污染油层，增加了油井产能，降低了作业成本； 3）该工艺技术实现了不使用封隔器封堵漏失井段，有效避免卡钻、砂卡等多种井下事故； 4）该系统工作压力控制在15MPa内，施工安全，操作简单; 5）该套工艺能够保证混砂液油、砂分离彻底，实现绿色环保作业；,请各位领导、专家 多提宝贵意见！,汇报完毕,谢谢大家！,
