水平井连续油管冲砂与分流实验装置的研制

经锋++李海伟++周辉

[摘 要]本文针对水平井冲砂存在的沉砂面积大，砂粒沉积很少堵满井筒，冲砂时砂粒是贴在套管内壁下侧运移，在冲砂过程中，砂粒在冲击力小的地方沉积，成“砂丘”状沉积，容易造成管柱砂卡或堵塞油管等问题，提出了利用旋流连续冲砂工艺技术，解决目前油田冲砂作业施工中存在的易砂卡、污染环境等问题，同时能解决水平井冲砂存在的问题。

[关键词]水平井；冲砂；旋流连续冲砂工艺

中图分类号：TE358.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0008-01

1、工艺原理

旋流连续冲砂工艺技术是利用普通油管实现水平井反循环旋流连续冲砂的，在接单根过程中不停泵，防止砂粒下沉和砂卡管柱事故的发生，同时能保护井场环境，改善工人工作条件。水平井普通油管反循环旋流连续冲砂工艺管柱见图2.1。

旋流连续冲砂工艺配套工具由井口循环工具和井下冲砂工具2部分构成。井下冲砂管柱自下而上为：水力旋流冲砂器+1根直径63.5mm油管+直径139.7mm扶正器+直径63.5mm油管+安全泄流阀+直径63.5mm油管至井口+新型反冲洗阀[2]。

（1）井口循环工具

井口循环工具包括高压自封封井器和新型反冲洗阀。利用该部分工具可实现水平井不停泵、反循环连续冲砂作业，使冲砂液全部排入储液池，以便回收，既能保护井场环境，又能改善工人工作条件。施工时，冲砂油管每一根上端接一新型反冲洗阀，它在管柱中的作用是：

①在入封井器前相当于油管短节，此时冲砂液循环路线为：大四通油套环空进入，油管上升至新型反冲洗阀通过管线流到地面储液池。

②进入封井器后，下部的滑动阀打开，上端的单流阀自动关闭，反冲洗阀与封井器共同形成循环通道，冲砂液循环路线为：大四通油套环空进入，油管上升通过反冲洗阀的滑动阀进入封井器的循环出口通道，通过管线接到地面储液池里。此时管柱正好座在井口吊卡上，可实现不停泵接单根作业，从而实现水平井连续冲砂作业[2]。

③入井后（通过封井器后）滑动阀自动关闭，在封井器以下时还是相当于油管短节。

（2）井下冲砂工具

井下冲砂工具包括水力旋流冲砂器、安全泄流阀和扶正器。该部分完成对地层砂的冲洗和安全泄流功能。水平井旋流冲砂器的作用是在套管内形成高速旋流，搅动水平井段内的沉砂，有效地破坏砂床，使砂子和杂质始终处于悬浮状态，有利于冲洗液将地层砂携走，将砂粒彻底冲洗干净。安全泄流阀在冲洗阻力过高时起安全卸压的作用。

2、主要配套工具

（1）新型反冲洗阀

新型反冲洗阀主要由油管接箍、压盖、弹簧、阀球、球座、中心管、护套、矩形弹簧、O形密封圈、滑动阀、下接头等零件组成，如图2.2所示。

（2）水力旋流冲砂器

为提高水平井连续冲砂效率，有利于冲洗液将砂携走，需采用有效措施确保砂和杂质处于悬浮状态，为此研制开发了水力旋流冲砂器。水力旋流冲砂器是用普通油管实现连续冲砂配套工具的关键部件，其结构组成如图2.3所示。它主要由上接头、冲洗管、压紧套、自封皮碗、皮碗座、中心管、旋转喷头限位套、旋转喷头、轴承、引鞋、隔圈、顶丝、O形密封圈等组成。自封皮碗内设钢丝骨架结构，耐压差高，密封可靠，既增加了工作的可靠性，又增强了皮碗的整体联动性能，可有效防止皮碗落井现象的发生。自封皮碗承受工作压差达到15MPa以上，自封皮碗自由状态下最大外径为127mm，受压可缩小，紧贴套管壁，能有效地密封油套环形空间[2]。

水力旋流冲砂器工作原理：反循环连续冲砂施工时，液流从冲洗管的水眼进入，通过冲洗管和中心管之间的环空进入到旋转喷头的内腔，再从旋转喷头的水眼喷出，形成高速射流，根据水力学原理，此时旋流喷头在水力作用下会高速运转，在套管内形成高速旋流，对水平井段内的沉砂进行充分搅动，从而有效地破坏砂床，使砂子和杂质始终处于悬浮状态，有利于冲洗液将地层砂携走，将砂粒彻底冲洗干净。

3 结束语

通过分析旋流连续冲砂工艺技术，以及查阅相关现场实例应用，可以得出如下结论：

（1）旋流连续冲砂工艺和常规冲砂工艺相比，井口循环工具不用特殊悬掛器和工作筒，只需高压自封封井器和新型反冲洗阀，结构简单，使用方便。

（2）旋流连续冲砂工艺基本解决了水平井冲砂的技术难题，可减少冲砂作业中砂卡事故的发生，能尽快恢复油井特别是水平井的正常生产。很大程度的提高了作业效率。