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浅析冲砂作业应采取的措施和对策作业五联队前 言目前中原油田处于开发中后期，由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油井出砂，油井出砂后，如果井内的液流不能将出砂全部带至地面，井内出砂逐渐沉淀，砂柱增高，堵塞出油通道或掩埋油层，使油井减产甚至停产。为满足地质要求，必须采取措施消除积砂，作业现场通常采取水力冲砂。但是，在冲砂过程中由于种种原因很容易卡钻，造成井下砂卡事故，使井况复杂化，为了有效预防砂卡事故的发生，提高冲砂施工的成功率，就其原因及预防措施进行阐述。关键词：冲砂 井漏 暂堵 卡钻 新工艺一、冲砂的基本原理冲砂就使用高速流动的液体将井底的砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面的工艺过程。（一）探砂面探砂面是下入管柱实探井内砂面深度的施工。通过实探井内的砂面深度，可以为下步冲砂施工提供参考依据，也可以通过实探砂面深度了解地层出砂情况。如果井内砂面过高，掩埋油层或影响下步施工，就需要进行冲砂作业。1、探砂面施工可以用两种方式来完成，一种是管柱硬探砂面，分为加深原井管柱探砂面和起出原井管柱下入探砂面管柱探砂面两种方法，另一种是由测试车进行磁定位软探砂面。2、管柱硬探砂面需准备笔尖（内置刮刀、95mm套铣头）、油管，拉力计（指重表）必须灵敏好用，严禁带通井规、封隔器等大直径井下工具探砂面和冲砂。3、当油管或下井工具下至距油层上界30m或预计砂面深度以上30m时，下放速度应小于1.2m/min，以悬重下降1020KN时为探到砂面，复探两次。2000m以内的井深误差应小于0.3m，2000m以上的井深误差应小于0.5m。三次的平均深度为砂面深度。4、起出探砂面管柱后，还要复查丈量油管，进一步确认砂面深度。（二）冲砂液的要求1、具有一定的粘度，以保证有良好的携砂能力。2、具有一定的密度，防止井喷和漏失。3、配伍性好，不伤害油层。通常采用的冲砂液有油、水、乳化液等。为了防止污染油层，在冲砂液中可以加入表面活性剂。一般油井用清水或污水（油田处理水）做冲砂工作液，水井用清水（或盐水）做冲砂工作液，低压井用混气水做冲砂工作液。（三）冲砂方式1、正冲砂：冲砂液沿着油管流向井底,由油套环形空间返出地面。2、反冲砂：冲砂液沿油套环形空间流向井底,由油管返出地面。3、旋转冲砂：利用动力源带动工具旋转，同时用泵循环携砂。现场施工一般采用正冲砂方式冲砂。（四）冲砂水力的计算将砂子带出地面的条件是：vt2vd （1-1）式中 vt冲砂液上返速度，m/s； vd砂子的自由下沉速度，m/s；由表1、表2、表3可以得到不同直径的砂粒，在各种冲砂液中的自由降落速度vd，由此可得出保证砂子上返地面的最低速度：Vmin=2vd （1-2）从而可由下式求出冲砂时所需的最低排量：Qmin=360F* Vmin （1-3）式中 Qmin冲砂要求的最低排量，m3/h； F冲砂液上返流动截面积，m2； Vmin保证砂子上返地面所需要的最低液流速度，m/s；为了提高冲砂速度应尽可能的提高泵的排量，并减少液流返出截面，以保持高的液流上返速度。在冲砂的过程中，砂粒从井底上升到地面所需要的时间为：t=h/vs （1-4）式中 h井深，m； t砂粒从井底上升到地面所需要的时间，s；vs砂粒上升的速度，m/s，vs= vt-vd表1 密度2.65g/cm3的石英砂在清水中自由沉降速度平均颗粒大小，mm在水中下降速度，m/s平均颗粒大小，mm在水中下降速度，m/s平均颗粒大小，mm在水中下降速度，m/s11.900.39306.4000.28903.5000.209010.300.36105.5000.26002.8000.19107.3000.30304.6000.24002.3000.1671.8500.14700.3700.04100.1160.00851.5500.12700.3000.03400.1120.00701.1900.10500.2300.02850.0800.00421.0400.09400.2000.02440.0550.00210.7600.07700.1560.01720.0320.00070.5100.05300.1260.01200.0010.0001表2 密度2.65g/cm3的石英砂在原油中自由沉降速度名称原油温度，202530354050脱气无水原油原油粘度，MPas744128252422粗砂下降速度，cm/min7895.5202373400600细砂下降速度，cm/min13.715.066.583111143表3 密度2.65g/cm3的石英砂在脱气乳化原油中自由沉降速度名称原油温度，20253035404550脱气乳化原油原油粘度，MPas2616207414311169939737512粗砂下降速度，cm /min2.923.053.303.554.805.609.24表中原油中粗砂平均直径0.96mm，圆度0.685；细砂平均直径0.54mm，圆度为0.547。二、造成冲砂卡钻的原因及预防措施（一）井漏造成卡钻油层漏失是冲砂的难点 一方面是冲砂前循环不返水；另一方面是在冲砂过程中，被埋油层为负压层，造成地层吸水，致使出口不返水，或则少量返水，携砂能量下降，井筒悬浮的砂粒下降速度加快，很容易造成卡钻。针对以上情况，要采取以下预防措施：1、冲砂施工时，当冲至油层上界10米时应充分洗井，将油套环形空间的砂子返出地面，然后再冲开油层。2、若在冲砂过程中遇到负压层时，应将管柱上提至油层上界，并进行大排量洗井，待循环正常后方可冲砂；或者双泵冲砂。3、发生井漏时，应及时活动管柱，并将管柱上提至漏失段以上，大排量洗井，防止砂卡。4、必要情况下，采取暂堵措施，将漏失段用暂堵剂进行暂堵，然后进行冲砂作业施工。5、可采用捞砂泵捞砂工艺。（二）冲砂速度过快造成砂卡由于现场施工人员不按操作规程施工，盲目求快，在冲砂过程中，单根循环时间短，下放速度快，致使套管内的砂砾在换单根时快速下沉，造成砂卡。针对以上情况，要采取以下预防措施：1、换单根的时间要小于单根循环的时间，更换单根后，开泵循环正常方可下放管柱。2、连续冲砂5个单根后要充分洗井一周，防止油套环形空间悬浮砂过多。3、严格控制下放速度，加压吨位要合理。4、冲砂工具距离油层上界20m时，应控制下放速度，以小于0.3m/min为宜。5、对于出砂严重的井，更换单根前必须充分洗井，更换单根后下放速度不要过快，防止堵卡或憋泵。（三）冲砂过程中井喷处理不当造成砂卡在冲砂施工过程中，当油层冲开后，如果是高压层，套管出口排量大于进口排量，或有溢流发生，这时若处理不当就会卡钻。当发生井喷时，现场人员忙于防喷，而忽视了井内的管柱，致使套管内悬浮的砂不能返到地面，导致砂卡。1、当冲开油层后应充分洗井，使得环形空间的砂能及时返出井筒。2、油层冲开后，要认真观察井口进出口排量，若有溢流，则上提管柱至安全位置后进行大排量洗井，并用闸门控制进出口排量一致，控制井喷。如果要防喷，则用油管放喷，严禁从套管放喷。 （四）冲砂洗井不彻底且不及时起钻 按设计要求冲砂至一定深度后，要充分洗井，若不彻底，使部分砂留在套管内，若不及时起钻会造成砂卡。针对以上情况，要采取以下预防措施：1、冲砂至设计深度后应大排量洗井至全部砂返出地面。出口含砂量小于0.1视为冲砂合格。2、冲砂洗井后应立即上提管柱至安全位置。（五）其它原因造成砂卡 1、循环系统出现故障，停泵时没有及时上提管柱至砂面以上，而造成卡钻。2、动力或提升系统出现故障，没有采取相应的措施，而造成卡钻。3、对于出砂严重的井，在冲砂施工过程中没有采取相应的措施，而采用一般的砂操作规冲程施工，造成卡钻。针对以上情况，要采取以下预防措施：1、循环系统出现故障，停泵时应及时上提管柱至砂面以上，并反复活动管柱。2、机械动力或提升系统出现故障，必须保持正常循环，中途不得停泵。3、对于出砂严重的井，在冲砂施工过程中，一方面换单根前要充分洗井，下放单根的速度不宜太快；另一方面加大泵的排量，每小时不得小于30方，或者双泵冲砂，增大排量，加快洗井液的上返速度。三、目前冲砂作业的一些新工艺1、冲管冲砂用小于油管内径的小直径管柱，从油管内径冲砂，来解决由于地层出砂而造成砂卡的油水井施工。2、连续油管冲砂 一般用于水平井、大位移井冲砂施工。3、反冲砂冲砂工作液沿冲砂管与套管环形空间向下流动，冲击井底沉砂，冲散的砂子与冲砂工作液混合后，沿冲砂管返至地面。反冲砂的优点是携砂能力强，上返速度快，返砂时间短，不会造成卡管柱；缺点是冲砂液对砂子冲击力小，不易将砂子冲散。4、联合冲砂 这种冲砂管柱是在冲管下部15-20米处下一个分流器，用来改变液流通道。分流器上带有一个可在液力作用下张开的密封环，以便密封套管和冲管之间的环形空间。冲砂液从套管环形空间进入井内，经分流器改进下部冲砂管而将砂堵冲散，被冲散的砂子随同液体先从下部冲管与套管环形空间返至分流器，再进入上部冲砂管内，然后返至地面。其优点是增大了对砂堵的冲刺力，上