x4-油管内冲砂工艺技术处理砂堵事故的研究

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1、油管内冲砂工艺技术处理砂堵事故的研究武志学胡期旭蔡佳兴王改红摘要：在压裂生产过程当中，砂堵事故时有发生，通常采取用反冲憋压、上提下放活动管柱等措施进行处理，但是相对而言上述处理方法针对性差，作业风险大，安全系数低。针对现场作业中出现的砂堵事故，分析了井下管柱结构及研究管柱内砂粒在水动力条件下的运动特征，提出采用油管内冲砂工艺技术处理压裂砂堵卡钻事故。主题词：小直径管柱砂堵油管内冲砂前言长庆油田是典型的三低油气田，目前要想开发出具有工业价值的油气流，压裂改造是必经途径。而在压裂生产过程当中，砂堵事故时有发生，

2、而且大多都伴有封隔器不解封而卡钻的情况同时出现，通常采取用反冲憋压、上提下放活动管柱等措施进行处理。反冲憋压是最为快速、直接的解决方案；一旦反冲憋压失败后，活动钻具是目前最为常用的处理方法，处理该类井下事故，但安全性差，可能产生连锁事故，或者给后续工作带来事故隐患，造成更为复杂的井下事故或安全事故。因此找出一种更为安全、有效的工艺处理措施便显得尤为重要。针对现场作业中出现的砂堵事故，分析了井下管柱结构及研究管柱内砂粒在水动力条件下的运动特征，考虑了处理措施的可行性和安全性，提出采用油管内冲砂工艺技术处理砂堵

3、。1管柱砂堵卡钻因各种原因使大量支撑剂滞留于油管内，造成砂堵后，由于高压8的夯实作用和支撑剂自身重力作用，使得支撑剂沉积在油管和钻具腔内，使得地层与油管之间形成短路，封隔器腔内的压力无法外泄使得封隔器处于工作状态，胶皮不收缩而造成卡钻，这就加大了事故的处理难度。2常规处理方法2.1大排量反冲发现砂堵后应立即开启泵车建立循环进行反冲。若能循环通，砂堵随即解除；若能循环不通，钻具可以提动，便起钻清除油管内沉砂更换钻具进行下一步作业。2.2活动管柱发生砂堵后反冲不通，而且下封隔器又不解封造成卡钻，在设备载荷及井下

4、管柱强度许可的范围内，对管柱进行大力提拉活动，或者是快速下放冲击，通过上提下放反复活动管柱，使得封隔器胶皮收缩，以达到起钻、更换钻具的目的。3油管内冲砂工艺处理方法油管内冲砂工艺技术就是利用小直径管柱，在油管和小直径管柱内建立循环，利用水力循环冲洗将砂子带到地面，清除油管内砂子，是油套环空循环得以建立，封隔器内外压差消除解封，通过油管或者套管环空冲洗进行解卡。3.1连续油管冲砂将尺寸相匹配的连续油管下入油管内，建立循环通道，清除油管内砂子并实现封隔器解卡。和传统的冲砂作业相比，该工艺主要特点是作业过程中不停

5、泵，不接单根，可以连续下放管柱，针对性强，施工连续，安全系数高；但是目前来说，高昂的成本和施工费用，无法达到低成本施工运营8的实际生产需求。3.3常规小直径管柱冲砂将小直径管柱下人N80油管内，建立循环通道，清除油管内砂子并实现封隔器解卡。该工艺主要特点是冲砂、携带能力强，冲砂过程中的作业管柱安全系数高；施工费用低；可操作性高强；另外，地面控制操作简单，主要是采用对施工泵压和排量的控制。3.3.1小直径油管规范及性能表1小直径油管规范及性能[1]规格钢级管体壁厚(mm)管体内径(mm)管体外径(mm)节箍外

6、径（mm）内容积(L/m)重量(Kg/m)抗内压强度(MPa)抗外挤强度(MPa)最大下深（m）1.315H-403.3826.6433.4042.160.562.5048.850.13000通过借鉴江苏油田大量实施该工艺，证实表1中的小直径油管的物理性质均能满足油管内冲砂工艺技术的施工需要。3.3.2冲砂管柱结构管柱结构：小直径斜尖+小直径油管至井口+变扣接头3.3.3冲砂工作液建议采用清水加入一定剂量的水化剂作为冲砂工作液。4施工参数计算4.1石英砂的自由沉降速度计算球形砂粒在冲砂液中的沉降末速可用牛顿

7、一雷廷格公式[2]计算，其适用范围为雷诺数在500～105之间。8（1）Re（2）其中：-----球形颗粒的自由沉降速度，m/s;d------颗粒直径，m;------颗粒密度，g/cm3;------流体密度，g/cm3;g------重力加速度，9.81m/s2;D------压裂油管内径，m;-------冲砂小直径油管外径，m;------冲砂液体动力粘度，Pa·s;Re----雷诺系数。目前使用的支撑剂主要是长庆昌润石英砂其颗粒当量直径主要在0.425-0.850*10-3m之间，石英砂体积密度

8、实测值为1.62g/cm3,常温下（20℃）下水的密度是0.998g/cm3,粘度为1.002*10-3Pa·s，重力加速度为9.81m/s2，根据根据公式（1）计算出不同直径石英砂在静止清水中的自由沉降速度:表2密度2.63石英砂在清水中自由沉降速度当量直径mm自由沉降速度m/s当量直径mm自由沉降速度m/s0.4200.0827510.6750.1049060.4250.0832420.7000.106831