盘锦广拓石油技术有限公司

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超深井压裂砂返排

深井及水平井的压裂砂返排作业存在的技术难题


随着油田开发不断进行,深层致密岩性油气藏、页岩油气藏等低渗油气藏采取压裂投产的井越来越多,特别是深井、水平井压裂后压裂砂的返排作业也日益增多,因此,油井压裂后的冲砂作业,已成为压裂井产能恢复的必要手段。

1、对于深井直井,由于冲砂作业过程中接续油管时冲砂液的间断,致使沙粒不能连续上升,通常依靠增加冲砂液排量,但受设备能力限制,冲砂作业效率很低,甚至根本冲不出,使作业失败,更有甚者造成砂埋管柱事故;

2、大斜度井、水平井压裂后的冲砂作业难度更大,主要体现在以下几方面:

      (1)在水平井冲砂时,砂粒上返过程中,容易在井斜60°附近区域重新堆积,造成砂堵的现象;

(2)井斜超过60°后,井筒内沉积砂粒呈砂床状态,常规冲砂技术冲砂效率很低,甚至难以将砂冲出;尤其是深井和常水平井段油井冲砂难度更大;

(3)井内管柱贴近井壁低边,管柱受“钟摆力”和摩擦面积大的双重作用,更易形成砂卡;

(4)在水平段,冲洗液环空流速偏差很大,地层砂不易被冲起和清除干净;

因此,目前许多深井、水平井压裂后冲砂作业难以实施,严重影响了此类油井产能的发挥。

为了解决这一难题,国内外冲砂管柱大多选择连续油管,反冲砂作业方式,但是我国连续油管依赖进口,费用高昂,操作繁琐,由于连续油管本身规格及材质,连续管下入到一定位置还会产生自锁,不能满足水平段较长的水平井、超深井及结构复杂井的冲砂要求。为此,我公司研发了一种实现连续冲砂作业技术,即达到连接冲砂管柱过程中,冲砂液循环不停泵,并通过冲砂方式优选、冲砂工具合理配备、冲砂工艺参数优化设计和施工作业的监督,不仅实现连续正反冲砂一体化作业,大大提高了作业效率,还避免了砂卡管柱的作业风险,为压裂砂的快速返排、快速复产提供了技术保障。


连续、正反一体化冲砂技术特点


1设计:利用优化的研究成果,可根据冲砂的施工目的,油井的类型(油井的井斜角度),井深,砂粒直径等进行设计。确定冲砂方式(连续正冲砂/连续反冲砂),优化冲砂管柱结构,设置相应的前端冲砂器具,确定冲砂工艺参数和施工程序,使冲砂作业有坚实的理论依据。

2高效:根据不同油井设计的施工工艺参数,在确保冲砂液有效携砂上返的前提下,有效地提高各项操作环节的冲砂工艺参数,大大提高了冲砂效率。

3、安全:根据油井的施工设计,在冲砂液有效携砂的前提下,充分发挥装置自身潜力和地面泵车能力,不仅确保了自身装置的安全性能,同时也确保了连续冲砂作业的施工安全。

4、具有自主的知识产权:我公司于2006年自主研发了《水平井连续反冲砂装置》,已取得国家实用新型专利,专利号:ZL200620153591.7。多年来我公司陆续与国内两大石油院校合作,3位博士、5位研究生及10多位研发人员共同参与研发,耗资300余万元,对压裂后的深井、水平井的冲砂规律进行更深入研究,找出砂粒沉降速度计算方法,从而针对各类油井进行施工参数设计,同时,对相关配套装置及工器具进行了研发设计,满足各类油井冲砂施工工艺要求。并于2011年9月申报国家发明专利,2014年获得授权,《油井连续、正反一体化冲砂装置》申请(专利)号201110289849.1。


现场应用情况


辽河油田深井及水平井压裂后,使用油井连续、正反一体化冲砂装置返排压裂砂施工案例:


① 马古XX井,人工井底4548m,最大井斜36°26′,冲砂井段4500.17m-4548m;

 下探砂管柱带入φ73mm笔尖,遇阻深度H:4500.17m,连续探砂三次,深度不变。用ρ:1.0g/cm³清水常规正、反循环冲砂,P:7MPa/Ⅳ,无进尺,井筒内砂子无法返出到地面。

2013年11月1日,使用超深水平井连续、正反一体化冲砂装置进行冲砂作业。

11:00  超深水平井连续、正反一体化冲砂装置安装完毕,开始连续冲砂作业。泵车700型×2,P:13Mpa,ρ:1.0g/cm³清水。

12:10  出口开始返液,在遇阻深度H:4500.17m位置缓慢下放冲砂管柱进行冲砂。

13:10  冲砂至人工井底H:4548m,进行洗井,P:13Mpa,漏失量约Q:﹤15m³/h,开始少量返砂。

17:00  出口持续返清水,无砂,P:13Mpa,漏失量约Q:3m³/h。

17:40  充分循环至进出口液性一致,停泵,返砂约0.42m³。上提管柱25根,卸特制自封井口及冲砂工具,施工完毕,冲砂井段:4500.17m-4548m。


② 马古XX井,人工井底4509m,最大井斜32.08°,冲砂井段4477m-4509m;

2014年1月25日,使用超深水平井连续、正反一体化冲砂装置进行冲砂作业,冲砂管柱前端带有正冲砂器。

10:40用ρ=1g/cm³清水45m³开始连续正冲砂,700型泵车*2,排量:40m³/h泵压:12Mpa。

11:30冲砂至人工井底4509m处后开始洗井。

15:00出口开始反压裂砂,

21:00洗井完毕,返压裂砂约0.2 m³,冲砂井段:4477m-4509m;


③ 热XX井,人工井底3178m,水平段长90m,冲砂井段3118.94m-3178m;

2014年3月3日使用超深水平井连续、正反一体化冲砂装置进行冲砂作业。冲砂管柱前端带有水平井反冲砂器。

11:00 到达施工井现场,安装超深水平井连续、正反一体化冲砂装置;

12:30 ρ=1g/cm³清水反洗井至出口反液排量:35m³/h,泵压:3 Mpa,漏失量约3m³/h;

13:20 遇阻位置3118.94m冲砂至3130m开始大量反压裂砂;

14:40 冲砂至人工井底3178m,冲砂期间返砂量逐渐减少,开始洗井,排量:35m³/h,泵压:3 Mpa,漏失量约3 m³/h;

17:00 洗井完毕,反压裂砂约0.5 m³冲砂井段3118.94m-3178m。

17:40 充分循环至进出口液性一致,停泵,返砂约0.3m³。上提管柱25根,卸特制自封井口及冲砂工具,施工完毕,冲砂井段:4500.17m-4548m。


2009-2013年12月在辽河油田水平井、结构复杂井、漏失井及深井现场施工500余井次(钻灰60余井次,漏失井40于井次),冲砂合格率达到100%。通过多年来现场施工实践,证明了《油井连续、正反一体化冲砂》技术满足了水平井、结构复杂井、漏失井及深井的冲砂工艺要求。接冲砂管柱时不停泵,避免了砂卡管柱的作业风险,有效地保证了井下安全,为压裂砂的快速返排、快速复产提供了技术保障;接冲砂管柱时井口不喷溅,极大的改善了作业工人的操作环境;减少喷溅的同时也避免了对环境的污染。



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