冲砂作业就是从油管或油套环空中,向井底注入高速流体来冲击砂堵,同时上返循环液体可将砂粒携带出来,进而达到解决油水井砂堵情况。在冲砂过程中,由于冲砂方式、施工人员操作不当、设备出现故障、地层漏失等原因造成冲散的砂子不能及时返出地面,正冲砂方式的冲击力较大,更易冲开砂堵,但由于油套环空横截面积大,导致液体上返速度比较小,携砂能力较弱,进而容易发生卡管事故,而反冲砂管柱下端安装喷头,液流返速快,同时解决了水平段冲砂不彻底的弊病。 

1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，可以为下步下入的其他管柱提供参考依据，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要下入的其他管柱，就需要冲砂施工。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，另一种是测试车软探砂面。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10～20KN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。起出探砂管柱后，还要复查丈量油管，进一步确认砂面深度。

2反冲砂

2.1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。冲砂液：具有一定的粘度，以保证有良好的携砂性能。具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止井喷和漏失。与油层配伍性好，不损害油层。来源广，经济适用。通常采用的冲砂液有油、水、乳化液等。为了防止污染油层，在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。

2.2 反冲砂的水力计算

反冲砂时为使携砂液将砂子带到地面，液流在油管内上返速度必须大于最大直径的砂粒在携砂液中的下沉速度，推荐速度比大于或等于2。

在固定排量下冲砂，井底砂粒返到地面的时间为：

式中  t_实———冲砂时井底砂粒返到地面的时间，min；

H———井深，m；

Q_泵———冲砂时实际泵入排量，m³/min；

A———冲砂工作液上返流动截面积，m²/min；

v_降———砂粒在静止冲砂工作液中的自由下沉速度，m/min。

2.3 反冲砂程序及技术要求

下冲砂管柱。当探砂面管柱具备冲砂条件时，可以用探砂面管柱直接冲砂，如探砂面管柱不具备冲砂条件，需下入冲砂管柱冲砂。连接反冲砂管线。套管一侧与水泥车用硬管线连接，中间接高压三通并安装两个闸门（其中一个旁通）；水龙带与土油池之间用一根油管连接，中间接高压三通并安装两个闸门（其中一个旁通），油管均用地锚固定。冲砂。当管柱探到砂面后上提3m，开泵循环，观察出口排量正常后缓慢下放管柱冲砂。冲砂时要尽量提高排量，保证把冲起的沉砂带到地面。冲砂时，应根据泵压、出口排量合理控制下放速度（1.0m/min；避免下放太快、加压过大，发生憋泵现象。换单根前，要大排量（不低于冲砂时的排量）循环冲洗15min以上。换单根速度要快（时间要求3～5min）；换好后，开泵循环正常，方可下放。连续冲下5个单根后，必须循环洗井一周以上，将井内冲散的沙子全部返出后，方可继续施工。冲砂施工中如果发现地层严重漏失，大量出砂或冲不下去等问题，应立即停止施工，将油管上提至原砂面以上30m，保持洗井，分析原因后，再行施工。冲砂结束后，静候沉砂3h，连探三次管柱悬重下降10～20KN，与人工井底（灰面）或设计深度误差在0.3～0.5m，为合格。冲砂深度必须达到设计要求。司钻、井口操作业人员、泵车各岗位密切配合，根据泵压、出口排量来控制下放速度。水泥车发生故障需停泵处理时，应上提管柱至原始砂面10m以上，上下反复活动管柱；修井机发生故障时，必须保持正常循环，直至出口液体含砂量小于0.1％，再持续循环1h以上，方可停泵。

3 反冲砂配套施工

3.1 HTSH1-14液压封井器

主要技术参数及使用范围：密封最大工作压力：2000psi（14MPa）；最大承载负荷；0t

；活塞最大行程：120mm；液缸最大工作压力：≤15MPa；钢件最小通径： 120mm；胶筒通径：110mm；适用管柱尺寸： 31/2〞；适用井口类型：350/600法兰。注意事项：（1）连接封井器时，应在平面上水平进行，不得垂直组装，以免压紧活塞从液缸内脱出。（2）在平稳调整胶筒的预紧力时，确保压紧活塞位于液缸内的上死点，并处于自由状态，压紧活塞除承受预紧力外，不得承受其它任何负荷。（3）连接时钢圈应涂上黄油，死扣应加高压密封胶带，封井器与四通平面的间隙要一致，连接螺栓锁紧度要相同。（4）起下油管，操作要平稳，不得猛刮猛顿液压封井器。（5）液缸内的压力应严格控制在额定的压力范围内，施工的油套环空压力不得超过规定的最大值（静压14MPa）。（6）每使用完一口井，应对液压封井器进行详细检查，特别是密封胶筒、手动油泵、液压管线及各密封部位，在胶筒内密封面，有严重损伤时，应及时更换；使用完后，应对封井器进行清洗保养，把其上的油泥清洗干净后，在连接螺栓丝扣和钢圈处涂上黄油，以便再用。

3.2水龙带

施工过程中，水龙带最高工作压力不得超过额定工作压力的70%，经修复的水龙带不得超过额定工作压力的50%。严禁水龙带充当放喷管线使用。使用水龙带连接进站管线时，水龙带长度不得超过5米。水龙带的一端要安装泄压装置，避免在卸水龙带时压力无法释放，造成意外事故的发生。反冲砂时，水龙带与土油池之间要用一根油管连接，中间接高压三通并安装两个闸门，油管用地矛固定。冬季施工使用完毕后，要排尽水龙带内的存水，避免冻伤或结冰堵塞。

3.3 水龙头

水龙头由固定和转动两部分组成。使用时固定部分与提升大钩相连，悬吊井下管柱，活动部分与方钻杆相连接并能随同钻杆和井下管柱一同转动。在使用过程中应注意水龙头的盘根不可上得过紧或过松，水龙头外壳里应经常保持适量的机油，以保证良好的润滑和冷却。

3.4 地面管汇

地面管线丝扣涂铅油并上紧；对地面管汇进行试压21MPa，10min压降不大于0.7MPa为合格；闸门开关灵活；出口用120°钢制锻造弯头。估算一下用反冲砂的一年的经济效益，以一年冲砂90口井，一口井用反冲砂节约4个小时，水泥车一个台班2300元计算，一年下来，就是4×90×2300÷8=10（万元）；每口井节约的4个小时用于生产原油，按照节约4小时能够生产0.5m³原油计算，一年下来，就是0.5×90＝45 m³，提高了产量；每年因为反冲砂节约出来的时间，可以多作业6口井，按照每口三万元作业费用计算，每年又可多盈利18万元；每年因冲砂卡管柱造成大修的井不少于2-3口，每口大修井按照30－40万元计算，每年节约作业费用过百万元，这样就避免了事故的发生，节约了更多的成本，创造了更大的利润。

4 连续油管冲砂技术

连续油管冲砂技术主要有３种方式：连续油管配套普通油管正循环连续冲砂、连续油管正循环连续冲砂、同心连续油管正循环连续冲砂。其工艺技术原理主要是通过连续油管与普通油管、套管或连续油管本身建立循环通道，实现水平井的连续冲砂，配套冲砂工具主要为旋转射流冲砂器以及水力射流泵（同心连续油管配套应用）。主要技术特点：实现水平井连续不停泵冲砂，冲砂效率高，尤其是配套水力射流泵冲砂，水力射流在井底返排液入口附近形成负压，易提高返排液流速，促进返排，进一步提高水平井段冲砂洗井效果；但连续油管冲砂技术由于配套连续油管，成本过高，对井场、道路条件要求苛刻，井眼轨迹复杂井冲砂管柱下入过程中易发生管柱卡钻，甚至锁死、压折，影响了技术现场的推广应用，目前国内外油田主要以试验为主。

5井下液流换向旋转射流反循环连续冲砂技术

工艺技术原理：配套专用洗井井口、反洗井阀、工作筒、液流转向器、皮碗封隔器、旋转射流冲砂器等井下工具。冲砂洗井时，由油套环空泵入冲砂洗井液，洗井液经转向皮碗封隔器转向后，进入皮碗封隔器以下油管内，流经旋转射流冲砂器后，在水平井段形成旋转水射流，冲击、搅拌悬浮水平段井筒内的积砂；返排液在一定返排流速条件下，携带悬浮砂粒从油套环空返排，流经转向皮碗封隔器后，液流再次转向进入到转向皮碗封隔器上油管柱内继续向井口方向返排，在井口附近，通过反洗阀后，返排液由油管转向进入油管与工作筒环空，返排至地面。在冲砂洗井过程中，井口接油管单根时，在反洗阀作用下，通过改变返排液液流方向实现不停泵连续冲砂洗井，有效提高了井筒冲砂效率。工艺技术特点：冲砂效率高，水平井段旋转射流冲击力大，产生湍流流态促进砂粒悬浮返排；但是在长水平段井筒冲砂洗井时，由于返排流速低，返排液在返排过程中，由于垂向距离短，悬浮砂粒在重力作用下容易发生二次沉积，形成新的砂桥，一定程度上降低了冲砂效果，严重时在大斜度井段的二次积砂可能导致卡钻风险。

6 水平井冲砂存在的问题

用常规水力冲砂技术解决水平井砂害, 通常会遇到以下几个难题: 一是冲砂管柱下放、上提过程中遇阻, 冲砂管柱地面显示交替载荷变化大, 难以判断井下状况; 二是冲完一根管柱停泵接单根过程中, 砂上返过程中易在井斜大的部位重新堆积, 造成砂卡堵的现象, 严重的引起油井大修; 三是采用常规冲砂笔尖, 冲砂管柱进入水平段后, 冲砂液易在流动阻力小的上部形成循环通道, 下部的砂床难以清理干净; 四是老油区的地层压力普遍较低,水平井的油层裸露面积又大, 水力冲砂过程中冲砂液携砂漏入地层, 无法将砂子带出井筒, 油井投产后漏入地层的砂子随产液重新进入井筒, 不但造成反复冲砂, 而且冲砂液的漏失会造成储层伤害。

参考文献

[1] 水平井钻冲砂工具的研制与应用[J]. 王国壮,王排营,李淑平.内蒙古石油化工.2016(10)