大斜度、水平井井筒清洗技術(shù)探討-展示頁
2024-08-25 18:48本頁面
【正文】 過對(duì)比HPAM（聚丙烯酰胺）、CMC、胍膠等高分子化合物增粘效果與使用濃度的關(guān)系，篩選出HPAM和胍膠作為增粘劑，效果較好。圖3 增粘劑質(zhì)量濃度與砂粒平均沉降速度關(guān)系（二）沖砂使用的攜砂液配方研究從以上井筒內(nèi)固液相流動(dòng)規(guī)律的研究可以看出，大斜度、水平井段沖砂的特點(diǎn)：一是沖砂液粘度越大，沙粒沉降速度變慢，形成二次沉砂及砂床的時(shí)間延長(zhǎng)；二是提高排量并不能明顯提高攜砂能力，但可以使砂粒在井筒中返出的時(shí)間縮短；三是部分水平井能量不足，高排量導(dǎo)致井底壓力升高而漏失，低排量難于返出地面，既難于完成沖砂，同時(shí)又污染地層。 s 時(shí) ,砂粒平均沉降速度僅為0. 146 cm ③ 當(dāng)沖砂液粘度增大到某一值時(shí) ,砂粒平均沉降速度會(huì)變得很小。從圖 3 可以看出: ① 隨著增粘劑質(zhì)量濃度的增加即沖砂液粘度增大 ,砂粒平均沉降速度逐漸下降。表2為采用兩種不同增粘劑所配溶液的砂粒沉降實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Cd —阻力系數(shù)，,取決于雷諾數(shù)據(jù)；ds —球形砂粒直徑，mm；ρl —沖砂液密度，g/cm3；ρ s—砂粒密度，g/cm 3；μ—沖砂液粘度，；g —重力加速度，m/s2。 在層條件下( Re 1) , Cd =3π/Re；過渡流條件下(1 Re 500) , 。砂粒在沉降運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)阻力、重力和浮力達(dá)到平衡時(shí)，砂粒下沉速度不再增加，稱其為沉末速度。表1 流水?dāng)y砂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 就某一油田或某口井而言，井筒沉砂粒徑大小不是人為能改變的。由于形狀的不規(guī)則，在流體中自由沉降時(shí)的阻力系數(shù)比規(guī)則顆粒要大，并且其在沉降過程中還伴有水平方向的漂移運(yùn)動(dòng)，在相同情況下比規(guī)則的顆粒（如壓裂充填的石英砂）沉降末速要小。但根據(jù)國(guó)內(nèi)一些油田的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)實(shí)、 經(jīng)濟(jì)、 有效的方法還是從改善沖砂液的性能入手，也就是說水平井沖砂要解決的關(guān)鍵技術(shù)是沖砂液懸浮和攜帶能力。圖2 反循環(huán)沖砂水平段油管內(nèi)砂粒分布圖從上面分析可以看出 ,水平井實(shí)施沖砂作業(yè) ,沖砂液排量大小已不是決定沖砂效果的主要因素。 的夾角 ,也就是說 ,如果沖砂液粘度太低 ,對(duì)砂粒沒有足夠的懸浮能力 ,井底被沖起的砂粒在運(yùn)移很短距離后便再次沉積形成砂丘(或砂床) ,很容易出現(xiàn)砂堵或砂卡管柱現(xiàn)象。圖1 直井、水平井沖砂過程砂粒運(yùn)移示意圖水平井與直井的區(qū)別在水平井段 ,圖1 是水平井沖砂時(shí)砂粒在水平段運(yùn)移示意圖。因此這決定了大斜度井、水平井的井筒清洗技術(shù)與直井有所區(qū)別，必須采取合理的沖砂方式，才能達(dá)到高效、安全的沖砂目的。由于井筒斜度大，沉砂在運(yùn)動(dòng)過程中的垂直下落距離短，在重力作用下一旦上返速度達(dá)不到要求或循環(huán)不充分，很快就緊貼套管壁堆積，形成很長(zhǎng)一段砂床。本文針對(duì)大斜度井、水平井的清潔工藝存在技術(shù)難題作針對(duì)性的研究。水力沖砂工藝適用于能建立循環(huán)的井，清潔效果好，應(yīng)用比較普遍。大斜度、水平井井筒清洗技術(shù)探討 大斜度井、水平井和一般直井一樣，在試油工藝及開發(fā)中，井下不可避免會(huì)出現(xiàn)出砂問題，為此就必須采取井筒清洗技術(shù)，才能恢復(fù)井下正常。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的清砂工藝主要有水力沖砂和機(jī)械撈砂兩種方式。機(jī)械撈砂工藝不但適宜于能建立循環(huán)的井，也可用于嚴(yán)重漏失的井（負(fù)壓井），它是利用抽吸的原理，因此也叫負(fù)壓撈砂，但效率要小于水力沖砂，因此它主要用在漏失井較多。第一節(jié) 水力沖砂工藝的研究水平井清洗技術(shù)難點(diǎn)主要有兩個(gè)方面：一是清洗不徹底、二是極容易卡鉆。如果沉砂堆積過多，則發(fā)生砂埋卡鉆或粘附卡鉆。一、水平井沖砂的水力學(xué)分析（一）水平井井筒內(nèi)固—液兩相流流動(dòng)規(guī)律的分析為了更加直觀地了解水平井井筒清潔技術(shù)，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供可靠的參考依據(jù)，有必要在攜砂液、固體顆粒在水平段的運(yùn)動(dòng)方式和沉降規(guī)律等方面進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)。水平井沖砂時(shí) ,在水平段沖砂液上返流動(dòng)方向與砂粒自由沉降方向不在一條線上 ,砂粒沉降方向始終指向套管內(nèi)壁底側(cè) ,與沖砂液流動(dòng)方向成近乎 90176。圖 2 為低粘度沖砂液、 反循環(huán)沖砂時(shí)水平井段油管內(nèi)砂粒沉降分布示意圖。要解決水平井沖砂問題 ,一是提高沖砂液的懸浮和攜帶能力；二是干擾和破壞砂丘(或砂床)形成，即阻止砂粒在水平井段的二次沉積。產(chǎn)層所產(chǎn)出的地層砂(固體顆粒)，大都是不規(guī)則的。砂粒在流動(dòng)液體中的沉降速度受粒徑大小、 形狀、 液體流速、 液體粘度等多種因素的影響，表 1 為砂粒在流動(dòng)清水中的沉降實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。從表 1 可以看出，水流速度增加，砂粒沉降速度有所下降 。球形顆粒在液體中的沉降速度與顆粒在液體中所受的重力、 浮力、 阻力有關(guān)，當(dāng)顆粒沉降速度穩(wěn)定后，顆粒所受阻力 F為重力W 減去浮力 T ，即：F = W T ………………………………………………………（1）
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