小直径油管冲砂的原理
油井冲砂工艺
油井冲砂工艺?冲砂工艺一、油、水井出砂的危害油井出砂后，如果井内的液流不能将出砂全部带至地面，井内砂子逐渐沉淀，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流动阻力，使油井减产甚至停产，同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故。
因此，必须采取措施清除积砂，通常采取水力冲砂和机械捞砂，本节重点介绍水力冲砂。
二、水力冲砂原理水力冲砂就是用高速流动的液体将井底砂堵冲散，并借用液流循环上返的携带能力，将冲散的砂子带出地面，从而清除井底的积砂，恢复与提高油井的产量或注水井的注入量。
三、冲砂液的性能要求冲砂液的要求与选用：冲砂液指进行冲砂时所采用的液体。
一般常用的冲砂液有原油、泥浆、清水、乳化液、气化液等。
对冲砂液的性能有如下要求：1.具有一定的粘度，以保证有良好的携带能力；2.具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止冲砂过程中造成井喷；3.性能要稳定，不损害油（气）层，能保护油（气）层的渗透性能；4.在满足上述各要求的条件下，应尽量采用来源广，价格便宜的冲砂液。
四、冲砂方式常用的冲砂方式分为正冲、反冲、正反冲、负压冲。
１.正冲砂：指冲砂液沿着油管（冲砂管）向下流动，在流出油管口时，以较高的流速冲散砂堵，被冲散的砂子与冲砂液混合一起沿着油管与套管的环形空间返至地面的冲砂方法。
优点：液体对井底的冲力较大，能将较大、较硬的沉砂冲起，冲砂速度快。
缺点：由于环形空间较大，液体上返速度较慢，携砂能力弱。
２.反冲砂：指冲砂液由套管与冲砂管的环形空间进入冲刺砂堵，而被冲起的泥砂与冲砂液混合后沿冲砂管上返到地面的冲砂方式。
优点：流体在油管内流速快，携砂能力强。
缺点：液体对井底的冲力弱，冲砂速度慢；同时因油管内径小，宜造成管内砂堵。
３.正反冲砂：就是先用正冲的方式冲散砂堵，并使砂子处于悬浮状态；然后，迅速改用反冲方式，进行反冲洗，将冲散的泥砂从冲砂管内冲出。
优点：集中了正、反冲的所有优点。
缺点：油管内径小，宜造成砂堵。
４.负压冲砂：又称混气冲砂，就是把水泥车和压风机在井口并联，将它们分别打出的泡沫液和气体在三通处混合后打入井内形成密度较小的泡沫，从而使井筒液柱压力低于地层压力，达到漏失井段后不污染油层，且有一定排液解堵作用的目的。
冲砂工艺技术讲解
一、概
1、地质因素：
述
（一）井筒沉砂原因
（1）地层胶结疏松时，地层流体在生产压差作用下向井眼方向渗流，
致使岩石颗粒间的胶结力不断消弱，地层结构破坏引起出砂。流体密
度粘度越高、含气量越大，流动阻力越大，就越容易出砂。地层疏松
与否主要取决于岩石颗粒间胶结力的强弱，胶结强度与胶结物的种类、
数量及胶结方式有关。容易出砂的地层主要是接触胶结，胶结物数量
大而产生漏失，严重时会无法进行循环，因此常采用气化液冲
砂（又称混气冲砂）。 （3）气化液的液体可采用原油或清水。气化液冲砂的实质在 于降低冲砂液的密度，从而降低液柱对井底产生的回压，以减 少或防止漏失。气化液是技术
4、气化液冲砂： （4）气化液冲砂时，压风机与水泥车并联。要先开水泥车， 后开压风机，使泵不受气体影响，保证上水正常。压风机出口 与水泥车之间要装单流阀，以防液体倒流。接单根前要先停压
四、特殊井冲砂技术
（一）水平井冲砂技术： 1、冲砂特点
1）油层砂粒更易进入井筒，形成长井段的“砂床”，严重时砂 堵井眼。 2）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，管柱摩阻大。 3）冲起的砂粒在造斜段和水平段容易再次沉积。
4）修井液环空流速偏差很大，井眼低边的流速很低，携砂能力
一、概
地层出砂规律
述
1、未胶结地层：未胶结地层中没有有效的胶结物，地层的聚集主 要依靠很小的流体束缚力及周围环境圈闭的压实力。这类地层一旦 开井投产便立即开始长时间连续出砂，且地层产出液含砂量基本保 持稳定。尽管累积出砂量越来越大，但套管周围不会出现地层空穴， 只是地层越来越疏松。 2、弱胶结地层：弱胶结地层胶结物数量少，胶结力弱，地层强度 较低。油水井投产后，炮孔附近地层砂砾逐渐剥落，进而发展形成 洞穴。如不及早加以控制，极易造成油层砂埋、油管砂堵及渗透率 降低、产量下降。这类地层产出液含砂量变化较大，甚至每天都不 一样，时多时少。 随着产层压力递减，作用在承载骨架颗粒上的负荷逐渐增加， 出砂情况会日趋严重。任其发展，有可能造成地层坍塌、盖层下沉、 套管损坏、油水井报废的严重后果。
井下作业冲砂工艺技术
2020年4月
井下特种作业公司试油测试大队
提纲
一、前言 二、冲砂工艺介绍 三、正循环冲砂介绍 四、反循环冲砂介绍 五、正、反循环冲砂 六、冲砂水力介绍 七、冲砂施工步骤及注意事项 八、特殊井冲砂 九、稠油井冲砂
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一、前 言
• 冲砂的原因： • 1、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
井下特种作业公司试油测试大队
冲管冲砂：
所谓冲管冲砂，就是用小直径的管子下入油管内冲砂，如 小直径连续油管，以清除砂堵。其优点是操作轻便，不拆井口， 不动油管，可以冲砂至人工井底。
其他冲砂方式还有泡沫冲砂、连续装置冲砂等。
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冲砂液
冲砂液指的是进行冲砂时所采用的液体。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。一般油井用原油或水做冲砂工作液，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。选择冲砂液有一定的标准。 （1）具有一定的粘度，以保证有良好的携砂性能。 （2）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。 （3）与油层配伍性好，不损害油层。 （4）来源广，不损害油层。
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一、前 言
（一）井筒沉砂原因
1、地质因素：
（1）地层胶结疏松时，地层流体在生产压差作用下向井眼方向渗流， 致使岩石颗粒间的胶结力不断消弱，地层结构破坏引起出砂。流体密 度粘度越高、含气量越大，流动阻力越大，就越容易出砂。地层疏松 与否主要取决于岩石颗粒间胶结力的强弱，胶结强度与胶结物的种类、 数量及胶结方式有关。容易出砂的地层主要是接触胶结，胶结物数量 少，而且泥质较多。
清砂方法及操作注意事项
三、操作方法
（一）冲砂准备 1．按标准编写施工设计，并对施工人员进行技术 交底。 2．选好冲砂操作所需要的工具、用具和设备，并 检查所用工具、用具和设备的技术性能。 3．测量冲砂工具，并绘制草图。 4．按照施工设计要求备足冲砂所用的冲砂液。 5. 准备好进、出液罐及沉砂池。 6．连接好地面管线，并固定牢固。 7．检查好提升系统，保证冲砂过程中提升系统能 正常工作。
7、冲砂时不得中途停泵，若泵车发生故障或其它 原因不能连续冲砂时，上提油管到原始砂面以上 30m，并反复活动。 8、若发现有明显漏失或地层大量出砂时，必须采 取相应措施。 9、高压自喷井冲砂时要控制出口排量，防止井喷。 10、冲砂至设计深度后，要大排量循环，当出口 含砂量小于0.2%时为止。然后上提管柱至原砂面 以上20m，沉降4h后复探砂面，记录深度。
案例3 冲砂时管柱上行，现场处理正 确，避免了一场事故
1994年4月，在齐108-20 -2井执行套管 补贴作业，先后完成了套管通径修整、破损 点的验窜及套管补贴工序后，进行最后一道 工序—冲砂。施工中从砂面410 m处开始冲， 冲至480 m时突然，冲砂管柱自动上行，从 游动滑车侧面冲向天车，现场指挥者立即命 令水泥车停泵，自动上行的管柱才停止下来， 并缓慢向下回落，砸开出口管线，弯头部位 全部被砂子堵死。
案例分析：
因该井套管损坏，井内的砂子颗粒大小 不一，同时伴有鹅卵石，采用的冲砂液为高 粘度的CMC。当冲砂液携带大块鹅卵石向地 面返出时，途经套管出口连接处的弯头部位， 因其直径小，致使鹅卵石堆积于弯头处，堵 死出口，井内产生高压，而泵工又没有及时 发现泵压增大，造成冲砂管自动上行。
套管丢手内小油管冲砂扶正工具的研制与应用
在 出砂井 大修 作业 过 程 中， 对 丢手 分 采 管 柱 针 砂 卡 的情 况 ， 往 很 难 通 过 一 次 性 震 击 解 卡 捞 出 。 往 为此， 需要 对丢 手管 柱 内部进 行 冲 砂 及后 续 切 割 打
捞 作 业 。 由 于 丢 手 顶 部 尺 寸 小 （ 径 ￣ ５ｍｍ， 外 ９ 内径
关 键 词 ： 采 管 柱 ； 油 管 ； 砂 ； 正 器 分 小 冲 扶 中 图 分 类 号 ：Ｔ ９４ ９３ Ｅ ３．０ 文献标 识码 ： Ｂ ’
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冲(填)砂施工作业操作规程及注意事项
中国石油
填砂操作
一次填砂 1、现场测量填砂液密度、粘度、用量、符 合设计要求。 2、连接好正填砂施工管线。进口管线试压 25MPa，5min不刺不漏为合格。 3、启动两台泵车，循环至泵工作正常。 4、一台泵车用刺枪供水将砂罐内砂子刺起 来，另一台泵车将砂罐内混砂液以 500L/min～700L/min的排量从油管泵入井 内。供水刺砂过程中控制混砂比在40%以 下。 5、当泵入一倍井内油管内容积的混砂液， 填砂泵车适当减少排量。以300L/min～ 500L/min的排量继续泵入混砂液。 6、当设计所需砂量全部泵入后，以 200L/min～300L/min的排量顶替一倍井内 油管内容积的填砂液，停泵。 7、卸开井口，间歇上提下放10m以上管柱 活动沉砂6h以上。 8、加深油管探砂面，符合设计要求即可。
中国石油
正冲砂
气化液冲砂
反冲砂
冲砂方式
大排量冲砂
正反冲砂
冲管冲砂
中国石油
各种冲砂方式的特点
冲砂液自油管进入，冲出的地层砂在冲 砂液的携带下从套管返出地面的冲砂方 式。特点：优点是冲击力强，容易冲散 地层砂，缺点是冲砂液的携砂能力弱， 地层砂不易被带出地面。
正冲砂
反冲砂
冲砂液自套管进入，冲出的地层砂在 冲砂液的携带下从油管返出地面的冲 砂方式。特点：优点是冲砂液的携砂 能力强，地层砂易被带出地面，缺点 是冲击力弱，不容易冲散地层砂。
中国石油
冲砂操作
1、将冲砂笔尖接在下井第一根油管底 部，下入井内。下油管5根后，在井口 装好自封封井器。 2、将冲砂弯头及水龙带连接在欲下井 油管第一根上，并吊起与井内油管连接 好。 3、接好冲砂施工管线后，循环洗井， 观察水泥车压力表及排量的变化情况。 返出正常后缓慢加深管柱，同时用水泥 车向井内泵入冲砂液。如有进尺则以 0.5m/min的速度缓慢均匀加深管柱。
井下作业技术油井冲砂填砂课件
冲砂填砂过程中，必须注意观察设备运行情况， 04 发现异常情况及时处理，避免设备损坏或人员伤
亡。
成功案例分析
案例一：某油田采用冲砂填 砂技术，提高了油井产量， 降低了生产成本
案例二：某油田采用冲砂填 砂技术，解决了油井堵塞问 题，提高了油井生产效率
案例三：某油田采用冲砂填 砂技术，降低了油井维护成 本，提高了油井使用寿命
04
20世纪80年代，中国自主 研发冲砂填砂技术
冲砂填砂技术的工作原理
冲砂：利用高压水流将油井中的砂粒冲走，提高油井 的产量
填砂：将砂粒填充到油井中，提高油井的稳定性和密 封性
工作原理：利用高压水流将油井中的砂粒冲走，同时 将砂粒填充到油井中，提高油井的产量和稳定性
适用范围：适用于油井产量低、砂粒堵塞严重的情况
环保性能提升：采用环保材料 和工艺，减少对环境的影响
效率提高：采用高效冲砂填 砂设备，提高作业效率
安全性提升：采用安全防护 措施，降低作业风险
地下水开发： 用于地下水开 发中的冲砂填 砂作业，提高 地下水开采量
环保工程：用 于环保工程中 的冲砂填砂作 业，治理地下 水污染问题
冲砂填砂技术的发展历程
01
19世纪末，美国开始使用 冲砂填砂技术
02
20世纪初，冲砂填砂技术 在欧洲得到推广
03
20世纪50年代，中国开始 引进冲砂填砂技术
05
21世纪初，冲砂填砂技术 得到广泛应用，成为油井作 业的重要技术之一
04
确定操作流程：制定详细的操作流程，确保操作安全、高效
冲砂填砂技术的操作步骤
01
准备冲砂填砂 设备，包括冲 砂枪、填砂泵、
压力表等。
02
连接冲砂填砂 设备，确保设 备连接正确，
油井冲砂工艺
三、冲砂液的性能要求
冲砂液的要求与选用： 冲砂液指进行冲砂时所采用的液体。一般常用的冲砂液有原油、泥浆、清水、乳化液、气化液等。对冲砂液的性能有如下要求：
1.具有一定的粘度，以保证有良好的携带能力；
2.具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止冲砂过程中造成井喷；
４.每冲完一单根油管（钻杆）后，要循环洗井l0min以上；
５.停泵加单根，开泵冲砂施工按上述要求重复接单根冲砂，直到人工井底或设计冲砂深度。
６.大排量洗井至出口无砂，含砂量小于3‰。
７.出砂严重井、防砂措施井应观察砂面。上提冲砂管柱至射孔井段以上30m，停泵4h，复探砂面观察地层出砂情况，探井底误差小于2‰为合格，记录深度。
缺点：工艺相对复杂、压力较高、易发生井喷。
五、操作步骤（以正冲为例）
１.将冲砂斜尖（或刮刀钻头）接在将下井第一根管柱的底部，并上紧。
２.下管柱至油层顶界以上30m时，下放速度小于5m/min，至预计砂面位置悬重下降10～20kN，认为遇砂面，连探两次。
３.上提管柱至砂面以上5m开泵冲洗，排量大于350L/min，进出口平衡，循环正常后边用转盘转动管柱边均匀缓慢下放。
3.性能要稳定，不损害油（气）层，能保护油（气）层的渗透性能；
4.在满足上述各要求的条件下，应尽量采用来源广，价格便宜的冲砂液。
四、冲砂方式
常用的冲砂方式分为正冲、反冲、正反冲、负压冲。
１.正冲砂：指冲砂液沿着油管（冲砂管）向下流动，在流出油管口时，以较高的流速冲散砂堵，被冲散的砂子与冲砂液混合一起沿着油管与套管的环形空间返至地面的冲砂方法。 优点：液体对井底的冲力较大，能将较大、较硬的沉砂冲起，冲砂速度快。
３.正反冲砂 ：就是先用正冲的方式冲散砂堵，并使砂子处于悬浮状态；然后，迅速改用反冲方式，进行反冲洗，将冲散的泥砂从冲砂管内冲出。
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小直径油管冲砂的原理小直径油管冲砂的工作原理可以概括以下几点:
一、工作流程
1. 高压泵提供足够的水力压击砂层。
2. 小直径油管插入砂层,由喷嘴直接向砂层喷射高速水流。
3. 水流以喷嘴为原点,呈射流锥体状扩散。
4. 高速水流冲击砂粒,破坏其结构和附着力。
5. 受到水流击打的砂粒被扬起,与水混合形成砂浆。
6. 砂浆经油管排出,完成冲砂过程。
二、冲砂原理
1. 利用水流动能直接击打和切削砂粒。
2. 水流产生剪切力,使砂粒相互碰撞摩擦而解结。
3. 水流场使砂粒受力悬浮,减小附着力。
4. 喷射形成局部水动力增压区,积聚更大动能。
5. 喷嘴旋距流效应增大水力,形成高速射流。
三、影响冲砂效果的因素
1. 水泵出力压力大小:压力越大,动能越高。
2. 喷嘴形状和直径:决定水流形态和速度分布。
3. 油管插入深度:深入砂层水力更集中。
4. 油管与砂层相对位置:水平入射效果好。
5. 砂质特征:结构疏松更易冲刷。
6. 冲砂时间:时间足够冲刷更彻底。
四、小直径油管冲砂的优点
1. 冲砂强度大,砂层较厚时也能有效冲刷。
2. 操作简便灵活,可向任意方向冲刷。
3. 喷嘴可深入砂粒内部,冲刷更彻底。
4. 油管体积小,易于携运和搬运。
5. 可重复利用,运行维护成本较低。
6. 冲砂过程可根据情况调节,控制灵活。
通过合理应用小直径油管冲砂技术,可以高效冲刷清除各类设备、管道中的沉积物质,具有广阔的应用前景。