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摘 要：本文通过水平井水力冲砂施工中发现问题进行原因分析，对水平井水力冲砂施工经验教训进行总结。一方面通过对水平井井筒中砂粒受力情况及运移情况进行分析，确定临界携砂速度，进而理论上计算水平井冲砂伦理排量。另一方面对水平井冲砂最常见的漏失问题进行理论计算分析，明确水力冲砂使用漏失范围。最终实现提高水平井水力冲砂一次成功率的目的。
关键词：水平井;水力冲砂;临界携砂速度;漏失
一、水平井水力冲砂现状
水平井泄油面积大，在提高油井产量及油田开发经济效益方面具有明显优势，临盘油田水平井投产数量近年来呈递增趋势。水平井自身特点导致其出砂的可能性远大于一般井。而水平井冲砂与普通井冲砂相比存在主要问题如下：
（1） 冲洗液在水平井段及斜井段的携砂能力低，地层砂易沉降，停泵时很容易在大斜度井段形成砂桥，造成冲砂过程中砂卡事故的发生;
（2） 水平井泄油面积大，油层漏失发生率远大于普通井，增加了冲砂难度。
（3） 水平井起下油管时，摩阻随井斜角增大而变大，井壁上有砂粒时摩阻也随之增加，井下管柱悬重失真，增加了遇卡判断难度;
本文主要研究水平井水力冲砂施工过程中常见问题，分析水平井水力冲砂特点，寻找影响水平井水力冲砂成功率的因素。
二、水平井砂卡事故处理分析
1、基本信息
完钻井深2210m，人工井底2193.94m，套管外径177.8mm，下入深度2197.25m，造斜点1252.44米，最大井斜91.05度，所在井深2186.84米，方位118度。
2、事故经过：
通井、替泥浆、刮管、洗井、填砂遇卡，正循环充填泵压升至14MPa，缓慢降至5MPa，停止加砂，顶替6.8m3携砂液，上提管柱3m遇卡，深度2191.75m（井斜90.20）。后用2台泵正洗井活动解卡成功，起出全部油管。
3、水平井砂粒沉积运移规律分析
该井砂卡，主要是砂粒在水平井段运移沉积引起，处理该事故应对砂粒在水平井段运移规律进行研究。分析砂粒运移特点如下：
水平井段砂粒沉积和运移特点如下：
（a）由于水平井段沉砂距离小（最大为井筒直径），水平井沉砂要比垂直井快很多;同时由于水平井段沉砂面积大，砂粒沉积很少堵满井筒。
（b）水平井段，砂粒的冲击力和重力始终处于垂直关系，所以在冲击力较小（或砂粒较大）时，砂粒是贴在套管内壁下侧运移。
（c）受重力大小影响，重力大的要比重力小的沉降快。因此，砂粒成下粗大上细小的规律分布。
（e）在冲砂过程中，砂粒在冲击力小的地方沉积，成“砂丘”状沉积，已造成管柱砂卡或堵塞油管。
4、冲砂参数计算
井筒倾斜60度左右时要求的临界携砂速度最大。对于水平井来说，保证垂直井筒携砂的临界流速并不能保证其他井斜角度时冲砂成功。所以，需要选取最大的临界速度作为整个冲砂过程的临界速度。
因此该井出口排量至少为640 L/min才能将井底砂冲至地面。冲砂解卡过程中，泵排量一般在400 L/min -600 L/min，始终无法将砂冲出，最后选用2辆泵车同时施工才将砂冲出，解卡成功。
三、漏失水平井冲砂问题处理分析
1、基本信息
人工井底1643.96m，套管外径139.7mm，造斜点1140米，最大井斜96度，粒径0.45-1.04mm。
2、施工过程
起原井管柱、探冲砂，冲下第14根时，突然出口不返，泵压由4MPa↘2MPa，悬重没有明显变化。
3、施工参数计算
通过冲砂施工参数计算，确定水力冲砂施工参数数值指导冲砂施工。
由上表1知：最小流速：vl=0.6773（m/s）
出口截面：A=3.14*0.062*0.062/4≈0.003018（m2）
最小出口排量：Qmin=3600*A*vl≈7.754（m3/h），實际施工中，泵车排量一般为20 m3/h，完全满足排量要求。
4、漏失量的影响
常规方法对于漏失井冲砂，通常施工中只能靠经验，观察出口液量的方法决定能否冲砂，没有科学的理论依据，在此通过理论计算研究，定义漏失井冲砂时最大允许漏失量Q漏。确定该井在漏失情况下能否进行冲砂。
施工参数：循环池子（10m*1m*1m），泵车排量20 m3/h，出口允许最小排量7.754 m3/h。
每小时最大允许漏失量：Q漏=20-7.754=12.246 m3≈12（m3）
考虑循环池子大小及可控性每5min观察池子：Q漏，= Q漏*5/60=1（m3）
即允许循环池子液面每5min最大下降0.1m。在现场施工中，只出口返液稳定，循环池漏失小于10cm/5min便可正常冲砂。
四、结论与认识
（1）大套管井施工，受环空横截面积较大的影响，冲砂排量要大于一般井，因此要优选施工车辆。
（2）在水平段砂卡，由于沉砂面积大，砂粒沉降较分散，与直井相比有卡而不死的特点，管柱卡后通过冲洗活动管柱的方式解卡。
参考文献：
[1]罗英俊，万仁薄.采油技术手册（下册），石油工程出版社，北京2005.
[2]汪志明，张正.水平井两层稳定岩屑传输规律研究，石油大学学报（自然科学版），2004.8.
作者简介：
刘春波（1986-），男，山东昌乐人，中国石化胜利油田分公司临盘采油厂生产技术部，中级，本科，工程师，主要从事井下作业修井技术研究.
关键词：水平井;水力冲砂;临界携砂速度;漏失
一、水平井水力冲砂现状
水平井泄油面积大，在提高油井产量及油田开发经济效益方面具有明显优势，临盘油田水平井投产数量近年来呈递增趋势。水平井自身特点导致其出砂的可能性远大于一般井。而水平井冲砂与普通井冲砂相比存在主要问题如下：
（1） 冲洗液在水平井段及斜井段的携砂能力低，地层砂易沉降，停泵时很容易在大斜度井段形成砂桥，造成冲砂过程中砂卡事故的发生;
（2） 水平井泄油面积大，油层漏失发生率远大于普通井，增加了冲砂难度。
（3） 水平井起下油管时，摩阻随井斜角增大而变大，井壁上有砂粒时摩阻也随之增加，井下管柱悬重失真，增加了遇卡判断难度;
本文主要研究水平井水力冲砂施工过程中常见问题，分析水平井水力冲砂特点，寻找影响水平井水力冲砂成功率的因素。
二、水平井砂卡事故处理分析
1、基本信息
完钻井深2210m，人工井底2193.94m，套管外径177.8mm，下入深度2197.25m，造斜点1252.44米，最大井斜91.05度，所在井深2186.84米，方位118度。
2、事故经过：
通井、替泥浆、刮管、洗井、填砂遇卡，正循环充填泵压升至14MPa，缓慢降至5MPa，停止加砂，顶替6.8m3携砂液，上提管柱3m遇卡，深度2191.75m（井斜90.20）。后用2台泵正洗井活动解卡成功，起出全部油管。
3、水平井砂粒沉积运移规律分析
该井砂卡，主要是砂粒在水平井段运移沉积引起，处理该事故应对砂粒在水平井段运移规律进行研究。分析砂粒运移特点如下：
水平井段砂粒沉积和运移特点如下：
（a）由于水平井段沉砂距离小（最大为井筒直径），水平井沉砂要比垂直井快很多;同时由于水平井段沉砂面积大，砂粒沉积很少堵满井筒。
（b）水平井段，砂粒的冲击力和重力始终处于垂直关系，所以在冲击力较小（或砂粒较大）时，砂粒是贴在套管内壁下侧运移。
（c）受重力大小影响，重力大的要比重力小的沉降快。因此，砂粒成下粗大上细小的规律分布。
（e）在冲砂过程中，砂粒在冲击力小的地方沉积，成“砂丘”状沉积，已造成管柱砂卡或堵塞油管。
4、冲砂参数计算
井筒倾斜60度左右时要求的临界携砂速度最大。对于水平井来说，保证垂直井筒携砂的临界流速并不能保证其他井斜角度时冲砂成功。所以，需要选取最大的临界速度作为整个冲砂过程的临界速度。
因此该井出口排量至少为640 L/min才能将井底砂冲至地面。冲砂解卡过程中，泵排量一般在400 L/min -600 L/min，始终无法将砂冲出，最后选用2辆泵车同时施工才将砂冲出，解卡成功。
三、漏失水平井冲砂问题处理分析
1、基本信息
人工井底1643.96m，套管外径139.7mm，造斜点1140米，最大井斜96度，粒径0.45-1.04mm。
2、施工过程
起原井管柱、探冲砂，冲下第14根时，突然出口不返，泵压由4MPa↘2MPa，悬重没有明显变化。
3、施工参数计算
通过冲砂施工参数计算，确定水力冲砂施工参数数值指导冲砂施工。
由上表1知：最小流速：vl=0.6773（m/s）
出口截面：A=3.14*0.062*0.062/4≈0.003018（m2）
最小出口排量：Qmin=3600*A*vl≈7.754（m3/h），實际施工中，泵车排量一般为20 m3/h，完全满足排量要求。
4、漏失量的影响
常规方法对于漏失井冲砂，通常施工中只能靠经验，观察出口液量的方法决定能否冲砂，没有科学的理论依据，在此通过理论计算研究，定义漏失井冲砂时最大允许漏失量Q漏。确定该井在漏失情况下能否进行冲砂。
施工参数：循环池子（10m*1m*1m），泵车排量20 m3/h，出口允许最小排量7.754 m3/h。
每小时最大允许漏失量：Q漏=20-7.754=12.246 m3≈12（m3）
考虑循环池子大小及可控性每5min观察池子：Q漏，= Q漏*5/60=1（m3）
即允许循环池子液面每5min最大下降0.1m。在现场施工中，只出口返液稳定，循环池漏失小于10cm/5min便可正常冲砂。
四、结论与认识
（1）大套管井施工，受环空横截面积较大的影响，冲砂排量要大于一般井，因此要优选施工车辆。
（2）在水平段砂卡，由于沉砂面积大，砂粒沉降较分散，与直井相比有卡而不死的特点，管柱卡后通过冲洗活动管柱的方式解卡。
参考文献：
[1]罗英俊，万仁薄.采油技术手册（下册），石油工程出版社，北京2005.
[2]汪志明，张正.水平井两层稳定岩屑传输规律研究，石油大学学报（自然科学版），2004.8.
作者简介：
刘春波（1986-），男，山东昌乐人，中国石化胜利油田分公司临盘采油厂生产技术部，中级，本科，工程师，主要从事井下作业修井技术研究.