分层注水管柱空气喷砂除垢技术.doc

分层注水管柱空气喷砂除垢技术

分层注水管柱空气喷砂除垢技术

一分层注水管柱空气喷砂除垢技术可行性分析
1.1不动管柱除垢技术现状
大庆油田分层注水井结垢现象较为普遍，90年代初开始进行不动管柱除垢试验，主要是化学除垢技术。不同的施工单位采用不同化学配方，采油六厂试验5口井，但因溶垢性差，形成的垢屑沉积到井底，无法反排，试验失败。而成功的化学除垢技术也要求所清洗的注水井具有可洗井功能，但是产生的垢屑量太多时，同样产生沉积堵塞，因此化学除垢在分层注水管柱除垢方面没有前景可言。
在机械刮削除垢方面，有文章论述过可洗井反冲洗刮削器的研究，但是不能解决射孔井段内部结垢问题，最后只能是停留在了纸面上。吉林油田试验并应用了通井机（连续空心杆）驱动刮削器的方法，但对于砂埋和配水器偏孔砂埋井处理不是很好，未见应用效果很好的资料。
1.2空气喷砂用于管柱除垢的基本原理。
空气喷砂用于管件的除锈、除垢在地面工程施工中属常规技术，但是用于充满水的注水井管柱中，存在一个关键性问题，即砂与垢屑的反排问题，因此设计了气体携砂，横向喷射，泡沫反排的方法。
在注水井管柱中，停注状态下管柱内充满水，并因地层压力的存在，或多或少地向地面吐水。如果砂颗通过水再作用于管柱的垢层上，一部分能量被水吸收，减少了砂的冲量，同时随着深度的增加，静水柱压力增加，喷射阻力增大，冲量损失越大，冲击破垢效果差，能量损耗大。如果在喷砂前使管柱中的液体变成泡沫状态或混气水状态，可以大大降低静水柱压力，提高喷砂效果。又由于泡沫液具有很强悬浮能力，能够快速地将砂和垢质反排出井口。图1.2-1。
1.3技术关键及解决方法。
1.3.1加砂方法及加砂量的控制。
现有的空气喷砂技术砂是由吸砂管利用喷射器产生负压吸入的，这一方法是该技术试验的第一方法。但是随着高压管的加长，管内回压必然上升，当这一回压过高时，可能影响吸砂或不吸砂。因此设计的第二套方案是密闭加砂（见附录），但这种方法与吸砂相比，加砂和砂量控制上要难。如果空气吸砂试验成功，只要改变上砂槽的漏砂量，即可控制井下喷头的的喷砂量。
1.3.2空气高压管的选择及下井方式
通过试验确定出最优喷砂压力后，可以考虑设计高分子材料的连续空心杆，用绞盘盘起，用绞车控制起下速度。在没有绞盘的条件下，可以用高压水射流用的高压管，但成本较高，优点是不用设计绞盘车，用吊车即可分段起下，用拖车折叠盘管。
1.3.3发泡方式及发泡量的控制。
发泡的基本原理是发泡剂溶于水后并进行搅拌，同时有足够的空气气源。而该技术的发泡剂选用的是固体粉末（洗衣粉），从喷头喷出后，与井筒中水接触溶解，在喷头喷出的气体搅动下，形成泡沫，由井口喷出。
在砂中加入一定量的粉质可以提高砂的喷射能量，减少损耗，因此发泡剂的加入采用与砂混合的方式，发泡粉量按要求为砂的12~15%，通过试验可以选择最佳用量。
1.4空气喷砂除垢的先进性。
在地面进行空气喷砂存在粉尘多，噪音大等缺点，但是用于井下管柱中砂喷后与水混合，以泡沫形式反排出，不形成粉尘，因此，该技术具有环保性。
该技术实施过程中要求高压管在0.05m/s左右的速度下入，单井施工工时6~8小时，施工占井时间短，具有快速的特点。
空气喷砂除垢试验完成后，只用一台压风机（空气压缩机），和一台绞车（或吊车），一辆拖车，施工设备简单。
反排的砂质经处理后可以重复利用，因此具有经济的特点。

二分层注水管柱空气喷砂除垢技术设计方案
2.1设备及原料
2.1.1设备及零部件
2.1.1.1机动设备
压风机（空气压缩机），额定工作压力20MPa，出口连接方式为2”油壬。
吊车，额定起重载荷8吨，起重臂最小伸长10m。
拖车，最小承载重量5吨。
2.1.1.2管类及连接件
高压管，承压20Mpa，长度1200m，最大外径40mm，最小通径8mm。
高压管短接，最大外径25mm，最小通径8mm，长度30mm。
变径接头，连接压风机与高压管。
吸砂管，承压1Mpa，通径8mm，连吸砂喷射器与上砂槽。
2.1.1.3其它
上砂槽，容积1m3。
收砂槽，容积1m3。
球阀，承压20Mpa，通径8~20mm。
抽油杆吊卡。
收砂弯头，27/8”油管弯头
放空管
封井器
喷头
吸砂喷射器
2.1.2磨料及发泡剂
磨料，铸钢丸，粒度0.6~0.8mm，3m3
发泡剂（洗衣粉），粒度<100，0.3m3
2.2喷头的设计
结构示意图见附图2.2-1，由喷嘴，喷砂腔，滤砂管，冲砂管组成。滤砂管的作用是只让空气和发泡剂粉通过，砂粒不能通过；冲砂管的作用是使喷嘴前部先形成泡沫区域，如果井下有砂埋或垢堵，冲砂管可以剌入砂柱，进行破砂冲砂。
2.3吸砂喷射器和封井器的设计
吸砂喷射器可采用一般空气喷砂所用的负压吸砂喷射器，结构示