修井作业中使用连续管水力喷砂双层切割技术的研究

1、修井作业中使用连续管水力喷砂双层切割技术的研究 随着科学技术的发展，水力切割技术的应用开始在各行业普及，包括工业、医疗、食品加工等多个领域，但水力切割技术最广泛的用于油田修井作业。油田修井作业经常会有定向压裂、钻除水泥塞、切割套管、射孔、清洗井壁等问题，为了解决这些困难，采用连续管水力喷砂双层切割技术进行试验和探索，本文对比了井内外管柱不同的切割效果，提出了改进切割技术的方法，最终达到提高生产效率的目的。 1.连续管水力喷砂双层切割技术1.1水力喷砂切割技术工作原理油田在实际开采中会出现各种各样的问题，卡钻就是常发生的故障之一，此时需要采取水力喷砂双层切割技术，在钻杆下进行切割来解决卡钻，虽然

2、能解一时的故障，但长期下去由于切割的管柱有单层和双层之分，对于双层的管柱，施工难度较大，工作周期长，增加了修井作业的复杂性。水力喷砂切割技术的工作原理是水力学的动量-冲量定律和砂粒的冲蚀作用下达到切割的目的。具体是喷嘴将液流的压头转换为动量，带砂流体通过喷嘴高速冲击被切割的物体，动量在短时间内被转换成冲量，砂粒在冲击作用下像砂轮般去切割目标物，当管柱的耐压强度承受不住砂粒的冲蚀作用时，管柱在连续的冲击力下，目标物即被切断。水力喷砂切割技术操作过程相对较快，切割管柱的刺透力强，并且运用水力喷砂相比其他处理方式要环保。1.2连续管水力喷砂双层切割工作原理连续管水力喷砂双层切割技术和普通的切割技术有

3、差异，首先要将石油井筒清洗干净，然后把清洗井筒的水或者清洗液换为带砂的流体，高压泵使携砂流体通过喷嘴射向需要切割的管柱，在持续不断的冲击下，管柱最终被切割成功。相对于水力喷砂切割技术，持续的双层切割技术解决修井作业更为快捷，提高了工作效率。2.连续管水力喷砂双层切割工具2.1水力喷砂双层切割工具连续管水力喷砂双层切割主要是由液压驱动锚定装置、Hydra-blast工具、切割头三部分工具组合去完成操作，液压锚定装置主要是预防在切割过程中管柱由于喷砂的冲击而移动，为了保持切割位置固定不变，液压锚定装置对连续油管管柱起到加固位置的作用。Hydra-blast工具主要起到加速作用，当泵入连续油管的液流

4、快速运转，被切割的管柱所受到的冲击力加大，切割的速度也整体加快。切割头主要提高带砂流体的喷射力度，由于切割头上附有喷嘴，喷射强度会相应加大。2.2喷嘴的构成及对比分析喷嘴在切割技术的应用中占据重要的地位，它不仅负责清洗，还是执行切割的首要零件，压力能转化成高度聚齐的动能也要通过喷嘴发挥效力，直接影响切割的效果。喷嘴的水力参数主要包括流量系数、射流扩散角、射流等速核长度三个方面，流量系数指实际流量比上理论流量的数值，该数值的平方表示喷嘴能量的转换率，流量系数和该数值平方表示喷嘴对液流阻力的影响，二者呈反比关系，当流量系数变大，阻力则减小，流量系数变小时阻力增加，流量系数的数值不是不变的，喷嘴结构

5、有差异，射流扩散角和等速核长度也不同。常见的喷砂喷嘴有四种，选择时流量系数较大、射流扩散角小等速核长的更适合切割工艺的执行。第一种是椭圆喷嘴，流量系数为0.985，射流扩散角为12，等速核长度5.4；第二种是圆弧喷嘴，流量系数为0.978，射流扩散角15，等速核长度4.8；第三种是锥形喷嘴，流量系数0.963，射流扩散角为8，等速核长度4.8；第四种流线型喷嘴，流量系数为0.972，射流扩散角为8，等速核长度5.9，选择时还需要结合具体的施工情况进行分析，选择最适合的喷嘴。3.连续管水力喷砂双层切割技术实验及实例分析3.1水力喷砂切割室内试验对比分析为了保障水力喷砂切割技术在油田的应用达到预期

6、目标，首先在室内进行两场试验，对比分析切割的效果。实验统一选用防砂和生产管柱，石英砂Oklahoma100目，带砂流体WG11，砂液浓度为8lb/m，泵排量wei35gal/min，砂比控制在0.5lb/gal。实验一的切割目标物是2-7/8油管和5-1/2盲管组合的双层管柱，油管仅需10分钟即被刺透，在切割进行到12分钟时油管割断，持续不断地切割在37分钟时盲管被刺透，继续切割17分钟后盲管也被割断，切割面较为整齐。实验二的切割目标物为2-7/8油管和5-1/2筛管组合的双层管柱，油管只用了10分钟被刺透，在切割进行到13分钟时被切断，连续管水力喷砂的冲击下，盲管在30分钟时被刺透，80分钟

7、时盲管完全被割断，切割面较为光滑。两个水力喷砂室内试验进行对比和分析，利用相同的喷嘴，将实验参数控制一致，水力喷砂切割技术能完成双层切割任务，且施工效果较好。3.2连续管水力喷砂双层切割技术实例分析某油田的油井最大井斜为32.8，造斜点为320m，该井的生产管柱是2-7/8油管，选用的筛管为5-1/2绕丝筛管，现在由于地层出砂情况突发，生产管柱被埋，油井已停止生产工作，为了将生产管柱和防砂管柱取出，总共实施了四次水力喷砂切割。第一次的切割深度为1451m，切割油管和绕丝筛管，胶液粘度为14cp,使用量为50方，泵排量0.83BPM，切割时最大泵压是3300psi，加砂速度为4.8L/min，用

8、砂量为3760lbs。切割30分钟后返出量减小，切割进行60分钟后压力从3300psi下降到3000psi，总用时长180分钟。第二次的切割深度为1413.5m，切割油管和绕丝管，胶液粘度为14cp，使用量55.6方，泵排量0.83BPM，切割时最大泵压是3070psi，加砂速度为4.8L/min，用砂量为2600lbs。切割30分钟后返出量减小，压力下降，此时判断油管切割成功，总用时长150分钟。第三次的切割深度为1395.6m，切割油管和盲管，胶液粘度为20cp，使用量37方，泵排量0.83BPM，切割时最大泵压5750psi，加砂速度为4.8L/min，用砂量为2500lbs。切割中有大量气体涌出返出口，不能通过返出量判断切割的进度，总用时长140分钟。第四次的切割深度为1365m，切割油管和盲管，胶液粘度为17cp，使用量为37.5方，泵排量为0.83BPM，切割时最大泵压为4000psi，加砂速度为4.8L/min，用砂量为2600lbs。切割返出口气体阻拦了观察，无法判断切割的效果。通过四次的切割施工，单层切割比双层切割成功率更高，将双层切割技术对管柱偏心、环空间砂子的影响等进行分析，模拟各种参数使实验更靠近实际修井