[发明专利]油、气井井筒欠平衡机械除砂、排液方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于油田开发设备技术领域，涉及一种油、气井井筒在欠平衡状态下机械除砂、排液方法及装置。

背景技术

油田开发过程中，石油、天然气中携带的砂、尘微粒会聚集、沉积在井筒内；特别是对于粉砂岩和泥质粉砂岩，具有欠压实、成岩性差、胶结疏松、高粘土、高泥质、高矿化度、敏感性强的地层，油气生产过程中出砂较为严重；采用强排强采工艺的油气井和长期注水或注气开采的油气井，由于地层结构受到伤害或储层骨架遭到破坏，都会加剧出砂。据有关油气田资料介绍，出砂的油、气井沉砂速度达到44.07~100米/年。油、气井井筒积砂，会逐步掩埋产层，造成油、气井减产或停产。

油、气井井筒除砂是油、气开发生产中必须面临的课题。

目前，油、气田普遍采用水力冲砂，包括连续油管冲砂及喷射头冲砂。这种技术的缺陷是高压、大排量冲砂会伤害、污染地层，对于地层压力低或有漏失的油、气井危害更严重，对于地质结构脆弱的油、气井，还会导致严重的井下复杂情况，甚至导致产层垮塌等。

近年开发的捞砂泵，受到井斜、沉没度、砂面硬度、积砂紧密度等影响因素较多，应用受到限制。

现场实践说明，相当多的油、气井井筒积砂在一段时间的压力作用下，聚集成为致密性砂柱；部分油井（特别是稠油）井筒积砂与胶质、蜡质组分聚凝，成为有强度、有韧性的砂瘤、砂柱；上述问题使得冲砂、抽砂工作变得更加困难。同时，现行冲砂作业后没有有效的排液工艺。出砂油、气田地质结构本来就十分脆弱，采用高压气举或液氮助排，会对地层造成冲击、扰动，诱发地层复杂情况，更不利于地层建立气、水、油稳定流态，可能导致投产失败。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种油、气井井筒在欠平衡状态下机械除砂、排液方法及装置，能够在不破坏地层结构、不污染地层的前提下，解决油、气井井筒内的积砂问题，同时给出有效的排液工艺，并实现工作液和工艺气的循环利用。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种油、气井井筒在欠平衡状态下机械除砂、排液方法，其特征在于：在欠平衡状态下，通过将工作液的动能转化为螺旋钻头的机械能，用以切割、举升砂体，并随工作液返回地面；除砂完成后向井筒注入排液工艺气排出井筒内积液，恢复油、气井生产。

所述工作液为低密度工作液，使井筒内的工作液液柱动压低于地层压力，作业过程处于欠平衡状态；所述工作液为泡沫或充气泥浆。

排出所述井筒的工作液经与砂体分离后重新用于油、气井除砂作业。

所述排液工艺气经气、液分离后重新输送到井筒内用于排出井筒内积液；所述排液工艺气为天然气或者氮气。

一种油、气井井筒在欠平衡状态下机械除砂、排液装置，包括液力泵、连续油管装置、除砂装置、注气辅助排液装置、砂液分离器和气液分离器；所述连续油管装置设置的连续油管将除砂装置送至井下油管内积砂管段作业；所述连续油管装置与采油树连接；所述砂液分离器与液力泵连接；所述气液分离器与注气辅助排液装置连接；所述连续油管分别与液力泵和注气辅助排液装置连接；所述气液分离器与砂液分离器连接。

所述除砂装置包括液马达；所述液马达上方设置有压差扭力平衡器；所述液马达下端设置有螺旋钻头。

所述砂液分离器与砂液返回管线连接；所述气液分离器与气液返回管线连接；所述气液返回管线与砂液返回管线连接；所述砂液返回管线与采油树连接。

所述气液分离器通过排污管线与砂液分离器连接；所述气液分离器还设置有进气管线。

所述液力泵通过液力管线与连续油管连接；所述注气辅助排液装置通过高压气管线与连续油管连接。

本发明采用的机械除砂，是将工作液的动能转化为螺旋钻头的机械力切割、破损砂体，并举升砂体及与工作液形成的混合物。

本发明采用的注气辅助排液装置为本申请人于2010年申请的，专利号为CN201020614971.2的专利中提供的注气辅助排水采气机组。该注气辅助排水采气机组包括井场天然气处理装置和注气机组；注气机组包括天然气发动机、液力离合器、天然气增压机和流程及控制系统；井场天然气处理装置包括消泡处理装置、组合分离器、精细脱硫处理装置和调压装置。注气辅助排液装置取用管网天然气或氮气作为工艺气，增压后通过连续油管注入井底，携液返回地面，逐步排除井筒内积液，激活地层能量；返回的工艺气经分离处理后可重复使用，辅助排液直到稳定气、液、油流态，恢复油、气井生产。

本发明提供的油、气井井筒欠平衡机械除砂、排液方法及装置具有如下有益效果：