吴国州 刘海明 吴峻安

(1．中国石化江苏油田分公司井下作业处，江苏 江都 225265;2．长江大学，河北 武汉 430100)

连续油管是一根无螺纹连接、能够缠绕在滚筒上、在油井内连续起下的长油管，具有良好的挠性、刚性、灵活性，在现场应用中连续油管技术具有较大的优势。连续油管作业设备引进后，江苏油田井下作业以常规钻磨除污、冲砂工艺技术为基础，在用好原有连接工具和冲洗工具的同时，研究配套了系列微型螺杆钻具、系列微型磨铣工具:平底磨鞋、梨形磨鞋、鱼尾式刮刀钻头，以及辅助工具等，形成油管内连续油管冲洗解堵工具系列。

1 摩阻的计算

1.1 沿程摩阻计算

受液体粘性摩擦的影响，流体在连续油管中、油套环空流动时会有沿程能量损失，通过对施工中流体雷诺数的计算分析，判定流体的流动处于紊流的水力光滑区，推导出直管的沿程摩阻公式:

式中:△p，沿程摩阻，MPa;Q，流量，L/min;D，油管内径，mm;γ，流体的运动粘度，mm2/s;L，管线的长度，m;ρ，流体的密度，g/cm3。

从上式可以看出，沿程摩阻与流体的密度、粘度、排量以及管线的长度成正比，与管线的内径成反比，受管径的变化影响最大。

1.2 射流压力损失计算

连续油管冲洗、磨铣工具，由于存在缩径，引起流体速度急增，产生射流作用，根据伯努利方程，推导出由于射流作用，产生的压力损失:

式中:△p，射流压力损失，MPa;Q，流量，L/min;d，节流孔当量直径，mm。

2 冲洗排量的计算

根据某油田地层产出的砂粒，形状系数为0.925，通过理论分析和在井液中沉降规律研究，对相关的数据进行线性回归，统计出砂粒在流体中沉降速度的计算公式:

式中:u，砂粒在流体中沉降的速度，m/s;uso，实测砂粒沉降的末速(在阻力和动力平衡时，砂粒在液体中均匀下沉的速度)，m/s;ul，携粒流体的速度，m/s。

当砂粒处于悬浮状态，即u=0时，ul=2．92uso，携粒流体的流速达到最小，为实测砂粒沉降的末速的2.92倍。

现场施工很难实测砂粒沉降的末速，由于流体流动状态一般处于紊流的水力光滑区，根据Allen相关公式，可计算出圆度系数为1.0的不同直径颗粒的沉降末速:

式中:us砂粒沉降的末速，m/s;ρs，砂粒的密度，kg/m3;ρl，流体的密度，kg/m3;d，砂粒粒径，m;μ，流体的动力粘度，pa·s;g，重力加速度，m/s2;

3 现场应用情况

3.1 永7井

3.1.1 基本情况

永7井是永安构造顶部的1口注水井(图1)，下 73 mm平式油管封层注水， 139.7 mm油层套管下深3 075.72 m，最大井斜3°45'×2 900 m，人工井底3 051.24 m。2013年试井队投捞测试在518 m遇阻，决定下连续油管疏通注水管柱内腔，达到测试工具下井的要求。

3.1.2 理论计算

通过公式(1)、(2)，计算达到最大洗井深度时不同流量下洗井摩阻，包括 38.1 mm连续油管内腔的摩阻、 38.1 mm连续油管与 73 mm油管环空的摩阻;通过公式(3)，旋转冲洗工具的5个 3 mm喷嘴当量直径 6.7 mm，计算出不同流量下射流压力损失(如表1所示)，因此设计施工排量200 L/min左右，配备700型水泥车一台进行冲洗施工。

图1 永7井井身结构

磨铣施工时，施工排量200 L/min左右，小螺杆钻具工作压力3～5 MPa，700型水泥车一台可以符合施工的要求。

表1 永7井洗井压力计算

3.1.3 施工步骤

(1)施工准备后，下旋转冲洗工具，管柱结构: 44 mm旋转喷嘴+双瓣阀+连续油管，边冲边洗通井至注水管柱球座位置2 969 m，0～600 m返出液带大量块状垢，正洗井至进出口水色一致，泵压29 MPa，排量220 L/min，起出冲洗管柱。

(2)试井队投捞测试在498 m处遇阻，更换下井管串，管柱结构: 57 mm梨形磨鞋+ 43 mm螺杆钻具+双瓣阀+连续油管，边循环冲洗边下管柱磨铣至652.16 m，反复划眼2次，泵压29～32 MPa，排量210 L/min，返出大量块状垢。

(3)为防止水垢下沉，堵塞水眼，更换 44 mm连续油管旋转冲洗工具，边冲边洗通井至注水管柱球座位置2 969 m，正洗井至进出口水色一致，泵压31～32 MPa，排量210 L/min，起出冲洗管柱。交试井队投捞测试。

3.2 许浅1－14井

3.2.1 基本情况

许浅1－14井位于高邮凹陷北斜坡沙埝构造许浅1断块东翼，下 73 mm平式油管笼统注水(图2)， 139.7 mm油层套管下深1 276.49 m，人工井底为1 263.53 m，最大井斜30.25°×1 045.6 m，油补距4.21 m。该井同位素测试在1 202 m遇阻，注水时套压16 MPa，油压15 MPa;停注后套压7 MPa，油压6 MPa，压井效果不明显，因此决定不动注水管柱，用连续油管过油管冲砂至人工井底。

图2 许浅1－14井井身结构

3.2.2 理论计算

许浅1区块地层砂粒径 0.1～0.4 mm，砂粒的密度2.650 g/cm3，使用清水冲砂，假设清水的温度为20℃，密度ρ为1 g/cm3;动力粘度为1 mPa·s，通过公式(5)，计算出 0.4 mm砂粒的沉降末速0.073(m/s);通过公式(4)，计算出携粒流体的最小速度ul为0.212(m/s)。

根据排量Q=60ulA，计算出38.1 mm油管与137.9 mm套管环空，最小携砂排量144.3(L/min)，根据公式(1)，计算达到最大洗井深度时200 L/min流量下洗井摩阻20.63 MPa，附加出口节流压力8 MPa，合计28.63 MPa，可以满足冲砂要求。

为降低摩阻，决定不连接工具，直接用连续油管过油管冲砂，配备700型水泥车1台进行冲洗施工，解除井筒砂埋。

3.2.3 施工步骤

(1)在连续油管下井施工准备，地面试压完成后，下放连续油管至500 m，启动水泥车，控制排量在150～160 L/min，泵压为24 MPa，调节截流压井管汇上的针形阀，控制出口压力为8.0 MPa之间(大于关井时套管压力)，边循环边下放，以冲洗油管内壁。

(2)下放至砂面以上50 m位置，减缓下放速度，边循环边下放连续油管，控制排量在200 L/min，泵压为32～34 MPa，调节控制出口压力为8.0 MPa之间，冲砂到井底1 263 m后，冲出地层砂1 000 L，上下活动连续油管，等沉砂全部带出井口后，起出连续油管，恢复井口。

3.3 经济效益评价

在使用连续油管作业之前，注水井修井一般需上带压设备，例如永7井搬迁施工，起分注管柱，套管磨铣除垢，下分注管柱，费时20多天，费用26.5万元;连续油管清洗除垢作业，搬迁及施工共7天时间，费用15万元，大幅节约时间，降低施工成本。

4 结论

(1)用于理论计算的流体密度、动力粘度与实际入井液体有一定的差异，局部摩阻的存在，油管结垢缩径、表面粗糙度增加等原因，导致在一定的排量下，计算的泵压与实际施工的泵压存在约10%的误差，但理论计算为实际施工框定了的范围，避免盲目施工。

(2)小直径磨铣配套工具的研制及应用，为油管内冲洗解堵提供了方便，有利于施工井快速高效完成。

(3)连续油管疏通井筒，大幅缩短施工周期，节约施工成本。

［1］ 陈家琅.水力学［M］.北京:石油工业出版社，1991:91－93

［2］ 薛胜雄，黄汪平，陈正文，等.高压水射流技术与应用［M］.北京:机械工业出版社，1998:25－26

［3］ 李明忠，王卫阳，何岩峰，等.垂直井筒携砂规律研究.石油大学学报(自然科学版).2000，24(2):33－35