连续油管旋转喷砂切割工艺探究

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1、连续油管旋转喷砂切割工艺探究摘要：随着井下作业设备的不断发展，连续油管车在井下作业中的引进，为井下作业提速、高效生产提供了设备依据。但受到配套工具和工艺技术的制约，发展相对较慢，利用率低下。鉴于此引进旋转喷砂切割工艺和连续油管车配套，应用在油水井管柱被卡无法取出，需要将管柱卡点以上部分割断取出后，再实施打捞作业中，来提高连续油管车的使用率和加快油水井大修作业效率。关键词：连续油管车；旋转喷砂切割；喷嘴中图分类号：U464文献标识码：A文章编号：一、旋转喷砂切割技术背景在常规的油水井大修作业中，遇到管柱被卡，较为普遍的做法是利用机械切割工具切割或者采用倒

2、扣打捞的方式，这种施工作业方式耗时费力，成功率低下，占井周期长，成本高。其次是连续油管车多是应用在诸如冲砂、排液、通井刮削等简单的施工作业中，未能充分发挥连续油管作业机的功能。旋转喷砂切割工艺的提出就是基于上述原因，使喷砂射孔的喷射器旋转起来和连续油管作业机相配套使用，以此来提高管柱切割成功率，加快油水井大修作业效率。二、旋转喷砂切割机理基于喷砂射孔机理，利用高速射流粒子的冲蚀作用射穿油管。在井下水力喷砂切割初期，水射流夹带石英砂颗粒，旋转冲击油管表面，在沙粒入射能量大到足以使油管表面产生塑性变形的情况下，油管内表面冲蚀典型的形状是唇形压坑，石英砂一般

3、具有负前角，冲击难以一次切削材料，只能推挤或犁削材料而使材料变形，产生凸起或唇缘，当沙粒一次或多次冲击使材料变形，且变形程度超过材料允许的延伸极限后，便会在材料表面产生裂纹，同时在冲蚀坑内，旋转飞溅的砂粒反复以冲击角切削形成犁沟，最终实现切割。连续油管车下入旋转喷砂切割工具至井内预定位置，混砂车把80〜100目石英砂按比例混合，压裂车泵入混砂液驱动喷射头高速旋转，髙速射流石英砂的冲砂作用下实现管柱切割。图2-1旋转喷砂切割井内示意图三、旋转喷砂切割工具工具组合：连接器+扶正器+可限速旋转接头+旋转切割喷射器。图3-1旋转喷砂切割工具组合旋转射流喷射器喷

4、嘴采用60度设计，避免含砂射流损伤套管。为增强通过性、减少阻卡几率，连接器采用焊接式接头形式，不妨碍连接器连接，焊接式接头可穿过连续油管车注入头和防喷盒，也允许外卡瓦式连接器的正常连接与使用，扶正器最大直径为52mmo旋转喷砂切割器喷头有2种可以选择，如表3-2：表3-2旋转喷嘴参数选择喷嘴方案切割流量(L/min)射流速度(m/s)切割喷嘴压降(MPa)系统理论压力(MPa)旋转扭矩(Nm)工具转速(rpm)2X3.520017315215.0010-202X4.027017917.25276.9815-30四、旋转喷砂切割工艺试验4.1施工设备4.

5、1.1切割对象：073mm油管4.1.2连续管作业车，连续管规格38.175mm；4.1.3高压泵组：压裂车、混砂车、仪表车、管汇车、配液罐、废液回收罐等；4.1.4洗井通井工具串：连接器+高压旋转喷头，工具外径不超过56mm,主要用于油管内壁清洗除垢。4.1.5旋转喷射工具连接图4-1旋转喷砂切割工具连接4.1.6其他参数喷射用砂：80~100目石英砂砂浓度：100kg/m3左右基液：孤胶浓度0.4%,不加添加剂（或采用相应浓度的增黏剂，交联剂）切割时间：8~12min4.2现场作业过程控制4.2.1按正常程序安装连续管作业车及其井口装置，将焊有焊接

6、接头的连续管穿过注入头、防喷盒后，先校直（不短于加长）。4.2.3除垢通井，安装连接器和高压旋转喷头；4.2.4下旋转切割工具；4.2.5旋转喷射切割泵注程序（以2X①4.0mm喷嘴配制方案为例），第一步泵入计算好数量的前置液，第二步泵入经混砂车混合的混砂液，同步进行喷砂切割作业，第三步泵入洗井液充分循环洗井，替出井内喷砂切割的石英砂。表4-2-1旋转喷射切割泵注程序图4-2-2旋转喷射切割压力与时间曲线图4.3套管损伤测试及切割效果4.3.1套管损伤测试是在井口C127mm短套管内进行的，C73mm油管为切割对象，切割后的套管内壁无损伤。图4-3-1

7、喷砂切割套管损害试验--切割前套管图4-3-2喷砂切割套管损害试验一切割后套管损害4.3.2切割效果试验在1300m井深的管柱内进行,73mm油管为切割对象。实测油管切割效果如图5所示，切割后油管切口平整规则，利于下步打捞工具的选择。图4-3-3喷砂切割073mm油管切口图4-3-4喷砂切割073mm油管切口五、结论和建议5.1旋转喷砂切割工艺利用连续油管车，二者配合效果良好，协同作业能力强；4.2对被切割管柱伤害较小，同时不对套管造成伤害；5.3旋转喷砂工具串简单，和连续油管车连接可靠；4.4旋转喷砂工具串最大外径不超过56mm,通过注入头以及管柱内

8、的通过性强；5.5需配备相适应的泵车，满足需求的小排量泵组，工作排量270L/min,实时监控