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1、一、冲砂的基本原理冲砂就使用高速流动的液体将井底的砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面的工艺过程。（一）探砂面探砂面是下入管柱实探井内砂面深度的施工。通过实探井内的砂面深度，可以为下步冲砂施工提供参考依据，也可以通过实探砂面深度了解地层出砂情况。 如果井内砂面过高，掩埋油层或影响下步施工，就需要进行冲砂作业。1、探砂面施工可以用两种方式来完成，一种是管柱硬探砂面，分为加深原井管柱探砂面和起出原井管柱下入探砂面管柱探砂面两种方法，另一种是由测试车进行磁定位软探砂面。2、管柱硬探砂面需准备笔尖（内置刮刀、95mm套铣头） 、油管，拉力计（指重表）必须灵敏好用，严禁带通井规、封隔器等大
2、直径井下工具探砂面和冲砂。3、当油管或下井工具下至距油层上界30m或预计砂面深度以上30m时，下放速度应小于 1.2m/min，以悬重下降 1020KN时为探到砂面，复探两次。三次的平均深度为砂面深度。4、起出探砂面管柱后，还要复查丈量油管，进一步确认砂面深度。（二）冲砂液的要求1、具有一定的粘度，以保证有良好的携砂能力。2、具有一定的密度，防止井喷和漏失。3、配伍性好，不伤害油层。通常采用的冲砂液有油、水、乳化液等。为了防止污染油层，在冲砂液中可以加入表面活性剂。 一般油井用清水或污水 （油田处理水）做冲砂工作液，水井用清水（或盐水）做冲砂工作液，低压井用混气水做冲砂工作液。（三）冲砂方式1
3、、正冲砂：冲砂液沿着油管流向井底,由油套环形空间返出地面。2、反冲砂：冲砂液沿油套环形空间流向井底,由油管返出地面。3、正反冲砂：采用正冲的方式冲散砂堵，并使其呈悬浮状态，然后改用反冲洗，将砂子带到地面的冲砂方式。4、冲管冲砂：采用小直径的管子下入油管中进行冲砂，清除砂堵的冲砂方式。5、汽化液冲砂：当在油层压力低或漏失的井进行冲砂时，常规冲砂液无法将冲散的砂子循环到地面， 因而采用泵出的冲砂液和压风机的气混合而成的混合液，进行施工的冲砂方式。6、 大排量联泵冲砂：在油层压力低或漏失严重的井进行冲砂施工时，将两台以上的泵联用，进行施工的冲砂方式。7、旋转冲砂：利用动力源带动工具旋转，同时用泵循环
4、携砂。现场施工一般采用正冲砂方式冲砂。（四）冲砂水力的计算将砂子带出地面的条件是：vt2vd （1-1）式中vt冲砂液上返速度， m/s；vd砂子的自由下沉速度，m/s；由表 1、表 2、表 3 可以得到不同直径的砂粒，在各种冲砂液中的自由降落速度 vd，由此可得出保证砂子上返地面的最低速度：Vmin=2vd （1-2）从而可由下式求出冲砂时所需的最低排量：Qmin=360F* Vmin （1-3）式中Qmin冲砂要求的最低排量，m3/h；F冲砂液上返流动截面积，m2；Vmin保证砂子上返地面所需要的最低液流速度，m/s；为了提高冲砂速度应尽可能的提高泵的排量，并减少液流返出截面，以保持高的液
5、流上返速度。在冲砂的过程中，砂粒从井底上升到地面所需要的时间为：t=h/vs （1-4）式中h井深， m；t砂粒从井底上升到地面所需要的时间，s；vs砂粒上升的速度， m/s，vs= vt-vd 表 1 密度 2.65g/cm3的石英砂在清水中自由沉降速度表 2 密度 2.65g/cm3的石英砂在原油中自由沉降速度平均颗粒大小， mm 在水中下降速度， m/s 平均颗粒大小， mm 在水中下降速度， m/s 平均颗粒大小， mm 在水中下降速度， m/s 11.90 0.3930 6.400 0.2890 3.500 0.2090 10.30 0.3610 5.500 0.2600 2.800
6、 0.1910 7.300 0.3030 4.600 0.2400 2.300 0.167 1.850 0.1470 0.370 0.0410 0.116 0.0085 1.550 0.1270 0.300 0.0340 0.112 0.0070 1.190 0.1050 0.230 0.0285 0.080 0.0042 1.040 0.0940 0.200 0.0244 0.055 0.0021 0.760 0.0770 0.156 0.0172 0.032 0.0007 0.510 0.0530 0.126 0.0120 0.001 0.0001 名称原油温度，20 25 30 35 4
7、0 50 脱气无水原油原油粘度，MPas 74 41 28 25 24 22 粗砂下降速度，cm/min 78 95.5 202 373 400 600 细砂下降速度，cm/min 13.7 15.0 66.5 83 111 143 表 3 密度 2.65g/cm3的石英砂在脱气乳化原油中自由沉降速度名称原油温度，20 25 30 35 40 45 50 脱气乳化原油原油粘度，MPas 2616 2074 1431 1169 939 737 512 粗砂下降速度，cm /min 2.92 3.05 3.30 3.55 4.80 5.60 9.24 表中原油中粗砂平均直径0.96mm，圆度0.6
8、85；细砂平均直径0.54mm，圆度为 0.547。二、造成冲砂卡钻的原因及预防措施（一）井漏造成卡钻油层漏失是冲砂的难点一方面是冲砂前循环不返水；另一方面是在冲砂过程中，被埋油层为负压层，造成地层吸水，致使出口不返水，或则少量返水，携砂能量下降，井筒悬浮的砂粒下降速度加快，很容易造成卡钻。针对以上情况，要采取以下预防措施：1、冲砂施工时，当冲至油层上界10 米时应充分洗井，将油套环形空间的砂子返出地面，然后再冲开油层。2、若在冲砂过程中遇到负压层时，应将管柱上提至油层上界，并进行大排量洗井，待循环正常后方可冲砂；或者双泵冲砂。3、发生井漏时，应及时活动管柱，并将管柱上提至漏失段以上，大排量洗
9、井，防止砂卡。4、必要情况下，采取暂堵措施，将漏失段用暂堵剂进行暂堵，然后进行冲砂作业施工。5、可采用捞砂泵捞砂工艺。（二）冲砂速度过快造成砂卡由于现场施工人员不按操作规程施工，盲目求快，在冲砂过程中，单根循环时间短，下放速度快，致使套管内的砂砾在换单根时快速下沉，造成砂卡。针对以上情况，要采取以下预防措施：1、换单根的时间要小于单根循环的时间，更换单根后，开泵循环正常方可下放管柱。2、连续冲砂 5 个单根后要充分洗井一周， 防止油套环形空间悬浮砂过多。3、严格控制下放速度，加压吨位要合理。4、冲砂工具距离油层上界20m时，应控制下放速度，以小于 0.3m/min 为宜。5、对于出砂严重的井，
10、更换单根前必须充分洗井，更换单根后下放速度不要过快，防止堵卡或憋泵。（三）冲砂过程中井喷处理不当造成砂卡在冲砂施工过程中，当油层冲开后，如果是高压层，套管出口排量大于进口排量，或有溢流发生，这时若处理不当就会卡钻。当发生井喷时，现场人员忙于防喷，而忽视了井内的管柱，致使套管内悬浮的砂不能返到地面，导致砂卡。1、当冲开油层后应充分洗井，使得环形空间的砂能及时返出井筒。2、油层冲开后，要认真观察井口进出口排量，若有溢流，则上提管柱至安全位置后进行大排量洗井，并用闸门控制进出口排量一致，控制井喷。如果要防喷，则用油管放喷，严禁从套管放喷。（四）冲砂洗井不彻底且不及时起钻按设计要求冲砂至一定深度后，要
11、充分洗井，若不彻底，使部分砂留在套管内，若不及时起钻会造成砂卡。针对以上情况，要采取以下预防措施：1、冲砂至设计深度后应大排量洗井至全部砂返出地面。出口含砂量小于 0.1视为冲砂合格。2、冲砂洗井后应立即上提管柱至安全位置。（五）其它原因造成砂卡1、循环系统出现故障，停泵时没有及时上提管柱至砂面以上，而造成卡钻。2、动力或提升系统出现故障，没有采取相应的措施，而造成卡钻。3、 对于出砂严重的井，在冲砂施工过程中没有采取相应的措施，而采用一般的砂操作规冲程施工，造成卡钻。针对以上情况，要采取以下预防措施：1、循环系统出现故障，停泵时应及时上提管柱至砂面以上，并反复活动管柱。2、机械动力或提升系统
12、出现故障，必须保持正常循环，中途不得停泵。3、对于出砂严重的井，在冲砂施工过程中，一方面换单根前要充分洗井，下放单根的速度不宜太快； 另一方面加大泵的排量，每小时不得小于30方，或者双泵冲砂，增大排量，加快洗井液的上返速度。三、目前冲砂作业的一些新措施1、冲管冲砂用小于油管内径的小直径管柱，从油管内径冲砂，来解决由于地层出砂而造成砂卡的油水井施工。2、连续油管冲砂一般用于水平井、大位移井冲砂施工。3、反冲砂冲砂工作液沿冲砂管与套管环形空间向下流动，冲击井底沉砂，冲散的砂子与冲砂工作液混合后，沿冲砂管返至地面。 反冲砂的优点是携砂能力强，上返速度快，返砂时间短，不会造成卡管柱；缺点是冲砂液对砂子冲击力小，不易将砂子冲散。4、捞砂泵捞砂它是在钻柱全掏空状态下，利用环空液柱压力与钻柱之间的压差做动力，以液体流动携砂原理来实现捞砂，尤其对于超深井、漏失井冲砂十分有效。5、喷嘴冲砂它是针对压裂后交界面冲砂困难时，特别有效的冲砂工具，冲击力大，效果好。当井内有破碎胶皮冲砂无进尺或无法换单根时，采用喷嘴工具，可以快速的完成施工。总之，在冲砂施工过程中，应及时观察进出口排量，观察泵压的变化，出口返砂的情况，记录泵参数、砂面参数、返出物参数。遇到冲砂参数变化波动较大时， 应根据该井的情况在现场及时处理，以避免砂卡事故的发生。填砂