The Baker Hughes CSAP gravel pack system has all of the same field proven features of CS-300 system. The definition of CSAP is Cake-Saver-Acid-Placement, before running in hole with the gravel pack assembly, displace the open hole section in casing to brine. It’s critical to the successive hole cleaning to maximize the fluid velocity at 300 ft/min near the well bore wall. 贝克休斯CSAP砾石充填系统具有CS-300已经验证的所有相同的属性。在向井下下砾石充填的组合工具时，向套管下的裸眼部分打入盐水，这对裸眼井壁附近液流速度达到300英尺每分，连续地洗井起着非常关键的作用。 For this reason, it’s important to fully maintain turbulent fluid possible. Low-viscosity fluids are desired to help to retain turbulence. However, while low-viscosity fluids help maximize velocity near the wall. It’s commonly assumed that their use also makes it somewhat more difficult to remove solids from the wellbore. To carry solids completely out of the wellbore,elevated flow velocities are required. 由于这个原因，完全保持湍流的液体很重要。低剪切速度的液体有助于保持湍流。然而，尽管低剪切速度的流体能保证井壁附近的流体高流速。但是通常它们也存在一个缺点那就是更难将井眼的固体携带出来。为了将固体百分之百地携带出井眼，就要求液体具有很高的流速。 The steps to compete the procedure are: 步骤如下： 1、Pick up gravel pack assembly and run in hole to setting depth. 将砾石充填组合工具下放到井下预定的深度。 2、Circulate brine down the work string and out the GPV shoe around the screen annulus at a rate below 25ft/sec pass the SC packing element. 将盐水循环到工作管住从GPV引鞋流出，到筛管环空周围，速度为25英尺没秒以内，通过防砂充填工具。 3、Drop a stainless steel ball to set the SC packer, this section will shift the ball seat isolation sleeve downward, opening the return bypass ports in the crossover tool, and locking the primary ball on the ball seat. 将一个不锈钢球丢手，坐在防砂封隔器上，会使球座封隔套筒向下移动，打开crossover tool 的回路旁通通道，将初始的那个不锈钢球锁在球座上。 4、Set the packer, pull the packer tech-unit, perform an anchor test on the SC packer. 坐封隔器，拉动封隔器部分，在防砂封隔器上做一个锚定测试。 5、Pull 30000 pounds over the last recorded up-weight, followed by slacking off 30,000 pounds below the last recorded down-weight. This is your running in hole position. Followed by picking up the work string to confirm the crossover tool is free from the gravel pack packer assembly. 最后一个记录的上提载荷重加到30000磅，然后将最后一个记录的释放重量加到30000磅。这是下工具的位置。接下来上提工作管住以确保crossover tool脱离了防砂封隔器组合，可以自由上提下放。 6、Pick up the work string to position the SMART Collet above the first indicating coupling, slack off 30,000 pounds, this is your test packer position. Apply the required test pressure to the annulus, to confirm the SC packing element is packed off on the casing inside diameter. 上提工作管住到SMART Collet 的第一个位置指示接箍，释放30000磅的重量，这个是测试封隔器的位置。对环空进行要求的压力测试，来保证防砂封隔工具坐封在了套管避上。7、Pick up the work string to position the SMART Collet above the second indicating coupling.
裸眼井封隔器及其应用 （江汉油田分公司采油工艺研究院井下工具研究所） 摘要近年来裸眼井越来越多，对裸眼井地层进行酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业需要使用裸眼封隔器。为了满足这种需要，研究了K341、K342、K344三种类型的裸眼井封隔器。现场应 用时，其最大密封系数达到了1.486 ,远远大于普通压缩式封隔器密封系数 1.1?1.15的水平，最高工作压差达到47MPa，最高工作温度达到142 'C。介绍了这三种封隔器的工作原理、现场施工管柱和现场使用情况。关键词裸眼井裸眼封隔器管柱应用 前言 因油气田开发的需要以及完井技术的发展，油气井尤其是碳酸盐岩等致密地层钻探的油气井，采用裸眼井完井的方式日益增多。裸眼井需要裸眼封隔器才能进行酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业，由此导致对裸眼井封隔器需求的增长。 裸眼井在钻井过程中，有时需要进行中途测试，以取得较为详细的资料，对地层进行更加准确的判断，由此决定是否追加投入，继续完成下步施工，从而节省不必要的开支。 裸眼井封隔器还可以用在套管变形井和一些常规封隔器不适宜应用的油井的采油、堵水、措施作业等。在采油井中，勘探初期的探井往往使用一些特殊尺寸的套管完井，后期采油中这些井缺少配套的井下封隔器，裸眼井封隔器则能够满足这些井的酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业的施工需求。 工作原理 一、扩式胶筒 （一）结构 其结构分三层，以弹性不锈钢片做叠层骨架，加以胶筒、外筒组成。 （二）主要特点 1、扩系数大，可以达到1.2?1.6，即可用小直径胶筒封隔大直径井眼。 2、容易扩和收缩，即易坐封和解封，胶筒压差为1?1.5MPa即可实现封隔器胶筒的初封。 3、耐高温125?150 C，最高达180 Co 4、承压差大，最大工作密封压力达到50MPa以上。 5、残余变形小，通常残余变形不超过2%。 6、对井眼适应性强，可用于先期完井的裸眼井、套管侧钻开窗井、后期完井的裸眼井、组合套管井和特殊套管井的工艺措施中。 二、K344型裸眼井封隔器 （一）结构 由上接头、中心管、密封胶筒、下接头等组成，见图1所示。
水平井完井方式及其选择
水平井完井方式及其选择 水平井完井方式可采用裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注水泥射孔 （1）裸眼 （2）割缝衬管完井 （3）衬管管外分段封隔完井 （4）水泥固井射孔完井 的实际经验。完井方式对于水平井今后能否进行正常生产或者进行多种作业是非常重要的。某种钻井方式只能适应于某种完井方式。 一、完井方式 1、裸眼完井 裸眼完井费用不高，但局限于致密岩石地层，此外，裸眼井难以进行增产措施，以及沿井
段难以控制注入量和产量，早期水平井完井用裸眼完成，但现在已趋步放弃此方法。当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油气藏和油气井的泄油半径很小时才使用裸眼完井的方法。 2、割缝衬管完井 该方法是在水平段下入割缝衬管，主要目的是防止井眼坍塌。此外，衬管提供一个通道，在水平井中下入各种工具诸如连续油管。有三种类型的衬管可采用： 1)穿孔衬管。衬管已预先预制好。 2)割缝衬管。衬管已预先铣好各种宽 度、深度、长度的缝。 3)砾石预充填衬管。割缝衬管要选择 孔或缝的尺寸，可以起到有限的防砂作用。 在不胶结地层，则采用绕丝割缝筛能有效 地防砂，另外在水平井采用砾石充填，也 能有效防砂。 割缝衬管完井的主要缺点是难以进行有效的增产措施，因为衬管与井眼之环形空间是裸眼，彼此连通，同样，也不能进行进行分采。 3、割缝衬管加管外封隔器 该方法是将割缝衬管与管外封隔器一起下
入水平段，将水平段分隔成若干段，可达到沿井段进行增产措施和生产控制的目的。由于水平井并非绝对水平，一口井一般都有多个弯曲处，这样，有时难以下入衬管带几个封隔器 4、下套管注水泥射孔 该方法只能在中、长曲率半径井中实施。在水平井中采用水泥固井时，自由水成分较直井降低得更多，这是因为水平井中由于密度关系，自由水在油井顶部即分离，密度较高的水泥就沉在底部，其结果水泥固井的质量不好。为避免这种现象发生，应做一些相应的试验。 注：1、超短曲率水平井：半径1～2ft，造斜角（45°～60°）/ft； 2、短曲率水平井：半径20～40ft，造斜角（2°～5°）/ft； 3、中曲率水平井：半径300～800ft，造斜角（6°～20°）/（100ft）； 4、长曲率水平井：半径1000～3000ft，造斜角（2°～6°）/（100ft）。 二、完井方式选择 在选择完井方式时，必须重点考虑以下几个方面的问题： 1、岩石地层 若考虑裸眼完井，重要的是保证岩石是致密的，同时钻井过程是稳定的。经验报告和文献指出，若水平井方向是沿着水平最小应力钻井，则井筒显示极好的稳定性。 2、钻井方法
封隔器 1、概述： 封隔器是在套管里封隔油层的重要工具。它的主要元件是胶皮筒，通过水力或机械的作用，使胶皮筒鼓胀密封油管和套管的环形空间，把上下油层分开，达到某种施工目的，这就是封隔器的主要作用。 2、分类： 封器的型式很多，按其工作原理分为八种类型，即支撑式、卡瓦式、皮碗式、水力扩张式(水力压差式)、水力自封式、水力密闭式、水力压缩式、水力机械式。 按封隔元件的工作原理分为四种，即自封式、压缩式、楔入式、扩张式。 3、编号： 旧编号是用油田代号、型式代号、公称尺寸、结构代号、设计次数。 部定型油田代号型式代号适用套管公称直径结构设计 产品代号代号代号大庆DQ 支撑式 1 41/2套管43/4裸眼 4 胜利SL 卡瓦式 2 5、51/2、53/4套管51/4裸眼 5 四川SC 皮碗式 3 65/8套管 6 大港DG 水力扩张式 4 7、75/8套管73/4、71/2裸眼7 华北HB 水力自封式 5 85/8套管81/2裸眼8 D 江汉JH 水力密闭式 6 93/4裸眼9 玉门YM 水力压缩式7 113/4裸眼11 新疆XJ 水力机械式8 121/4裸眼12 青海QH 长庆ZQ 辽河LH 江苏IS 河南HN 吉林JL 海洋HY 如上述方法表达不清时可适当加用文字，例如HB671型裸眼封隔器;石油部定型产品可在油田代号前加D，如DSL151型封隔器，表示部定型的胜利油田研制的支撑式封隔器，适用127套管。 1.
新编号是按封隔元件分类代号、支撑代号、座封代号、解封代号、及封隔器钢体最大外径五个参数依次排列进行编号的。 分类代号支撑方式代号座封方式代号解封方式代号钢体最大外径 自封式Z 尾管 1 提放管柱 1 提放管柱 1 mm 压缩式Y 单向卡瓦 2 旋转管柱 2 旋转管柱 2 楔入式X 无支撑 3 自封 3 钻铣 3 扩张式K 双向卡瓦 4 液压 4 液压 4 锚瓦 5 下工具 5 下工具 5 应用本标准时，可将油田名称加到封隔器型号的前面，特殊用途加到封隔器型号的后面。如Y211-114型封隔器，表示该封隔器封隔元件的工作原理为压缩式、单向卡瓦支撑、提放管柱座封、提放管柱解封、钢体最好大外径114毫米。如华北K341-140型裸眼封隔器，表示为华北油田封隔器，封隔元件的工作原理为扩张式、无支撑、液压座封、提放管柱解封、钢体最大外径为140毫米，适用于裸眼井。 Y211-148封隔器 1、概述:从型号看这种封隔器是一种压缩式、单向卡瓦支撑、下放管柱座封、上提管柱解封的封隔器。具有起下顺利，中途不误座、座封、解封操作简单、密封可靠、耐压高、通径大、摩擦阻力小等优点。 单独使用该封隔器可用于式油、找水、验串等。与支撑式封隔器组合使用，可用于分层采油或卡堵水层。如用于压裂、酸化，则需另接水力锚和反循环阀。 2、主要技术指标 工作压差 15Mpa 钢体最大外径148mm 工作温度120℃摩擦块自由外径 170mm 通径 62mm 适用套管内径 157-162mm 全长 1442mm 座封载荷 120-140Kg 自重 80Kg 连接扣型 27/8UPTBG 2.
裸眼井封隔器及其应用 (江汉油田分公司采油工艺研究院井下工具研究所) 摘要近年来裸眼井越来越多,对裸眼井地层进行酸化、压裂、注水、堵水与试油试气等分层措施作业需要使用裸眼封隔器。为了满足这种需要,研究了K341、K342、K344三种类型的裸眼井封隔器。现场应用时,其最大密封系数达到了1、486,远远大于普通压缩式封隔器密封系数1、1～1、15的水平,最高工作压差达到47MPa,最高工作温度达到142℃。介绍了这三种封隔器的工作原理、现场施工管柱与现场使用情况。 关键词裸眼井裸眼封隔器管柱应用 前言 因油气田开发的需要以及完井技术的发展,油气井尤其就是碳酸盐岩等致密地层钻探的油气井,采用裸眼井完井的方式日益增多。裸眼井需要裸眼封隔器才能进行酸化、压裂、注水、堵水与试油试气等分层措施作业,由此导致对裸眼井封隔器需求的增长。 裸眼井在钻井过程中,有时需要进行中途测试,以取得较为详细的资料,对地层进行更加准确的判断,由此决定就是否追加投入,继续完成下步施工,从而节省不必要的开支。 裸眼井封隔器还可以用在套管变形井与一些常规封隔器不适宜应用的油井的采油、堵水、措施作业等。在采油井中,勘探初期的探井往往使用一些特殊尺寸的套管完井,后期采油中这些井缺少配套的井下封隔器,裸眼井封隔器则能够满足这些井的酸化、压裂、注水、堵水与试油试气等分层措施作业的施工需求。 工作原理 一、扩张式胶筒 (一)结构 其结构分三层,以弹性不锈钢片做叠层骨架,加以内胶筒、外筒组成。 (二)主要特点 1、扩张系数大,可以达到1、2～1、6,即可用小直径胶筒封隔大直径井眼。 2、容易扩张与收缩,即易坐封与解封,胶筒压差为1～1、5MPa即可实现封隔器胶筒的初封。 3、耐高温125～150℃,最高达180℃。 4、承压差大,最大工作密封压力达到50MPa以上。 5、残余变形小,通常残余变形不超过2％。 6、对井眼适应性强,可用于先期完井的裸眼井、套管侧钻开窗井、后期完井的裸眼井、组合套管井与特殊套管井的工艺措施中。 二、K344 型裸眼井封隔器 (一) 结构 由上接头、中心管、密封胶筒、下接头等组成,见图1所示。
1 砾石充填防砂井砾石尺寸设计实例 砾石充填类防砂是目前主流的防砂工艺，砾石尺寸设计是砾石充填类防砂设计的关键步骤之一，砾石尺寸的大小会影响防砂效果和油气井生产动态。较大的砾石尺寸有利于获得较高的产能，但会导致地层砂侵入砾石层；相反，较小的砾石尺寸挡砂效果好，但对油井产能的影响较大。油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸如表1所示。 目前国内外的主要砾石尺寸设计方法为三类： (1) 第一类：设计依据简单，仅依据地层砂某一特征尺寸的设计方法，包括Karpoff、Smith、Tausch&Corley、Saucier等四种设计模型； (2) 第二类：信息依据丰富，基于地层砂筛析曲线的设计方法，主要包括DePriester和Schwartz两种设计模型； (3) 第三类：基于砾石层孔喉结构模拟的砾石尺寸设计方法。 上述砾石尺寸设计方法均已在中国石油大学(华东)研制开发的Sand control Office软件中实现。 我国西部某出砂气田S-14井地层砂为粉细砂，图3中的曲线D为其筛析曲线，经粒度分析，d10= 0.151 mm，d40= 0.082mm，d50=0.065mm，d70=0.032 mm，d90=0.008mm，分选系数2.043，均匀系数10.036，标准偏差系数0.231。 表1 油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸 第一类设计方法的设计结果如表2所示。 使用DePriester方法进行砾石尺寸设计结果如图2所示。设计中的取值为：A=5.5，Cmin=1.5，Cmax=3.0，计算得到系数B的取值范围为[25.4，35.9]。图中曲线A、B分别为B取最小值和最大值时的砾石尺寸分布曲线；曲线C为B取平均值时得到砾石尺寸范围曲线，对应的设计结果为砾石尺寸范围0.227～0.560mm，匹配的砾石标准为0.25～0.42mm。 使用Schwartz方法设计该井的砾石尺寸，设计中的取值为：Cmin=1.2，Cmax=1.5；选择设计点为d70，设计结果如图3所示。曲线A、B分别为Cg= Cmin和为Cg= Cmin和时得到砾石尺寸分布曲线；曲线C为Cg取平均值1.35时得到砾石尺寸范围曲线，对应的设计结果为砾石尺寸范围0.160～0.300mm，匹配表1中的标准砾石尺寸为0.21～0.25mm。
水平井裸眼砾石充填防砂完井技术研究 摘要：高孔高渗储层在全球占有较大比例，对高孔高渗油藏实施防砂完井能够 大大延长油井的开采有效期，提高油井采收率。目前水平井的开发是实现油井高 产稳产的有效手段，水平井的开采一般采用潜油电泵强采，液量大，油井开采后 近井地带亏空，地层骨架松散，会造成油井大量出砂；水平井、大针度井的砾石 充填完井可以将防砂有效期延长至十年。笔者对砾石充填完井技术进行了相应管 柱结构及配套工具性能的研究，对各项施工参数进行了设计，为相关技术人员的 现场应用和技术研究提供了有意义的参考。 关键词：水平井；裸眼砾石充填防砂完井 1、前言 为实现疏松砂岩水平井的有效开发，笔者对水平井裸眼充填完井技术进行了 研究，研究了配套的防砂完井管柱、筛管和配套工具的结构与性能，对完井过程 中的施工过程中的泵压、排量、砂比等重要参数进行了优化。在现场进行砾石充 填的过程中，由于影响砾石充填效果的因素比较多，所以在实际的防砂完井设计 中需要加强对井径数据、完井液、管柱结构、防砂工具等的优化分析。在现场的 应用过程中，采用的砾石充填砂比保持在5%-10%，排量保持在500-1000L/min。 通过采用循环充填方式进行筛管与裸眼之间的砾石充填，挡住了有层中的砂子讲 入井筒。 2、水平井裸眼砾石充填完井技术特点分析 对于水平井而言，为了在最短的时间内获得最大的经济回报，较好的开采方 式是电泵强采，但这也会造成油井过早出砂，检泵作业频繁，生产成本大大增加。较为理想的完井方式是采用筛管外充填挡砂砾石的方式，裸眼完井方式保证了油 层与井筒的接触面积，同时在筛管外部采用挡砂砾石，不仅能够起到筛管和砾石 多级挡砂屏障的效果，还可以机械支撑井壁，避免井壁在开采一段时间后因骨架 松散发生坍塌。在油井生产出去，细粉砂能够随液体流人井筒，有了砾石充填层 的保护能够降低液体对筛管的直接冲刷，提高了筛管的挡砂有效期。因此采用裸 眼+筛管+砾石充填层的完井方式大大提高了油井防砂时间，能够满足日产液100 方以上的生产需求。 3、水平井裸眼砾石充填完井管柱设计 在水平井完井过程中，大部分目的层为单一油层，在设计砾石充填完井管柱 的过程中主要采用以下两种管柱，其中一种是采用上部注水泥下部筛管完井管柱，管柱从下到上依次为引鞋+洗井阀+砾石充填装置+套管短节+筛管串+套管短节+筛 管短节+盲板+套管短节+裸眼封隔器+分级注水泥装置+套管串至井口。该工艺施 工结束后需要对盲板进行钻塞，钻塞结束后进行充填管柱的下人，充填管柱的结 构组成从下到上依次是充填服务装置+变扣+冲管串+油管串至井口。另外一种较 为常用的管柱是采用裸眼段悬挂筛管，悬挂器坐挂在上级套管末端的管柱方案。 使用该管柱从下到上依次是导向装置+套管短节+砾石充填装置+套管短节+筛管串 +套管短节+悬挂器+变扣+钻杆串至井口。悬挂器的选用一般为液压丢手和倒扣正 转丢手双保险，充分保证管柱完全丢手。使用该工艺施工无需钻塞，对应的后期 充填管柱从下到上依次是充填服务装置+变扣+冲管串+油管串至井口。 4、防砂筛管研究及防砂完井工具研制 现场防砂完井的筛管采用复合防砂筛管，该筛管的基管采用常规套管打孔，
水平井分段压裂裸眼封隔器的研究与应用 水平井裸眼分段压裂是一项先进的完井工艺技术，是低压、低渗透油气藏开发的重要增产措施之一，近年来在国内开始推广应用。水平井裸眼分段压裂工具是实现这项工艺技术的核心硬件，该技术被少数国外公司垄断，国内自主研发尚处于起步阶段。此前，用传统工具和工艺改造水平井，耗时长、产量低，用国外先进技术和工艺改造水平井效果虽好，但费用太高。为此，渤海钻探工程技术研究院研发了水平井裸眼完井分段压裂配套工具并在苏里格地区成功应用，预示着国产水平井分段压裂工具及压裂工艺进入了一个崭新的时期。裸眼封隔器作为水平井分段压裂配套工具的重要组成部分，在多段压裂过程中的作用至关重要，其性能直接影响着压裂施工的效果。为此对裸眼封隔器的一些关键部分进行了缜密的设计。 1裸眼封隔器的研制 苏里格气藏具有低压低渗透、开采难度大的特点，4000 m 井底温度达到 130 ℃。水平井分段压裂时，裸眼封隔器的工作位置处于水平裸眼段，井底情况复杂、地层压力高。封隔器下入过程中，在井壁摩擦及管内液柱压力的作用下比较容易损坏胶筒和提前坐封，同时由于裸眼段井径变化大，使用密封胶筒较短的常规压缩式封隔器可能会导致坐封不完全，影响后期的压裂施工。针对上述情况，设计了开启阀式扩张封隔器，该封隔器将开启阀与单流阀综合利用，封隔器开启压力根据施工井的具体情况进行调节，能有效地防止下井过程中封隔器提前打开并坐封的现象；单流阀的设计使液体单向流入密封胶筒并防止回流，在后期打开压差滑套和压裂作业时即使压力骤增也可继续通过单流阀向密封胶筒内单向泵 入液体，使胶筒充分膨胀，加强密封效果。该封隔器具有外径小、密封段长的特点，不但有利于工具的顺利下入，而且长密封胶筒与裸眼地层有更大的接触面积，更好地保证完全密封。 2技术分析 2.1结构及工作原理 水平井裸眼完井分段压裂专用裸眼封隔器结构，该封隔器在现场配合自主研发的悬挂器、投球滑套、压差滑套、坐封球座等使用。现场应用时根据地质情况对分段压裂的段数进行调整，根据段数的不同对投球滑套和裸眼封隔器数量进行改变，以满足不同情况的分段压裂施工要求。封隔器下到预定位置后，由油管内投球使球坐于坐封球座上；井口打压注入液体，当压力打到8~10 MPa 时，开启阀芯上的销钉被剪断，开启阀被打开；液体经过中心管的进液孔把单流阀推开，进入中心管与胶筒之间的环形腔内使胶筒膨胀坐封，当内压达到设定值时，封隔器坐封完毕，可进行后续作业。 2.2主要技术参数及性能特点 2.2.1主要技术参数封隔器总长2600 mm；密封段长1500 mm；最大外径?146 mm；最小通径?50mm；启动压力8~10 MPa；坐封压力25 MPa；胶筒外径?144 mm；最高工作温度150 ℃；最大工作压力80 MPa。 2.2.2性能特点（1）易坐封，具有下井过程防坐封设计；（2）承压差大；（3）适应性强，小直径封隔器可密封大直径井眼，最大能密封?180 mm 井眼，且对井眼规则程度要求不严格；（4）密封段长，具有一定自身锚定能力，密封能力好，承受压差可靠；（5）使用寿命长，性能可靠，在前期室内试验过程中封隔器完全坐封在套管中放置3 个月后，验证其密封性能及锚定力，使用拉拔机拉到80 t，封隔器和套管之间移动距离不超过2 mm。
水平井裸眼砾石充填 防砂工艺技术优化研究与应用 刘树新杨喜柱等 （大港油田公司采油工艺研究院滩海工艺室）摘要：本文通过对埕海一区储层、流体性质分析，基于理论分析、地层砂粒经分析试验，提出水平井裸眼砾石充填防砂工艺，优化了工艺设计参数，实施后已取得显著效果，该工艺的成功实施大大提高了我油田水平井防砂工艺技术水平，也将对环渤海类似储层的滩海油田开发具有良好的借鉴作用。 主题词：埕海一区裸眼水平井防砂工艺研究裸眼砾石充填防砂应用效果 1 引言 埕海油田位于渤海湾滩海-浅海地区，由于储层为疏松砂岩，前期研究结果表明必须采取先期防砂才能投产，而本区采用人工岛开发，井型以水平井为主，且井底位移大，水平段长，在防砂工艺方面存在极大难度。因此开展了水平井裸眼砾石充填防砂工艺技术优化研究与应用课题。在国内，该项技术的研究工作起步较晚，仅在胜利油田进行了试验与应用，但对于超过700m长水平井段的防砂仍然存在很大技术难度。 1 地质概况 埕海一区位于大港油田滩海区南部埕北断阶区，地理位置位于河北省黄骅市关家堡村以东的滩涂—海域水深4m的极浅海地区。该区主要包括二个井区：庄海4×1、庄海8断块。自下而上发育Es、Ed、Ng、Nm等四套含油层系。其中，NgⅠ1组为主力油组，有具有以下油藏特征：油藏埋藏较浅。埋深为1240－1268m，储层成岩作用弱，属于岩性-构造底水油藏。油层胶结疏松，易出砂。试采井存在出砂的现象。储层呈现高孔、高渗的特征，根据庄海802井粘土矿物X衍射分析报告来看，储层粘土以伊蒙间层为主，平均含量达到62.5%，其中蒙脱石含量约为70％，伊/蒙混层是易水化膨胀的矿物，易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。原油性质具有三高、三低的特点。即高密度、高胶质沥青含量、高初馏点、低凝固点、低含蜡、低含硫。该地区地层水矿化度平均为10350mg/L，水型为NaHCO3型。油藏属于正常的温度压力系统。 针对该区上述储层特点，储层极易出砂，同时，原油粘度较高对出砂影响较大，本区地处滩海，以水平井为主，防砂难度大，因此开展了该区水平井防砂工艺研究与应用。 2 防砂工艺优化研究 2.1 防砂难点分析 根据该区块的油藏特征以及该井的井身结构特点，该井的防砂工艺的选择存在以下难点： 2.1.1 粒度分布不均匀，D40/D90>6.5，单一的机械挡砂难以达到好的效果； 2.1.2 防砂井水平段长（其中庄海8Ng-H1井为731.5m）、水垂比大（最大为 3.9），都给防砂工艺的现场实施带来极大的难度。 2.2 防砂方式的确定 目前常用的防砂工艺有机械防砂和化学防砂，对于埕海一区庄海8Ng组油井防砂井段长，粘土含量高,化学防砂难以达到预期的效果，因此该井的防砂工艺应首选机械防砂。 对于选择筛管挡砂抑或砾石充填防砂，主要考虑以下几个方面进行了选择： 2.2.1 防砂经验公式 根据国外石油公司通用的SPE39437所推荐的防砂方法选择标准(见表1),根据庄海8区块馆陶组的岩心粒度分析资料,d40/d90=6.55～29.75,大于5，D10/D95=34-55，大于20，低于325目的砂粒（%）占11.2%，因此该区块应首选裸眼砾石充填防砂工艺。
井下封隔器知识 分隔油层是用分层管柱及其工具实现的，封隔器是在套管里分隔油层的重要工具。 一、封隔器的基本概念 在油田的井筒里密封井内工作管柱与井筒内环形空间的封隔工具称 为封隔器。 1、封隔器性能的基本要求 对可取出的封隔器性能的基本要求是下的去、能密封、耐的久、起得出和配套多级使用。 2、封隔器的的基本参数 包括工作压力、温度、钢体最大外径和通经四个基本参数。 3、封隔器作用 封隔器主要元件是胶皮筒，通过水力或机械的作用、使胶皮筒膨胀密封油、套管环形空间，把上、下油层分隔开，达到某种施工的目的，这就是封隔器的主要作用。 二、封隔器型号编制方法 1、封隔器的分类： 封隔器的分类主要是按封隔器上的封隔件的工作原理来分类。可分为自封式、压缩式、扩张式和楔入式四类。 （1）自封式：靠封隔件外径与套管的过盈和压差以实现密封的封隔器。
帕），胶皮筒扩张，密封油套环形空间（压差的产生是通过配水器打开定压阀损失压力而造成的）。 （4）技术规范 a.工作压力25兆帕、工作温度70摄氏度； b.适用套管为139～145mm； c.最大外经113mm； d.管内经62mm； e.总长度923mm； f.两端连接螺纹适用于2 1/2英寸； g.胶皮筒外经为110mm，在0.5兆帕作用下，扩张直径为146～155mm。 2、k344-114(原457－9)型 （1）性能：常与喷砂器等工具配套使用，用于注水井的压裂、酸化、找窜、封窜上。 （2）结构：由上接头、“○”型圈、胶筒座、硫化芯子、胶筒、中心筒、滤网罩和下接头等组成。 （3）工作原理：从油管加液压，液压经滤网罩、下接头的孔眼和中心管的水槽，作用于胶筒内腔，从而使胶筒胀大，密封油套管环形空间，是压裂、酸化不可缺少的工具。 （4）技术规范 a.工作压力45兆帕。
第一章、概述 第一节、前言 封隔器系指具有弹性密封元件，并籍此封隔环形空间，隔绝产层，以控制产（注）液，保护套管的井下工具. 根据密封部位不同，可分为两种。一种是油套与套管（或裸眼井壁）之间的密封，谓之“外密封”；一种是油管或油管密封短接（也称密封段）与封隔器内腔（或密封腔容座）之间的密封，谓之“内密封”。 目前常用的封隔器分为两大类：可取式封隔器和永久式封隔器。 对于封隔器本身来说，最关键的部件莫过于弹性密封元件，有人比之为封隔器的心脏，因为它在很大程度上影响甚至决定着封隔器系统井下工作的成败 第二节、封隔器的发展 石油工业的兴起和发展，伴随着封隔器的问世和演变，早期的封隔器结构简单，用途单一、性能低下。1863年美国的布赖森发明了裸眼封隔器，1863年美国的图尔特发明了一种开有油、套压连通孔的单胶筒封隔器，其胶筒是在锥形体的楔入作用下膨胀的。随后美国的封隔器研究又加快了步伐 苏联30年代初，阿塞拜疆油田首先采用正反扣螺栓式封隔器，1963年阿塞拜疆矿机研究所研制了结构比较完善的尾管式封隔器，但其下入深度只有300~650米，有效工作压差不超过2.5MPa。 近几十年，随着钻井、完井工艺不断向高压、高温和复杂的深部地层方面发展，对封隔器提出更高的要求。 第三节、结构封隔器的 一、密封部分： 密封部分是在外力（机械力或液压力）的作用下，发生动作，最终密封环形间隙，防止流体通过的机械。它是封隔器的关键部件，主要由弹性密封元件、赖以安装密封元件的钢碗、隔环（挡圈）和各种防止密封元件“肩部突出”的“防突”部件构成。其中，密封元件是至关重要的核心部件，通常制作成“圆筒状”，所以也俗称胶筒。只是近来为了实现油管与封隔器之间的内密封，密封元件才制作成各种形状（如V形）的盘根 二、锚定部分 锚定部分也叫“支撑部分”，其作用是将封隔器支撑在套管壁上，防止封隔器由于纵向移动而影响密封性能，或引起封隔器过早解封，主要包括水力锚和卡瓦等。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6f7091320.html, 水平井砾石充填完井技术分析 作者：张鑫 来源：《中国科技博览》2016年第27期 [摘 ;要]随着我国社会主义市场经济日益发展，人们生活质量和生活水平不断提高，因此 对于整个水平井砾石充填完井技术提出了更高的要求。本文针对水平井砾石充填完井技术现状以及存在的问题，提出几点有效的措施和建议，从而提高整个水平井砾石充填完井技术的质量和水平。 [关键词]水平井 ;砾石充填完井 ;技术分析 ;有效策略 中图分类号：TE257 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0057-01 引言：辽河油田属于一个开发多年的老油田，由于其自身储备不足，因此其稠油的产量达到总产量的70%，因此稳产难度较大，从而严重影响了水平井砾石充填完井技术的提高。 一、水平井砾石充填完井技术原理 通常在整个水平井砾石充填完井技术过程中主要是填砂管住构成，主要是包括了内柱和外柱两部分组成，其中外管柱主要是由填砂隔离器、筛管外扶正器等构成，其中内关注填砂管道主要是包括了封隔器。由于内管柱的阻碍了井眼的流动方向，在整个向前流动的过程中，需要将沿冲管返回到套环空返到地面，实现连续泵柱混砂液。在整个连续泵注过程中，需要填满砂砾，然后按照不同的砂砾石进行管理和填充，通过正向和反向的填充，充满井眼的上半部和下半部，从而才能够进一步进行填充和推进，完成整个填充的过程，从而优化整个填充的效果，提高整个填充的质量和水平。与此同时，在整个洗井液进行反循环洗井的过程中，当整个水平井砾石充填完井完成之后，需要将环空容积形成之后，防止其出现砂砾等情况，从而进行进一步的填充和灌输，反复的进行填充，从而提高整个填充的质量，将这种钻井液进行反复的利用和循环，这样才能够提高整个管柱，完成整个防砂施工的质量和水平。当整个填充过程结束之后，就需要利用生产井段建立一定的主要挡砂屏障，这样才能够将生产时的地层流动砂被石层阻挡在外部，这样会难以进行运转，从而形成了稳定的基层砂体结构，从而达到防砂固风的目的。 二、影响水平井砾石充填完井技术因素 在整个水平井砾石充填完井技术的过程中，其工艺较为复杂多样，由于整个水平井长度要在300m以上，而且整个填充的过程都是按照砾石的运用方向和移动水平进行垂直的承重，这样才能够防止其出现沉降的问题，从而直接提高了整个水平井砾石充填完井的水平。在这个过程中，由于整个水平井砾石充填完井暴露的面积较大，还有很多地层的滤失是不可控制的，这就要求在整个施工的过程中，需要将整个流速减低，进一步实现堵塞物的沉降，其中影响水平
绕丝筛管砾石充填防砂 砾石充填（gravel pack）防砂是应用最早，也是应用最广泛的机械防砂方法。常用的砾石充填方式有两种：一是用于裸眼完井的裸眼砾石充填；二是用于射孔完井的套管内砾石充填。裸眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果好，有效期长，对油层产能影响小。常用于油井先期防砂，工艺较复杂，且对油层结构要求具有一定强度，对油层条件要求高(如厚度大、无气、水夹层的单一油层)。其它情况则采用套管射孔完井后，再进行套管内砾石充填。 砾石充填防砂的施工设计应符合三条基本原则：一是注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和工艺步骤，以达到阻止油层出砂的目的；二是采用先进的工艺技术，最大限度地减少其对油井产能的影响；三是注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率，降低成本。防砂设计要形成一套完整的程序，有利于方案的系统化和规范化，从而提高施工设计的质量。一般程序为：充填方式选择－>地层预处理设计－>砾石设计－>防砂管柱设计－>携砂液设计－>施工工 艺设计。 1) 充填方式选择 根据防砂油层、油井的特点和设计原则，结合完井类型选择合适的砾石充填方式。2）地层预处理设计 根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况，确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施，同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。 3）砾石设计 砾石设计主要包括确定砾石尺寸、砾石质量控制和砾石用量。 （l）砾石尺寸选择 通过筛析实验取得防砂井油层砂样粒度中值d50后，根据计算公式求得所需用的砾石尺寸，即砾石的粒度中值D50。目前普遍采用Saucier公式 D50＝(5～6) d50 该公式是在大量实验基础上得到的，实验测得的砾／砂粒径比与渗透率的关系曲线如图8－6所示。图8－7为砾石挡砂机理示意图，图中(a)表示D50／d50＜6时，砾石与油层砂界面清楚，砾石挡住了油层砂，油气井无砂生产；图中(b)表示6 ＜D50／d50＜14时，油层砂部分侵入砾石充填层，造成砾／砂互混，砾石区渗透率下降，尽管油气井不出砂，但产量下降；图中(c)表示D50／d50＞14时，油层砂可以自由通过砾石充填层，防砂无效。 （2）砾石质量 为满足防砂工艺要求，对砾石的质量要求主要有：砂砾粒度均匀；圆度、球度好；在标准的土酸中的溶解度小于1%；砾石试样在水中搅拌后其浊度不大于50度；显微镜观察没有发现两个或两个以上颗粒结晶块；满足抗破碎试验要求。（3）充填砾石用量 砾石充填防砂所用的砾石数量要根据充填部位的体积来确定。为了保证施工质量，设计用量时要考虑足够的附加量以提高其防砂效果。 4）防砂管柱设计 防砂施工管柱通常包括充填工具、生产筛管、信号筛管、光管、扶正器等。（1）绕丝筛管
裸眼井封隔器及其应用（江汉油田分公司采油工艺研究院井下工具研究所）摘要近年来裸眼井越来越多，对裸眼井地层进行酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业需要使用裸眼封隔器。为了满足这种需要，研究了K341、K342、K344三种类型的裸眼井封隔器。现场应用时，其最大密封系数达到了1.486，远远大于普通压缩式封隔器密封系数1.1～1.15的水平，最高工作压差达到47MPa，最高工作温度达到142℃。介绍了这三种封隔器的工作原理、现场施工管柱和现场使用情况。关键词裸眼井裸眼封隔器管柱应用前言因油气田开发的需要以及完井技术的发展，油气井尤其是碳酸
盐岩等致密地层钻探的油气井，采用裸眼井完井的方式日益增多。裸眼井需要裸眼封隔器才能进行酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业，由此导致对裸眼井封隔器需求的增长。裸眼井在钻井过程中，有时需要进行中途测试，以取得较为详细的资料，对地层进行更加准确的判断，由此决定是否追加投入，继续完成下步施工，从而节省不必要的开支。裸眼井封隔器还可以用在套管变形井和一些常规封隔器不适宜应用的油井的采油、堵水、措施作业等。在采油井中，勘探初期的探井往往使用一些特殊尺寸的套管完井，后期采油中这些井缺少配套的井下封隔器，裸眼井封隔器则能够满足这些井的
酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业的施工需求。工作原理一、扩张式胶筒(一)结构其结构分三层，以弹性不锈钢片做叠层骨架，加以内胶筒、外筒组成。(二)主要特点1、扩张系数大，可以达到1.2～1.6，即可用小直径胶筒封隔大直径井眼。2、容易扩张和收缩，即易坐封和解封，胶筒压差为1～1.5MPa即可实现封隔器胶筒的初封。3、耐高温125～150℃，最高达180℃。4、承压差大，最大工作密封压力达到50MPa以上。5、残余变形小，通常残余变形不超过2％。6、对井眼适应性强，可用于先期完井的裸眼井、套管侧钻开窗井、后期完井的裸眼井、组合套管井和特殊套管井的
关于完井封隔器选型及工作流程说明 1、根据工程处要求，完井封隔器由完井测试中心选型，工程院负 责提出技术要求。 2、根据完井测试中心职能划分，由技术管理科根据工程院《完井 施工设计》《酸压施工设计》所提的技术要求，进行封隔器选型，塔河油田目前所使用封隔器性能、规格见后附表。 3、技术管理科以《施工作业指导书》的形式，将所选型的封隔器 通知生产运行科，生产运行科根据施工进度，及时通知封隔器 服务方上井服务。 4、完井监测队行管负责封隔器入井、验封的全过程监控。 5、入井封隔器出现异常情况后，工具方和现场行管必须及时提供 现场详细准确的施工过程书面材料，分析可能原因，拿出初步 下步方案。 （1）、对于封隔器本身存在的质量原因，造成施工失败，停止封隔器服务方的服务1－3月，待工具质量整改合格后，方可重新选用。 （2）、对于封隔器服务方的技术人员因技术问题，造成施工失败，停止封隔器服务方的服务1－3月，待技术人员培训合格，能正确操作其工具后，方可重新选用。 （3）、对于井况等其它原因造成施工失败，认真分析原因，吸取经验教训，避免在以后施工中发生。
附表：51/2＂套管封隔器类型及性能参数 7＂套管封隔器类型及性能参数
8-1/8＂套管封隔器类型及性能参数 裸眼封隔器类型及性能参数
各类封隔器的优缺点及选型 1、K CY211封隔器在酸压前后均保持良好密封，更有利于排液试产； 通过正反打压，可对整个管柱进行验封、验窜；封隔器解封可靠； 压裂、酸化前后，可进行洗井和压井作业。 2、KCK344封隔器无卡瓦，密封段长，密封压力高，停泵后自动解封， 胶筒回弹力好；适用性好：可用于套管井、裸眼井，直井、斜井和水平井；简便经济：酸压完成后，可气举排液，还可作为生产管柱直接（掺稀）生产。 3、K CY241结构简单，坐封方便；替液时可以过管鞋循环，避免将压 井液挤入地层；坐封机构在挤酸时持续作用，管柱的作业方式适合超深井作业。适合5″、5 1/2″、7″套管，单卡瓦，酸压时需要配水力锚。 4、E SKIMO封隔器胶筒总成与中心管之间存在旁通，下管柱期间不会 造成液力阻滞作用。因此，管柱中不用带常开阀。 i.解封时，在拉力作用下，封隔器中心管与胶筒总成先相对 位移。封隔器胶筒总成与中心管之间的旁通打开后，封隔 器上下压力平衡，从而使胶筒完全回收。这个过程中，管 内外压差不对解封力产生影响。因此，管柱中不用带常闭 阀。 ii.因为在酸压施工中，封隔器中心管受到较大的上顶力。因此，在管柱中加入水力锚，可保证安全施工。 iii.由于该封隔器胶筒总成能承受较大工作压差（69MPa）。因
裸眼井封隔器及其应 用
裸眼井封隔器及其应用 （江汉油田分公司采油工艺研究院井下工具研究所） 摘要近年来裸眼井越来越多，对裸眼井地层进行酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业需要使用裸眼封隔器。为了满足这种需要，研究了K341、K342、K344三种类型的裸眼井封隔器。现场应用时，其最大密封系数达到了1.486，远远大于普通压缩式封隔器密封系数1.1～1.15的水平，最高工作压差达到47MPa，最高工作温度达到142℃。介绍了这三种封隔器的工作原理、现场施工管柱和现场使用情况。 关键词裸眼井裸眼封隔器管柱应用 前言 因油气田开发的需要以及完井技术的发展，油气井尤其是碳酸盐岩等致密地层钻探的油气井，采用裸眼井完井的方式日益增多。裸眼井需要裸眼封隔器才能进行酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业，由此导致对裸眼井封隔器需求的增长。 裸眼井在钻井过程中，有时需要进行中途测试，以取得较为详细的资料，对地层进行更加准确的判断，由此决定是否追加投入，继续完成下步施工，从而节省不必要的开支。 裸眼井封隔器还可以用在套管变形井和一些常规封隔器不适宜应用的油井的采油、堵水、措施作业等。在采油井中，勘探初期的探井往往使用一些特殊尺寸的套管完井，后期采油中这些井缺少配套的井下封隔器，裸眼井封隔器则能够满足这些井的酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业的施工需求。 工作原理 一、扩张式胶筒 (一)结构 其结构分三层，以弹性不锈钢片做叠层骨架，加以内胶筒、外筒组成。 (二)主要特点 1、扩张系数大，可以达到1.2～1.6，即可用小直径胶筒封隔大直径井眼。 2、容易扩张和收缩，即易坐封和解封，胶筒压差为1～1.5MPa即可实现封隔器胶筒的初封。 3、耐高温125～150℃，最高达180℃。 4、承压差大，最大工作密封压力达到50MPa以上。 5、残余变形小，通常残余变形不超过2％。 6、对井眼适应性强，可用于先期完井的裸眼井、套管侧钻开窗井、后期完井的裸眼井、组合套管井和特殊套管井的工艺措施中。 二、K344 型裸眼井封隔器 (一) 结构 由上接头、中心管、密封胶筒、下接头等组成，见图1所示。