《钻井与完井工程》
本节主要内容
1.高级优质筛管的类型
1.高级优质筛管的类型
2.适用条件
本节主要内容
本节主要内容
1.设计方法和依据
◆设计方法：经验公式法
2.经验公式法
2.经验公式法
2.经验公式法
3.实验法
采用实验法设计挡砂精度是最准确的
3.实验法
油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介 防砂筛管是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井组不射孔开发问题而研发的产品。我公司现有激光割缝防砂筛管、打孔筛管、金属棉防砂筛管、TBS防砂筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管以及弹性防砂筛管等各种规格型号的产品，并已批量应用于全国各油田的防砂井和水平井生产中。与目前国内外水平井使用的完井方式相比，各油田水平井产要是以筛管、打孔衬管、射孔三种完井方式为主。由于绝大多数水平井是砂岩油藏和稠油油藏，稠油防砂问题是水平井开发的主要矛盾之一，因此以筛管完井占主导地 位。 用于防砂完井防砂的筛管主要有 金属棉筛管、TBS筛管割缝筛管、弹性筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管 筛管防砂完井的发展历程及性能评价 1、1996年以前 防砂完井技术试验阶段，主要以金属棉筛管完井防砂为主。 金属棉筛管防砂完井后井眼尺寸小，不利于注汽热采、采油生产和后期作业。防砂材料强度不足、不均匀，容易堵塞和损坏（击穿）。 2、1996～2002年间 开发并应用了TBS筛管。TBS筛管是以打孔套管为基管，将金属纤维过滤单元烧结在基管上，单层管结构，内径大，可防细砂，解决了金属棉筛管内径小、堵塞和强度低的问题。 TBS筛管存在问题：过滤单元易脱落、加工工艺性差。 3、2002年以后 由于机械加工工艺的进步，割缝筛管加工成本降低，近几年来在辽河油田应用的最多，主要适用于粗砂、分选性好的油藏。
存在问题：不能防止细砂，缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。 4、2005年以后 割缝筛管防砂完井技术推广应用阶段和弹性筛管现场试验阶段 高强度弹性筛管进入现场，显示出明显的优势。 解决了TBS过滤单元脱落的问题，防砂材料采用弹性金属纤维，渗透性能好，抗堵塞性能高，扩大了防砂范围。截止到目前在辽河油田的水平井上应用了32井次。 目前水平井最主要的防砂完井筛管是弹性筛管和割缝筛管。 目前水平井筛管完井方式主要有两种： A、95/8″套管内悬挂7″筛管。 B、7″套管下接7″筛管，上部固井。
海上完井工艺技术和完井理念介绍 1、 序言 海上油气田完井是海上油气田开发中的一个重要环节，它是衔接海上钻井、工程和采油采气工艺，而又相对独立的系统工程。它涉及油藏、钻井、海洋工程、采油采气等诸多专业，涵盖上述各个专业的有关内容。作为油气井投产前的最后一道工序，完井工作的优劣直接影响到海上油气田开发的经济效益。 中国海洋油田的完井自1967年海一平台试采开始，至今已有三十多年的历史。自1982年中国海洋石油总公司成立以来，近海油气田完井技术就伴随着油田开发进入了快速发展阶段，效果是显而易见的。1986年海上油气年产当量1000×104吨，1997年油气年产当量超过2000×104吨，预计2005年达4000×104吨（见下图），目前近海自营油田和合作油田开发正处于迅速发展阶段。在中国近海已投产的24个油气田的整个开发过程中，总体上说完井是非常成功的，绝大多数油气田的可采储量有较大幅度增长，在高速开采下保持油气产量的稳定和增长，达到了配产要求。根据中海油开发计划，2003-2005年期间，中海油将新增开发井760口，可见完井工作量将是非常大的。 2001年中国海洋石油在海外上市，成立了中海石油（中国）有限公司，提出要争创国际一流能源公司，提高竞争力，公司在多方面加大了科研投入。就完井生产而言，成立了专门的提高采收率项目组，紧密围绕提高采收率和油井产能，按计划尝试了各种完井新工艺，收到了明显的效果；在此过程中，完井理念也在不断发生变化，从开始传统 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 200020012002200320042005 时间(年) 油气当量 ( 万方 )
!应用技术# 精密复合滤砂管防砂完井技术 王 毅 杨海波 彭志刚 (胜利石油管理局钻井工艺研究院) 摘要 为了提高防砂效果,解决过高的生产压差带来的底水锥进以及完井管柱冲蚀破坏等系 列问题,研制了精密复合滤砂管,并形成相应的配套防砂工艺技术。该滤砂管主要由中心基管、不锈钢网过滤层、外保护管3部分组成,其防砂能力强,效果好,施工简便,特别适合出砂严重、底水锥进的水平井防砂。改进后的酸洗工艺技术,可有效清洗近井地带的泥饼及其它污染物,改善了井筒附近的油层渗透率。 关键词 精密复合滤砂管 防砂 酸洗 胜利油田河口采油厂沾18区块是典型的疏松砂岩稠油油藏,成岩性差,泥质含量高,渗透率高,出砂严重[1] 。目前,无论是缠绕式金属棉还是镶嵌式金属棉在稀油井、低泥质含量井中防砂都取得良好效果,但在稠油井、高泥质含量井中效果一般,主要是油井液量较低。为提高防砂效果,解决过高的生产压差带来的底水锥进以及完井管柱冲蚀破坏等问题,经过反复筛选及科研攻关,研制出精密复合滤砂管,并形成相应的配套防砂工艺技术。 技 术 分 析 11结构及原理 精密复合滤砂管主要由中心基管、不锈钢网过 滤层、外保护管3部分组成,结构如图1所示 。 图1 精密复合滤砂管整体结构示意图 1—外保护管;2—筛网;3—中心基管;4—过滤器;5—扩散管;6—内保护管 防砂过滤层为不锈钢网组成的微孔复合过滤材料,采用特种焊接工艺,全焊接结构,整体强度高。其防砂机理是:4层不同孔径的过滤层相互叠加,在它们之间形成若干缝隙,利用这些缝隙阻挡底层砂粒通过。通过控制过滤层缝隙的大小达到适 应不同油层粒径的防砂目的[2-4] 。此外,由于不锈钢网富有弹性,在一定的驱动力下,小砂粒可以通过缝隙,避免网孔被填死。砂粒通过后,不锈钢网又可以恢复原状而达到自洁的作用。外保护管也是由优质不锈钢材料制成,耐腐蚀性能好。 21精密复合滤砂管的技术参数及规格 (1)技术参数确定 根据地层砂粒的粒度中值和分选系数来确定精密滤砂管的防砂精度。其中,①粒度中值(M d )是表示碎屑沉积物粒度粗细的参数。它是指累积曲线上与累积含量百分数为50%处相对应的粒径。②分选系数(S D )是用来表征碎屑沉积物颗粒均匀性的参数。根据特拉斯克的主张,分选系数是累积曲线上与累积含量百分数为25%、75%相对应粒径的比值,即S D =D 25/D 75(D 为粒径,mm )。分选性一般分为3个等级:1≤S D ≤215,分选性好;215≤S D ≤415,分选性中等;S D >415,分选性差。 精密复合滤砂管防砂精度的计算如下:①如果1≤S D ≤215,则防砂精度为80%M d ;②如果215≤S D ≤415,则防砂精度为70%M d ;③如果S D >415,则防砂精度为60%M d 。 (2)规格 ①滤砂粒度≥0107mm 地层砂粒;②耐温480℃;③耐酸碱pH =3～13;④管柱内外 — 06— 石 油 机 械 CH I N A PETROLEUM MACH I N ERY 2008年 第36卷 第6期
本科生毕业设计（论文） 论文题目：油井防砂工艺技术研究 学生姓名：××× 学号： 系别：石油工程系 专业年级： 指导教师：
目录 第一章绪论 .................... 错误！未定义书签。 1. 研究的目的和意义....................................................................................... 错误！未定义书签。 2. 国内外研究现状........................................................................................... 错误！未定义书签。 3. 研究的目标、技术路线及所完成的工作................................................... 错误！未定义书签。 3.1 研究的目标......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2 技术路线............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3 本文所完成的工作............................................................................. 错误！未定义书签。第二章出砂原因和出砂机理 ...... 错误！未定义书签。 1. 出砂因素....................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 地质因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 1.2 开采因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 1.3 完井因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 2. 油层出砂机理............................................................................................... 错误！未定义书签。 2.1 剪切破坏机理..................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2 拉伸破坏机理..................................................................................... 错误！未定义书签。 2.3 微粒运移............................................................................................. 错误！未定义书签。第三章稠油井防砂及配套工艺技术研究错误！未定义书 签。 1. 孤岛油田稠油热采区块开发概况............................................................... 错误！未定义书签。 2. 稠油热采一次防砂工艺的研究................................................................... 错误！未定义书签。 2.1 稠油热采一次防砂工艺防砂机理..................................................... 错误！未定义书签。 2.2 割缝管防砂工艺的研究..................................................................... 错误！未定义书签。 3. 配套工艺技术研究....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1 高温防砂剂强度及耐温性能的研究................................................. 错误！未定义书签。 3.2 射孔工艺............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3 深部处理油层技术............................................................................. 错误！未定义书签。 4. 现场应用效果分析....................................................................................... 错误！未定义书签。 5. 小结............................................................................................................... 错误！未定义书签。第四章结论及建议 .............. 错误！未定义书签。 1. 结论............................................................................................................... 错误！未定义书签。 2. 建议............................................................................................................... 错误！未定义书签。致谢 ............................ 错误！未定义书签。 参考文献 ........................ 错误！未定义书签。
完井作业是钻采工程中一项十分重要的工序，也是最后一道工序，是采油工程的开始。近年来人们逐渐认识到完井在油气田开发中的重要作用，国内外开始普遍重视完井技术。而完井工程当中完井方法的优选尤为重要，完井方式的选择是否合理，直接关系到探井能否反映井下情况、油井能否长期稳定生产，并直接关系到油田田开发方案的正确执行和油田或油井的最终经济效益。如果方法选择不对，会伤害地层导致不出油、气，或产能大幅降低，探井不能发现油气，从而引起油、气勘探、开发中的重大损失。对疏松砂岩油藏水平井来说，在石油开采过程中，由于地层各种因素以及生产因素引起的疏松砂岩储层出砂是导致储层损害，附加表皮增大和产能降低的主要原因，严重时导致地层亏空、坍塌，甚至引起套管破裂油井报废。不同完井方式防砂的效果不一样，造成的地层伤害也不一样，进而引起油井的产能也必然不同，最终引起油井的经济效益也不同从这一点上讲，非常有必要进行疏松砂岩水平井完井方式优选的研究，了解各种水平井完井方法的特点、产能预测以及经济评价的方法，为选择合理的完井方式提供依据。 其次，从疏松砂岩的分布和水平井的应用来看，世界上油气资源的分布在疏松砂岩地层中，疏松砂岩油藏的广泛分布决定了其对石油工业的发展起着巨大的作用。疏松砂岩油藏出砂的可能性很大，选择合适的防砂完井方式，不仅关系着疏松砂岩油藏开采的最终经济效益，更关系着我国乃至世界石油工业的发展。水平井完井作为油气藏
的一个重要的完井技术，对具有较好垂直渗透率的薄油层或是厚油层来说已经被证明是比较好的开采方式。与垂直井比较，水平井的优点有增加产能，改善驱替效率，降低水锥或气锥效应，增大泄油面积。自从水平井广泛应用于油气田开发以来，油气产量获得了前所未有的突破，单井产量比以往增加了，整体采收率也提高了。于是，国内外也不断加大水平井的研究开发力度，水平井钻完井、开发技术不断进步。本文正是在这样的趋势下展开对疏松砂岩水平井完井方式优选的研究。 防砂技术发展现状 防砂对于出砂油藏有着重要意义，防砂的成功与否直接关系到油气藏是否能够正常开发。随着新科技和新材料的不断发展和完善，防砂技术也获得了日新月异的进展。我国防砂技术的研究和应用始于20世纪60年代，经过40年的发展形成了机械、化学和复合三大防砂工艺体系。特别是20世纪90年代以来在旧的防砂工艺不断完善的基础上，积极研究开发防砂新工艺、新方法，特别是在机械防砂方面，取得了飞速的发展，各种新的防砂技术在油田现场应用均取得了良好的效果。 目前防砂技术主要以机械防砂为主。国外机械防砂工艺技术研究起步较早，1932年就开始采用砾石充填法防砂，此法目前在国内外防砂方面仍占主要地位，约占防砂作业的90%以上。其中绕丝筛管砾石充填法经过完善和发展，已经成为一项较成熟的技术。如常规砾石
油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介防砂筛管是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井组不射孔开发问题而研发的产品。我公司现有激光割缝防砂筛管、打孔筛管、金属棉防砂筛管、TBS防砂筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管以及弹性防砂筛管等各种规格型号的产品，并已批量应用于全国各油田的防砂井和水平井生产中。与目前国内外水平井使用的完井方式相比，各油田水平井产要是以筛管、打孔衬管、射孔三种完井方式为主。由于绝大多数水平井是砂岩油藏和稠油油藏，稠油防砂问题是水平井开发的主要矛盾之一，因此以筛管完井占主导地位。用于防砂完井防砂的筛管主要有金属棉筛管、TBS筛管割缝筛管、弹性筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管筛管防砂完井的发展历程及性能评价1、1996年以前防砂完井技术试验阶段，主要以金属棉筛管完井防砂为主。金属棉筛管防砂完井后井眼尺寸小，不利于注汽热采、采油生产和后期作业。防砂材料强度不足、不均匀，容易堵塞和损坏（击穿）。 2、1996～2002年间开发并应用了TBS筛管。TBS筛管是以打孔套管为基管，将金属纤维过滤单元烧结在基管上，单层管结构，内径大，可防细砂，解决了金属棉筛管内径小、堵塞和强度低的问题。TBS筛管存在问题：过滤单元易脱落、加工工艺性差。 3、2002年以后由于机械加工工艺的进步，割缝筛管加工成本降低，近几年来在辽河油田应用的最多，主要适用于粗砂、分选性好的油藏。 存在问题：不能防止细砂，缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。
4.2005年以后,割缝筛管防砂完井技术推广应用阶段和弹性筛管现场试验阶段高强度弹性筛管进入现场，显示出明显的优势。解决了TBS过滤单元脱落的问题，防砂材料采用弹性金属纤维，渗透性能好，抗堵塞性能高，扩大了防砂范围。截止到目前在辽河油田的水平井上应用了32井次。 目前水平井最主要的防砂完井筛管是弹性筛管和割缝筛管。目前水平井筛管完井方式主要有两种：A、95/8″套管内悬挂7″筛管。B、7″套管下接7″筛管，上部固井。 完井筛管多样化技术1、割缝筛管割缝筛管是在套管或油管管体上切割出细缝，将地层砂挡在筛管之外实现防砂，其结构简单、成本低，可用于水平井等弯曲井眼的完井和防砂，但存在如下问题：1、受加工工艺影响，不能加工成梯缝，自洁能力差。适应于泥质含量较少的水平井防砂完井。2、缝宽最小可以加工到0.20mm，如果小于0.20mm，渗流能力会受到影响。通常设计缝宽0.3mm～0.4mm，主要适用于粒度中值较大的砂岩地层。3、过流面积为管体表面积的1.1%～2.7%，如果割缝数量增多，会降低管体的强度。4、由于割缝后存在应力集中，整体强度低，不适应于深井应用。割缝筛管相片及技术指标：
濮城油田绕丝筛管充填防砂技术的应用 发表时间：2018-10-25T11:51:03.173Z 来源：《防护工程》2018年第13期作者：石玉栋 [导读] 濮城油田开发已进入中后期，地层出砂严重，致使采油井检泵周期缩短，激光割缝筛管、双层筛管石玉栋 （中原油田采油气工程服务中心作业二大队河南濮阳 457532） 摘要：濮城油田开发已进入中后期，地层出砂严重，致使采油井检泵周期缩短，激光割缝筛管、双层筛管、防砂泵、防砂气锚等简单的机械防砂技术，已不能满足出砂严重井的防砂要求，为此针对地层出砂严重的井我们应用了绕丝筛充填防砂工艺，此技术工艺简单，成本低，有效期长，经过采油井现场应用，经济效益显著。 关键词：濮城油田出砂机械防砂绕丝筛管充填防砂 一、前言 濮城油田开发进入中后期，随着开发程度的不断深入，油藏开采压差的增大，由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油气井出砂越来越严重，出砂油气井砂子随油流携带上升出井，砂上升的过程中会磨损抽油设备，致使产液量下降，泵效降低。油气井出砂后一部分砂子沉积井中形成砂堵，增加油流阻力，降低油井产量，砂堵严重的井，砂柱可达百米以上高度，将油井堵死，使油井减产甚至停产。为解决濮城油田采油井出砂严重的问题，我们研究应用了绕丝筛充填防砂工艺技术。 二、油气水井出砂机理 地层是否出砂取决于颗粒的胶结程度—地层强度。一般说来，地层应力超过过地层强度就可能出砂。出砂影响因素很多，主要分为两大类：1、先天因素：指砂岩地层的地质条件，如胶结物含量及分布，胶结类型，成岩压实作用，地质年代等。濮城油田地层流体粘度大，携带力强、油层胶结物类型以疏松的接触式及接触—孔隙式为主，孔隙度为16.9%—31.5%，泥质含量2%—20%，泥质中含有遇水易膨胀的蒙脱石，遇水变得松散，降低胶结性，因此，油井开发初期即出砂，进入注水开发后出砂日趋严重。2、开发因素：1）采液速度突然发生变化或采油速度过高；2）低质量（指对地层伤害严重）和频繁的修井作业；3）不合理的生产及作业措施造成油层伤害；4）地层压力持续下降，油井含水上升；5）开发中、后期油井提液，加剧了对颗粒的冲刷，泥质胶结的地层防膨措施不当。因此，随着开采时间的延长，地层结构破坏也就越严重，出砂也随之越来越严重。 三、油气水井出砂危害 濮城油田开发进入中后期，出砂危害日见明显，使井下情况愈加复杂。主要表现在三个方面： 1、破坏地层。油气水井出砂，破坏了地层的构架，造成油藏环境复杂化，出砂-破坏-加剧-坍塌，致使降低了油藏出油能力。 2、严重影响油井正常生产。油气水井出砂造成砂埋产层、堵塞生产管柱及磨损集输设备破坏井下抽油设备，造成频繁的砂卡，生产周期越来越短，使产量大减，作业成本巨增，经济损失严重。 3、损坏套管。由于大量出砂，地层结构破坏，地层内部亏空，内、外受力不平衡引起地层突发民生坍塌，轻则造成套管变形，重则套管被错断挤毁，修复很困难，使油（气）井工程报废。 四、绕丝筛管充填防砂技术的应用 （一）绕丝筛管充填防砂原理 普通机械防砂施工简单，成本低，但它是一种被动防砂办法，并不能改善油层性质，无法阻止地层砂进入井筒，只是阻止砂粒进入机组和管柱，起到了减少泵卡及砂对设备的破坏。为此我们根据濮城油田油气井管柱组合结构特点及油气井的出砂特性，井下砂粒形状、大小，濮城油田应用了绕丝筛管充填防砂。在下入绕丝筛管后，再用高渗透砾石（陶粒）充填于筛管和井壁之间的油井环空，并部分挤入井筒周围地层。利用充填砾石的桥堵作用来阻止地层砂运移，而充填砾石又被阻隔于筛管周围。形成多级过滤屏障，保证油流沿充填体内多孔系统经过筛管被源源不断地举升至地面，而地层砂则被控制在地层内，实现油井长期生产又不出砂或轻微出砂。 （二）绕丝筛管充填防砂施工工艺的现场应用： 施工步骤： 起原井管柱：起出原井生产管柱。 2）探冲砂：下合适工具探冲砂至鱼顶或人工井底。冲出原井内地层细沙，洗井彻底。 3）填砂：填入0.4-0.8mm的陶粒砂至要求砂面，关井沉砂，复探砂面合格起出填砂管柱。 4）刮削：下合适的套管刮削器反复刮削施工井段，封隔器上下50m刮削至少5次，充分洗井，使进出口水质一致。 5）下绕丝筛管充填防砂（自下而上）：丝堵+皮碗+Ф86mm绕丝筛管*m（内部下入Ф38mm空心管）+特殊变口+填砂封隔器*m+正反接头Ф73mm加厚油管*m。 6）座验封：上提管柱，正转管柱5-6圈下放加压80-100KN，由套管打压验封，油管不返水为合格。 7）充填：使用290型井口，用高压管汇施工： （1）、根据需求砂量配制高粘携砂液m3，搅拌均匀，控制套管出口，入井前置高粘携砂液2m3。 （2）、将0.4-0.8mm的中陶压裂砂m3按1：100比例配置高粘混砂液m3，搅拌均匀。 （3）、替入高粘混砂液m3，顶替清水循环洗井至高粘携砂液全部返出地面。完成充填施工。 8）上提管柱至正常悬重，正转管柱，由正反扣接头脱手，起出管柱。 2、施工用料准备 1）绕丝筛管若干米，长度大于地层厚度，充填封隔器，∮73mm油管短节1m、2m、3m调整深度备用、接绕丝筛管使用。 2）小直径无接箍管m，无接箍管提升短节。 3）15方搅拌池1个，12方清水池1个。 4）粒径0.4-0.8mm陶粒 5）电子称（计量药品）、水桶2-4个（计量陶粒）、配置携砂液药剂聚丙烯酰胺或其它高粘剂。
浅谈深水油气田防砂完井技术 深水油气田勘探开发资源潜力巨大，我国深水油气田开发还处在起步阶段，防砂完井技术及其发展现状对于我国海洋油气资源可持续开发，提高经济效益具有重要的借鉴意义。在分析了深水油气田防砂完井难点的基础上，总结了主要防砂完井技术的优缺点，介绍了深水防砂完井技术新进展，最后预测了深水油氣田防砂技术发展趋势。 标签：深水油气田；防砂完井；压裂砾石充填；膨胀筛管；陶瓷滤砂管 绪论 深水油气田勘探开发资源潜力大，是我国石油资源的重要战略转移区[1]。随着勘探开发技术的发展，国内外石油公司在海洋油气领域有许多重大发现，尤其是深水、超深水油气田。HYSY981钻井平台的成功研发和运作加快了我国深水油气田勘探开发进程，LS17-2大型气田的发现就是成功范例。高风险，高投入，高技术是深水油气田开发的显著特点，完井是深水油气井与储层连通的重要工序，是油气田开发的基础。若油气井防砂完井工序没有重视导致出砂，后果会引起生产管线及设备的冲蚀、磨蚀、堵塞，甚至井壁坍塌以致封井。因此，深水油气田开发尤其要重视防砂完井，研究深水完井的难点，防砂完井技术及其发展现状对于我国海洋油气资源可持续开发，提高经济效益具有重要意义。 1 深水防砂完井难点 深水油气田因为其特殊的地质环境和海洋环境，与浅海及陆地油气田在完井方式上存在区别，完井施工更复杂、作业成本更高，对完井方法的可靠性要求更高[2]。 深水防砂完井的难点及挑战主要概括为以下几方面：（1）台风、巨浪等恶劣的海洋环境对于深水完井施工的影响大。（2）深水海底的高压低温环境有利于气水合物的生成和保存，水合物导致管线堵塞、结蜡、结垢。（3）防砂方案确定难度大，高额的修井成本，长生产期等对防砂方案要求更苛刻。（4）完井设备复杂，工序多，维护代价昂贵，投产后需要水下控制系统配合。（5）深水油气田上覆岩层压力低、储层成岩性差、胶结性差的特点更是突出，储层为高孔高渗，更容易出砂。 2 深水主要防砂完井技术 （1）裸眼砾石充填。裸眼砾石充填完井是储层段扩眼后在技术套管上悬挂筛管，在筛管与井眼的环空间充填砾石，砾石层和筛管对储层起挡砂作用[3]。该方法是墨西哥湾深水油气田采用较多的防砂完井方法之一，具有渗透面积大，对储层产能影响小，作业成功率高于压裂充填，完井寿命高等优点。（2）压裂砾石充填。压裂充填砾石充填是储层在压裂后，在筛管的环空中充填砾石的完井方
收稿日期:2007 01 20 专利项目:本装置已获国家实用新型专利(ZL 200420040117.4) 作者简介:范玉斌(1970 ),男,山东高唐人,技师,2006年毕业于中国石油大学石油工程专业,主要从事海洋石油工程技 术及管理工作。 文章编号:1001 3482(2008)09 0091 04 新型抽砂防砂工艺技术研究与应用 范玉斌,安茂吉,王 涛,张 乐,吴志民,李新晓,韩宗峰 (胜利石油管理局井下作业公司,山东东营257077) 摘要:从抽砂、防砂的理论研究出发,利用研制的专利产品 冲砂转换装置,初步探索出了抽砂、防砂工艺技术。在冲砂后起钻时依靠单向皮碗的抽汲作用,将聚集在近井地带的地层砂抽出,改善 地层砂砾运移造成的地层堵塞,使井筒附近流体渗流通道增大,起到一定的防砂作用,为后续的防砂提供了良好的防砂环境,使防砂一次成功率和施工进度大大提高。关键词:抽砂防砂;渗流通道;防砂环境;后续防砂中图分类号:T E358.1 文献标识码:B Study of New Sand Washing and Sand Prevention Technology and Its Application FAN Yu bin,AN M ao ji,WANG Tao,ZH ANG Le,WU Zhi min, LI Xin xiao,H AN Zong feng (Sheng li Oilf ield D ow nhole Op er ation Co.,D ongy ing 257077,China) Abstract:T his paper intro duces a new technolog y o f sand w ashing and sand prevention using pa tented sand w ashing cro ssover assembly w hich is based on conventional method.T he sand w hich is accumulated in the near w ellbore area w ill be mo ved by using sw abbing action of the unidir ec tional leather cup.T his action can improve the flow matr ix o f the near w ellbo re ar ea and enhance the sand prev ention effect. Key words:sand w ashing and sand preventio n;flow m atrix ;conditio n o f sand prevention;succee ding sand prevention 油、气井防砂方法很多,但都是在油井出砂后,或者根据区块特性、油井的声波时差等资料来分析判断该油井出砂情况,会出现防砂效果不理想的情况,防砂一次成功率低、有效期短。探索抽砂、防砂工艺的最初目的并不是为了油井防砂,而是为了抽出井筒及近井地带聚集的地层砂,减小地层堵塞,为地层流体更好流入井筒提供新的通道。因此,抽砂防砂工艺不单独作为油井防砂的一种方法,只是作为一种其他防砂方法的前期清理油层通道的方法,但也起到防砂的作用,能延长油井的生产周期,故称 为抽砂防砂。 1 防砂现状及特点 目前,防砂方法可分为砂拱防砂、机械防砂[1] 、化学防砂、热力焦化防砂、复合防砂5大类。其共同特点是防砂都经过2道工序:一是把井筒内的砂子冲出;二是再用各种方法把井筒外的油层重新打开,开辟新的油路通道[2]。没有一种方法是把近井地带聚集砂抽出一部分,以减少油流通道障碍,达到延长油井生产周期的目的。 2008年第37卷 石油矿场机械 第9期第91页 OIL FIELD EQUIPMENT 2008,37(9):91~94
适度防砂完井技术现状及其展望学生张恒 学号2010050031
摘要: 疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。油气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。每年都要花费大量人力物力进行防治和研究。如果砂害得不到治理,油气井出砂会越来越严重,致使出砂油气田不能有效开发因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。适度防砂技术也称适度出砂技术，国外称之为SandManagement。1993-1994年间，该技术在北亚德里亚海油田进行试验，1996年在北海油田进行了试验并获得了很大的成功。到1999年末，北海油田大约有200-300口油井采用了适度出砂生产，其他油田也在积极探索实验[1-2]。本文综述了适度防砂技术在我国的发展和研究现状，重点介绍了适度防砂技术提出的理论前提和关键技术，并简单介绍了适度防砂完井技术的应用，对该技术的发展前景进行了展望。 1 适度防砂的概念与机理 适度防砂技术就是在油层段下入特殊筛管并适度放大防砂粒径,生产过程中允许小于某一粒径下的地层砂进入井筒,并通过人工举升方式将砂粒举升到地面后再进行分离处理。通过将近井筒带的细小砂粒产出,对地层进行“卸载”,引起井眼周围地层发生剪切膨胀直至剪切破坏,破坏钻完井过程中形成的损害带,在近井地带形成“蚯蚓洞”,疏通渗流通道,提高近井眼地层的渗透率。在砂桥形成后,还可通过压力激动破坏砂桥,重新形成砂桥的过程中有利于细小砂粒的产出和“蚯蚓洞”向深部地层发展,使地层“渗透强化”[3]。 裸眼内下入特殊筛管适度防砂完井技术是指在水平分支井、水平井和常规定向井的油层段不下套管,不固井,而是直接下入特殊筛管进行防砂作业。套管射孔简易防砂完井技术是适度防砂完井技术的灵活应用,即对油层套管进行射孔,然后下入特殊筛管进行适度防砂作业。2适度防砂技术在我国的发展及其现状 2．1适度防砂技术在我国的发展 适度防砂就是尽可能挖掘各方面的潜能，在生产许可的范围内，允许较高比例的地层砂产出来，达到提高原油产量，得到最佳的投人和产出比的目的。具体来说，适度出砂技术是指有选择地防砂，或者有限度地防砂。对于出砂油藏，在原油开采过程中，不同粒径的油层砂随地下原油运移，根据运移的油层砂粒度大小及分布，有选择地阻止大于或者等于一定粒径的油层砂随原油运移，并通过这些粒径的油层砂的堆积，形成滤砂屏障，进而阻挡较小粒径的油层砂随原油运移，达到防止一定粒径的油层砂的目的，从而改善近井眼地层的油层物性，充分发挥油层产能。 胡连印[4]等在1999年提出了防砂不防细粉砂的观念。目前持这一观点的有两种提法:适度防砂和有限防砂。常规防砂技术有较苛刻的防砂指标。石油行业有关要求规定，井口含砂量必须小于0.03%。这进一步加大了一些储层开采难度，或大幅度降低了油井的产量，增加了开采成本。适度防砂或有限防砂目的都有是为获得最好的经济效益，生产工艺采取防砂与携砂的生产相结合，即采用不苛刻的防砂工具将大粒径砂挡在地层内，允许油流带出细粉砂。这一新的防砂理论打破了传统观念，为渤海油田稠油油藏的有效开发开辟了一条新思路，在5236-1油田和QH哪2-6油田调整水平分支井中得到了证实[5]。 Kooijiman和Hoek等人[6]在2000年开展了室内实验研究，研究了在疏松砂岩中，不封固筛管下人水平裸眼井中，近井眼岩石破坏和出砂情况、井眼破坏和达到稳定的整个过程，并用图像方式进行了监测，为疏松砂岩“适度防砂”技术的完善奠定了重要的实验论证。在“十五”国家项目“渤海稠油油田少井高产开发可行性研究”中，曾祥林[7]等人为深人认识适度出砂提高油井产能机理并为现场实施提供理论依据，通过物理模拟实验研究出砂对储
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
聚驱泵下新型防砂筛管研制及应用 1 聚驱泵下新型防砂筛管研制 1.1 新型防砂筛管结构及工作原理 因防砂筛管的进液孔道小，而聚驱油井采出液粘度大，很容易发生堵塞，所以研制适用于聚驱井的防砂筛管，主要是解决防砂筛管的堵塞问题。要清除堵塞物，就需要有动力源，而防砂筛管应用于泵下，难以取得外部动力。通过调研分析，发现筛管堵塞后所形成的管内外压差可做为动力源，利用该压差拖动相关机构清除堵塞，且下泵后不需进行额外施工，应用简单方便。在总体结构布局上，分为动力源和筛管总成两部分，上部为动力源液缸，下部为筛管总成。 液缸由内外壳体和活塞组成，外壳体与内外壳体之间形成活塞腔，其中内壳体为中心管，侧壁有传压孔与液缸腔体相通，液缸下端与筛管主体连接。活塞为环形，设计行程200mm，其下与刀架筒连接。刀架筒是由厚壁管经开窗制成，每节筛管刀架筒的内壁上焊接12个环形刮刀，刮刀横截面为梯形，外窄内宽，刮刀的内表面贴在筛管主体的外壁上。刮刀材料选用40Cr，经热处理达到较高的硬度及耐磨性。 这样在工作状态上，筛管就形成了静体和动体两部分，静体由液缸和筛管主体组成;动体由液缸活塞和刀架筒组成。当筛管被堵塞后，会形成较大的管内外压差，该压差会推动活塞，从而带动刮刀上行。由于割缝筛管缝口设计为外窄内宽，筛管表面的滞留物在刮刀的推动下落入筛管下部，从而解除堵塞。当堵塞物被刮除后管内压力升高，活塞和刀架总成就会在重力以及压力的作用下回落，完成一个刮削行程。 1.2 相关技术指标 筛管主体和刀架均设计为多节连接，方便加工和运输等操作，同时也有利于根据排液量的需要，通过不同的筛管节数，调控筛管过流
面积。在使用一节筛管的情况下，工具总长3870mm，工具最大外径112mm。每节筛管长3000mm，其中割缝段总长2780mm，每节12个刮刀，刮刀间距230mm，其中刮刀宽30mm，刮刀运行距离200mm，12个刮刀运行覆盖总长度2760mm，运行长度达到割缝长度的99%，割缝段基本达到全覆盖。 筛管运动件自重112kg：活塞+刀架筒+刮刀+刀架筒接头=5831+*****×2+340×24+1998×4=*****g≈112kg。活塞筒轴向承压面积为26.7cm2，通过计算：P=F/S=112×9.8/26.7×10-4=0.419MPa，在不计运行阻力的情况下，仅需0.419MPa管内外压差即可启推动刮刀。 筛管主体为割缝油管，割缝呈6度角外窄里宽，每米管长过流面积可达7200mm2。目前我厂应用的最大抽油泵型为83泵，该规格泵的游动阀流通截面积是1320mm2，其局部阻力系数为0.40，而防砂筛管阻力系数为3.50，两者之比为8.75，即在同样的流量下，防砂筛管的过流面积至少要达到游动阀孔口的8.75倍。因此，需要的防砂筛管的最小过流面积应为1320×8.75=*****mm2。防砂筛管单节过流面积为7200×3=*****mm2，远大于所需最小面积。 2 室内检测试验 2.1 室内自检 为检验防砂筛管使用性能，在完成试制后开展了室内实验，主要检测内容：一是在模拟聚驱油井井下条件下，检验动体上行所需要的实际管内外压差;二是检验刮刀机构是否能靠自重克服阻力顺利下落。具体做法：在割缝筛管外涂抹压裂砂、聚合物及泥沙的混合物，模拟筛管被堵的条件，在刀架筒上端连接观察杆，工具装入实验套管后观察杆外露于套管上端，便于观察刮刀上行位置。对环空打压，加压到0.6MPa时，观察杆上升到位，放掉压力后观察杆随即落回，说明该防砂筛管运动机构切实可行。 2.2 权威机构检测 由中国石油天然气股份有限公司采油工程产品质量监督检验中
国内外防砂技术现状与发展趋势 概述 疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。目前国外在油气井防砂方面主要以机械防砂为主，约占防砂作业的90%，随着油田的进一步开发，现在又相继研究开发各类型的滤砂管、可膨胀性割缝筛管和压裂防砂、过油管防砂等防砂工艺技术。化学防砂六十年代在美国墨西哥湾地区曾占据防砂作业的主导地位，但由于机械防砂的完善和发展，其主导地位逐渐被取代。进入九十年代后，性能较好的固砂剂不断出现，化学防砂的前景又趋看好。 国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史，辽河油田、胜利油田、大港油田在油气井防砂方面也作了大量的工作，丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。目前已形成机械防砂工艺、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。其中辽河油田防砂中心，研制开发了复合射孔防砂技术，为国际领先水平。随着辽河油田稠油开发比重的增加，辽河油田的出砂情况变得越来越复杂，防砂治理工作难度也越来越大，辽河油田结合油井出砂特点，开展了防砂基础理论及试验研究，主要包括：出砂机理分析、防砂数据库和出砂预测软件的建立、防砂机具性能评价研究。先后研制开发了机械、化学、复合型防砂工艺技术近20项，主要有TBS筛管防砂技术、MC-Ⅰ组合式筛管防砂技术、塑料筛管防砂技术、激光割缝筛管高压砾石充填深部防砂技术、压裂防砂技术、复合射孔防砂技术、焦碳人工井壁防砂技术、泡沫树脂液防砂技术、乳液树脂固砂技术、桃壳人工井壁防砂技术、高温固砂技术、携砂采液技术、低压井冲砂技术。 一、机械防砂 目前机械防砂主要化分两类：一类是下入防砂管柱挡砂，如割缝衬管、绕丝筛管、胶结成型的滤砂管、双层或多层筛管等。这类防砂方法简单易行，但效果差，寿命短。原因是防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂所堵塞。另一类是下入防砂管柱后再进行充填，充填材料多种多样。最常用的是砾石，还可用果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。这种防砂方法能有效地把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。 相对来说，机械防砂对地层的适应能力强，无论产层厚薄、渗透率高低，夹层多少都能有效的实施；在老油井作业中，还可起到恢复地层应力的作用，从而延长生产周期，使出砂井能得到充分的利用。加上机械防砂成功率高，相对成本较低等优点，目前应用十分广泛。 1国外机械防砂技术 国外油气井防砂工艺技术研究起步较早，最初采用限产的方法来控制油气井出砂，1932年开始采用砾石充填方法。目前国外在油气井防砂方面主要以机械防砂为主，其中绕丝筛管砾石充填经过不断的完善和发展，到八十年代已发展成为一项较成熟的技术。如美国的贝克—休斯公司、道威尔—斯伦贝谢公司、哈里巴顿公司、沙龙公司、雪弗龙公司等都拥有自己专门的防砂器材、施工设备和施工工艺，从砾石充填工具、封隔器、滤砂管、泵送设备到施工液体、化学药剂、技术咨询、现场服务等形式一条龙服务。随着油田的进一步开发，为满足各种类型的油气井防砂需求，现在国外又相继研究开发出各种类型的滤砂管和多种防砂工艺技术。