防砂及篩管技術

1、防防 砂砂 和和 篩篩 管管技技 術術 簡簡 介介20042004年年7 7月月一、防砂方法一、防砂方法 籠統(tǒng)講，防砂方法分兩大類：化學防砂和機械防砂?；\統(tǒng)講，防砂方法分兩大類：化學防砂和機械防砂。 1 1 、化學防砂、化學防砂 化學防砂方法多用于早期防砂和后期補救防砂。 現場作業(yè)時： 將某種合適的化學劑（比如環(huán)氧樹脂）擠入油層- 井眼附近，把井眼附近的地層砂固結起來，生產時阻止 地層砂流動，達到防砂目的。 事先將合適尺寸的礫石涂上樹脂，然后把涂脂礫石泵入 地層（井筒附近），待涂脂礫石固化后即形成防砂礫石 層。 化學防砂法的優(yōu)化學防砂法的優(yōu) /缺點：缺點： a a、優(yōu)點、優(yōu)點- - 現場施工作

2、業(yè)簡單； b b、缺點、缺點- - 由于地層滲透率差異問題，不適宜長井段防 砂(30m）； 高溫井（900C）膠結質量難以控制； 有效防砂壽命期短； 沒膠結的地層砂環(huán)氧樹脂膠結后的地層砂擠注封隔器擠注管柱炮眼套管A、早期擠化學劑固砂、早期擠化學劑固砂疏松地層砂由于先期生產時不防砂，由于先期生產時不防砂，井筒附近被掏成井筒附近被掏成空洞空洞。炮眼生產油管套管B B、補救防砂、補救防砂油油 層層1、先生產，不防砂、先生產，不防砂疏松地層砂空洞空洞已被涂脂礫石填已被涂脂礫石填充充炮眼生產油管套管2、補救防砂、補救防砂-擠入涂脂礫石擠入涂脂礫石疏松地層砂空洞空洞已被膠結礫石填已被膠結礫石填充充炮眼生產

3、油管套管3、將套管內的礫石鉆掉并清洗干凈后投產、將套管內的礫石鉆掉并清洗干凈后投產 2 2 、機械防砂、機械防砂 目前世界上絕大部分防砂井均采用機械防砂方法防砂。 機械防砂法主要有：機械防砂法主要有： 1 1）預充填防砂管）預充填防砂管 事先將合適尺寸的礫石與樹脂混合后，成形到合適的 基管上（基管上有開孔和相應的連接絲扣）為了安全起。 見，有的還在外面安裝保護套。 預充填礫石預充填礫石基管基管保護套保護套 優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單、現場容易施工，二次防砂時容易作業(yè)。 缺點：缺點：防砂效果差、特別不適宜稠油/泥質含量高的井； 易破碎，不適宜斜井；外面不能進行礫石充填。 目前油田上已很少使用。 適用范

4、圍：適用范圍：直井或斜度不大的短井段井； 泥質含量低、黏度不高的井； 2 2）多層復合金屬纖維燒結（氈）式篩管）多層復合金屬纖維燒結（氈）式篩管Stratapac Screen Stratapac Screen 從防砂效果方面來說，類似于預充填篩管，對泥質含量 和稠油很敏感。 優(yōu)點：優(yōu)點：現場施工簡單，基管內徑大。 缺點：缺點：不適宜稠油/泥質含量高的井，外面不能進行礫石充填。 適用范圍：適用范圍：泥質含量低、油黏度不高的井； “Pall Stratapac Screen” 的使用條件 1）d5070m； 2）44m以下的微粒數量20%； 3）d40/d905（均勻系數5）； 4）黏土含量5%

5、（渤海地區(qū)大部分油田達不到）； 注：注：Pall Stratapac Screen -多層復合金屬纖維燒結（氈） 式篩管 類似于我們早期防砂用過的 油毛氈 效果-要麼 堵，要麼出砂，對大部分防砂井，其有效防砂壽命都很短。 3 3）壓實性金屬片篩孔形防砂管）壓實性金屬片篩孔形防砂管（不能叫做篩孔形金屬棉篩管） 優(yōu)點：優(yōu)點：現場施工簡單；基管通徑大，二次作業(yè)時容易打 撈。強度大，特別適用于大斜度井。 缺點：缺點： 泥質含量高（10%）的井慎用。 制造過程中比較困難控制過濾精度。 適用范圍：適用范圍：油不太稠、泥質含量不很高的井特別是大斜 度裸眼井。若在套管井使用時，應盡量減小砂 環(huán)厚度。 壓帽上卸

6、油網防砂金屬片承托杯下卸油網承托片壓實性金屬片篩孔形防砂管結構示意圖壓實性金屬片篩孔形防砂管結構示意圖4 4）多層金屬網纏繞復合篩管）多層金屬網纏繞復合篩管（不同于我們現在的多層金屬網纏繞復合篩管） 這種篩管一般由三層篩網布纏繞，從外向里每層篩網的 孔眼逐漸變小，最外層形成大砂粒砂橋；中間層形成中等砂 粒砂橋；較小的砂粒在最里層形成砂橋；再小的地層砂流入 井筒。這樣，在篩網里形成了由地層砂本身組成的、經過選 擇分類的礫石充填層。 注：見注：見 “ “ SPE 4014”SPE 4014”。19721972年年1010月月8 81111日美國德克薩斯第日美國德克薩斯第4747屆屆 SPESPE年

7、會。年會。 作者：作者：Spurlock J.W.and Demski,D.B.Spurlock J.W.and Demski,D.B. 論文題目論文題目:“A new approach to the sand control problem:“A new approach to the sand control problem A multi-layer,wirewrapped sand screen”. A multi-layer,wirewrapped sand screen”. 優(yōu)點：優(yōu)點：現場施工簡單；基管通徑大；抗變形能力強；防砂 效果較好。 缺點：缺點：價格昂貴； 適用范圍：適用

8、范圍：大斜度井、裸眼井。若在套管井使用并且管外 不再充填礫石時，應盡量減小砂環(huán)厚度。 過濾網過濾網（有時每層具有不同的網眼直徑） 卸油網卸油網（外/中/內）外套外套中心管端環(huán)多層金屬網纏繞復合篩管結構示意圖多層金屬網纏繞復合篩管結構示意圖 （EXCLUDER SCREEN） 過濾篩網過濾篩網（23層） 5 5）割縫管）割縫管 優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單，現場容易施工，基管通徑大，二次施工時打 撈作業(yè)特別容易。 缺點：缺點：小尺寸的開縫難以加工、開縫總的流通面積較小、由于 開縫處容易結垢/生銹，因此，開縫容易被堵； 適用范圍：適用范圍：地層砂直徑比較大無明顯腐蝕介質存在的井； 大斜度井；裸眼井； 若在

9、套管井里使用，應盡量減小砂環(huán)的厚度。 外面不能進行礫石充填； 割縫管示意圖割縫管示意圖 適用范圍：適用范圍：除水平裸眼井外，幾乎適用于各類防砂井。 就其繞絲斷面形狀而言，根據不同的使用情況， 現場應有所選擇。 （具有自潔功能）（具有自潔功能）適用范圍：適用范圍：普通循環(huán)礫石充填防砂井 A A、普通三角形繞絲斷面、普通三角形繞絲斷面6 6）繞絲篩管）繞絲篩管 優(yōu)點：優(yōu)點：防砂效果好，有效壽命長。 缺點：缺點：現場施工復雜，作業(yè)難度大，費用較高?！癏ouse”“House”形繞絲截面形繞絲截面 纏繞后可能形成易被贓物堵纏繞后可能形成易被贓物堵 塞的不平行塞的不平行“House”形篩縫形篩縫適用范圍

10、：適用范圍：壓裂充填、高速循環(huán)充填B B、“House”House”形繞絲斷面形繞絲斷面B B、“House”House”形繞絲斷面形繞絲斷面C、改進性三角形繞絲斷面、改進性三角形繞絲斷面適用范圍：適用范圍：壓裂充填、高速循環(huán)充填 特點：特點：和普通三角形斷面繞絲相比，具有較強的抗沖蝕性，而 且保留了自潔特性，但費用高。二、篩二、篩 管管1 1、篩管種類、使用范圍及其優(yōu)缺點、篩管種類、使用范圍及其優(yōu)缺點 篩管的種類很多，但目前使用比較廣泛的有三種： a a）繞絲篩管 b b）金屬微孔多層網布篩管 c c）篩孔形金屬棉篩管（?？們炔浚?其中用得最多的是繞絲篩管。 A A）繞絲篩管繞絲篩管 適用范

11、圍：適用范圍：幾乎適用于所有的油、氣、水井的防砂； 優(yōu)點：優(yōu)點： 加工時繞絲縫隙容易控制、容易檢驗其質量好壞； 使用繞絲篩管能進行高速或壓裂充填防砂工藝； 由于其縫隙不直接和地層砂接觸，而是縫隙擋礫石， 礫石形成的縫隙擋地層砂，因此，防砂效果比較好， 壽命長； 缺點：缺點：現場施工作業(yè)量比較大，作業(yè)過程中技術性比較強，因作業(yè) 時礫石充填層有時存在“空洞”的可能，可能導致防砂失敗； 注：注：篩管用戶陸地檢驗方法篩管用戶陸地檢驗方法1/3 L L2 kg塞 規(guī)1ft1ft（檢驗段）檢驗段W1/3 W1cm檢驗段高滲透率礫石層未充填好的空洞礫石充填的利弊礫石充填的利弊礫石充填封隔器炮眼定位封隔器套管

12、 B B、金屬微孔多層網布篩管金屬微孔多層網布篩管 適用范圍和優(yōu)點：適用范圍和優(yōu)點： 適合于不進行管內礫石充填的、原油粘度不太高的、黏土含 量在10%以下的井。在大斜度/水平油、氣井里施工有其優(yōu)點， 基管內徑大，有利于井下測試作業(yè)； 有利于套洗作業(yè) 缺點：缺點： 因使用這種篩管時，管內一般不再進行礫石充填，因此，生產 時，一旦地層砂出來后，將很快在套管環(huán)空和炮眼里形成滲透率很 低的砂環(huán)和砂堵，若原油黏度高、黏土含量高的話，將會嚴重影響 正常生產。 先直接靠網布篩眼擋地 層（大）砂。然后，由 地層砂逐漸形成砂橋擋 地層砂。 很顯然，這層砂環(huán)橋的 滲透率遠不如礫石的滲 透率高。金屬微孔多層網布防砂

13、原理金屬微孔多層網布防砂原理網眼直徑d50微孔多層網布微孔多層網布地層砂地層砂間隙10mm基管基管封隔器封隔器套管套管射孔炮眼滲透率低的砂環(huán)、砂堵C C、篩孔形金屬棉篩管篩孔形金屬棉篩管 適用范圍和優(yōu)點：適用范圍和優(yōu)點： 適合于不進行管內礫石充填的、原油粘度不太高的、黏土含量在10%以下的井。在大斜度/水平油、氣井里施工有其優(yōu)點；內徑大，有利于測試作業(yè)；易套洗 缺點：缺點： 加工時縫隙比較難以控制（即過濾精 度難以控制） 因使用這種篩管時，管內一般不再進 行礫石充填，因此，生產時，一旦地 層砂出來后，將很快在套管環(huán)空和炮 眼里形成滲透率很低的砂環(huán)和砂堵， 若原油黏度高、黏土含量高的話，將 會嚴

14、重影響正常生產。微孔多層網布微孔多層網布地層砂地層砂基管基管封隔器封隔器套管套管射孔炮眼間隙10mm滲透率低的砂環(huán)、砂堵金屬微孔多層網布防砂原理金屬微孔多層網布防砂原理篩孔形金屬棉篩管正常循環(huán)充填正常循環(huán)充填充填即將結束充填即將結束射孔段射孔段砂漿砂漿脫水礫石脫水礫石反循環(huán)洗井反循環(huán)洗井反循環(huán)洗井失誤反循環(huán)洗井失誤-砂卡砂卡形成砂橋的主要原因形成砂橋的主要原因1 1、由于地層的滲透率差異太大，滲透率高的地層局部 失水過快，礫石在此失去了液體的攜帶力，礫石不 再繼續(xù)向前運動而形成砂橋；2 2、由于泵速不合理，礫石的重力下沉速度大于攜砂液 攜帶礫石的前進速度而形成砂橋；3 3、由于井斜過大，攜帶礫

15、石的攜砂液黏度不夠，礫 石下沉至低邊而形成砂橋；鉆桿攜砂液礫石充填工具總成封隔器礫石轉向孔沖洗管砂橋空洞污水坑封隔器由于泵速不合理或地層滲透率由于泵速不合理或地層滲透率差異太大而形成砂橋差異太大而形成砂橋篩管 沖洗管砂漿入口返出液進入地層進入地層砂橋空洞大斜度井容易形成砂橋大斜度井容易形成砂橋 7 7）膨脹式篩管）膨脹式篩管 膨脹式篩管是近幾年發(fā)展起來的一種新的機械防砂技術。 特點特點/ /優(yōu)點：優(yōu)點： 直接靠選擇性膨脹篩縫防砂（不用礫石）,減少了液流阻力； 基管通徑大； 節(jié)省了油層部位的生產套管； 由于油層部位不需要固井、不射孔、不需要用完井液進行礫石充 填作業(yè)，因此，減少了油層污染； 缺點

16、缺點: : 嚴格控制膨脹篩縫的尺寸精度難度大;特別是在那些不規(guī) 則的裸眼井里，情況可能會更明顯； 費用高; 膨脹篩管圖1 1、下入9-5/8“套管刮管器刮洗套管；2 2、下入5-1/2”膨脹篩管；3 3、將彈性爪密封插入底部封隔器；4 4、投1-3/8“球，坐封頂部封隔器；5 5、釋放下入工具，并其出下入工具；6 6、連接5-7/8”膨脹心軸，鉆桿下入井 里；7 7、將心軸插入膨脹錐里，下壓 10000磅剪切膨脹錐上的固定銷釘；8 8、下推膨脹錐至膨脹篩管的底部；9 9、下壓20000磅，確保膨脹錐位于膨 脹篩管的底部1010、其出膨脹管柱（膨脹錐留在井 底）1111、投產；彈性爪密封底部封隔器膨脹錐接頭9-5/8“套管膨脹篩管7.375”膨脹錐7”23#盲管9-5/*頂部封隔器留在底部的膨脹錐,5.625”ID膨脹心軸已膨脹篩管膨脹工作管24-3/4” DC1161/2”DC155”HWDP9-5/8” 40#膨脹管長11.35m膨脹篩管現場施工主要作業(yè)步驟膨脹篩管現場施工主要作業(yè)步驟 地層砂炮眼和環(huán)空充滿炮眼和環(huán)空充滿低滲透率地層細粉砂低滲透率地層細粉砂增