國(guó)內(nèi)外防砂技術(shù)

國(guó)內(nèi)外防砂技術(shù)國(guó)內(nèi)外防砂技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展趨勢(shì)概述疏松砂巖油藏分布范圍廣、儲(chǔ)量大，這類油藏開采中的主要沖突之一是油井出砂。因此，油井防砂工藝技術(shù)的爭(zhēng)論和進(jìn)展對(duì)疏松砂巖油藏的順當(dāng)開發(fā)至關(guān)重要。目前國(guó)外在油氣井防砂方面主要以機(jī)械防砂為主，約占防砂作業(yè)的90%，隨著油田的進(jìn)一步開發(fā)，現(xiàn)在又相繼爭(zhēng)論開發(fā)各類型的濾砂管、可膨脹性割縫篩管和壓裂防砂、過(guò)油管防砂等防砂工藝技術(shù)。化學(xué)防砂六十年月在美國(guó)墨西哥灣地區(qū)曾占據(jù)防砂作業(yè)的主導(dǎo)地位，但由于機(jī)械防砂的完善和進(jìn)展，其主導(dǎo)地位漸漸被取代。進(jìn)入九十年月后，性能較好的固砂劑不斷消滅，化學(xué)防砂的前景又趨看好。國(guó)內(nèi)防砂工藝技術(shù)的進(jìn)展已有數(shù)十年的歷史，遼河油田、成功油田、大港油田在油氣井防砂方面也作了大量的工作，豐富和提高了國(guó)內(nèi)防砂工藝技術(shù)水平。目前已形成機(jī)械防砂工藝、化學(xué)防砂工藝和復(fù)合防砂工藝三大體系的油氣水井防砂工藝技術(shù)。其中遼河油田防砂中心，研制開發(fā)了復(fù)合射孔防砂技術(shù)，為國(guó)際領(lǐng)先水平。隨著遼河油田稠油開發(fā)比重的增加，遼河油田的出砂狀況變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，防砂治理工作難度也越來(lái)越大，遼河油田結(jié)合油井出砂特點(diǎn)，開展了防砂根底理論及試驗(yàn)爭(zhēng)論，主要包括：出砂機(jī)理分析、防砂數(shù)據(jù)庫(kù)和出砂推測(cè)軟件的建立、防砂機(jī)具性能評(píng)價(jià)爭(zhēng)論。先后研制開發(fā)了機(jī)械、化學(xué)、復(fù)合20項(xiàng)，主要有TBSMC-Ⅰ組合式篩管防砂技術(shù)、塑料篩管防砂技術(shù)、激光割縫篩管高壓礫石充填深部防砂技術(shù)、壓裂防砂技術(shù)、復(fù)合射孔防砂技術(shù)、焦碳人工井壁防砂技術(shù)、泡沫樹脂液防砂技術(shù)、乳液樹脂固砂技術(shù)、桃殼人工井壁防砂技術(shù)、高溫固砂技術(shù)、攜砂采液技術(shù)、低壓井沖砂技術(shù)。一、機(jī)械防砂目前機(jī)械防砂主要化分兩類：一類是下入防砂管柱擋砂，如割縫襯管、繞絲篩管、膠結(jié)成型的濾砂管、雙層或多層篩管等。這類防砂方法簡(jiǎn)潔易行，但效果差，壽命短。緣由是防砂管柱的縫隙或孔隙易被進(jìn)入井筒的細(xì)地層砂所堵塞。另一類是下入防砂管柱后再進(jìn)行充填，充填材料多種多樣。最常用的是礫石，還可用果殼、果核、塑料顆粒、玻璃球或陶粒等。這種防砂方法能有效地把地層砂限制在地層內(nèi)，并能使地層保持穩(wěn)定的力學(xué)構(gòu)造，防砂效果好，壽命長(zhǎng)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，機(jī)械防砂對(duì)地層的適應(yīng)力量強(qiáng)，無(wú)論產(chǎn)層厚薄、滲透率凹凸，夾層多少都能有效的實(shí)施；在老油井作業(yè)中，還可起到恢復(fù)地層應(yīng)力的作用，從而延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，使出砂井能得到充分的利用。加上機(jī)械防砂成功率高，相對(duì)本錢較低等優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用格外廣泛。國(guó)外機(jī)械防砂技術(shù)國(guó)外油氣井防砂工藝技術(shù)爭(zhēng)論起步較早，最初承受限產(chǎn)的方法來(lái)掌握油氣井出砂，1932絲篩管礫石充填經(jīng)過(guò)不斷的完善和進(jìn)展，到八十年月已進(jìn)展成為一項(xiàng)較成熟的技術(shù)。如美國(guó)的貝克―休斯公司、道威爾―斯倫貝謝公司、哈里巴頓公司、沙龍公司、雪弗龍公司等都擁有自己特地的防砂器材、施工設(shè)備和施工工藝，從礫石充填工具、封隔器、濾砂管、泵送設(shè)備到施工液體、化學(xué)藥劑、技術(shù)詢問(wèn)、現(xiàn)場(chǎng)效勞等形式一條龍效勞。隨著油田的進(jìn)一步開發(fā)，為滿足各種類型的油氣井防砂需求，現(xiàn)在國(guó)外又相繼爭(zhēng)論開發(fā)出各種類型的濾砂管和多種防砂工藝技術(shù)。充填工具國(guó)外各大石油防砂公司都擁有自己的礫石充填工具，且種類繁多，已成為系列化。目〔1〕皮碗式充填工具封隔器轉(zhuǎn)換總成類充填工具振動(dòng)充填工具：這類充填工具是由美國(guó)沙龍石油公司研制的，主要由皮碗充填工具、旋轉(zhuǎn)式襯管振動(dòng)器及倒扣丟手工具組成。襯管振動(dòng)器的間距為60中，利用地面轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)振動(dòng)器產(chǎn)生水平振動(dòng)，以獲得密實(shí)的充填層。繞絲篩管目前，國(guó)外除少數(shù)地區(qū)連續(xù)沿用割縫襯管外，大局部地區(qū)均承受全焊接不銹鋼繞絲篩管。國(guó)外主要繞絲篩管制造廠商及其產(chǎn)品如下：1國(guó)外全焊接繞絲篩管比照〔in〕縫寬〔in〕單根長(zhǎng)度〔ft〕1.66-10.23〔17〕0.006-0.03〔7〕1.55-10.17〔18〕0.006-.025〔19〕3-211.46-10.24〔15〕0.006-0.03〔9〕1.75-11.185〔17〕0.002-0.04〔7〕10，20，30，40繞絲篩管礫石充填防砂材料目前國(guó)外使用的有石英砂、陶粒和涂層礫石。40/100～6/10API推舉的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。在國(guó)外的充填材料中，公認(rèn)Ottawa攜砂液目前國(guó)際上在攜砂液爭(zhēng)論方面持有兩種觀點(diǎn)：一種是朝高質(zhì)、高效及高粘方向進(jìn)展。而另外一種趨向于低粘或清水方向進(jìn)展。如何評(píng)價(jià)視油井類型而定。膨脹篩管這種防砂篩管由可膨脹割縫內(nèi)管、可膨脹割縫外管和過(guò)濾層組成，當(dāng)篩管與封隔器聯(lián)接在一起下到設(shè)計(jì)位置時(shí)，通過(guò)一個(gè)脹錐，使其徑向膨脹，貼緊套管壁。當(dāng)打撈作業(yè)時(shí)，可用于直井、斜井，尤其對(duì)水平井裸眼井防砂效果更抱負(fù)。將篩網(wǎng)壓緊靠在套管射孔孔眼上，可防止地層砂隨油流流出，虧空地層，故可保持地層應(yīng)力，起到很好的防砂效果，這種防砂方法尤其適用于油井先期防砂。該防砂方法的最大優(yōu)點(diǎn)是后期處理簡(jiǎn)潔。它只需從一端拉撥，割縫管便可收縮到原有直徑，使用撈錨即可將防砂管柱起出井筒。多層組合篩管該型濾砂管是美國(guó)Pall中心管、金屬網(wǎng)及外管之間零間隙緊湊構(gòu)造使其外徑較小，可應(yīng)用于側(cè)鉆小井眼防砂、過(guò)油管防砂。該構(gòu)造具有較大的柔性，抗彎曲力量好，適合于水平井及大斜度井防砂。該濾砂管抗腐蝕性能好，可承受較高的拉應(yīng)力，適合不同類型的油氣井防砂。雙層半剖面繞絲為了解決水平井或大斜度井礫石充填篩管上部充填不密實(shí)而防砂失效的難題，Spatin等人研制開發(fā)出這種型濾砂管。其構(gòu)造由中心管和兩層環(huán)形套組成，環(huán)形套一半是繞絲篩管，另一半為完體管。外套與內(nèi)套穿插焊接在帶孔中心管上，并沿內(nèi)外環(huán)形套安置一個(gè)遮擋板，從而在穿插體內(nèi)產(chǎn)生一曲線流道，以削減地層砂的堵塞。另外，中心管裝有臨時(shí)堵塞器的預(yù)制篩管、中心管裝有mill―owt外層有臨時(shí)堵塞器的帶孔預(yù)制篩管，是針對(duì)水平井裸眼井完井這一特別問(wèn)題設(shè)計(jì)開發(fā)出的、可用于清潔井底條件的型篩管。國(guó)內(nèi)機(jī)械防砂技術(shù)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)機(jī)械防砂工藝技術(shù)進(jìn)展較快，僅遼河油田、成功油田、大港油田在油氣防砂爭(zhēng)論方面也作了大量的工作，使國(guó)內(nèi)防砂工藝技術(shù)水平有了較大提高。在國(guó)內(nèi)陸上、海上十幾個(gè)油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用一萬(wàn)余井次，施工成功率90%以上。充填工具(1)常規(guī)礫石充填工具：又可為正循環(huán)工具和反循環(huán)工具表5-2 管內(nèi)充填工具一覽表工具名稱規(guī)格型號(hào)用途SL-FS-FT2SL-FS-WT1SL-FS-WQSL-FS-P1SL-FS-PTSL-FS-ZQ2SL-FS-Q25-1/2in7in5-1/2in7in5-1/2in7in5-1/2in7in7in7in5-1/2in水力丟手(2)1992具、旋掛振動(dòng)器、密封總成組成。旋掛振動(dòng)器使用時(shí)由篩管聯(lián)結(jié)，下入到篩管中心管內(nèi)，由地面動(dòng)力鉗帶動(dòng)管柱旋轉(zhuǎn)，經(jīng)充填工具和生產(chǎn)心軸，傳至沖管下，振動(dòng)塊產(chǎn)生徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連續(xù)敲擊中心管內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)充填礫石。(3)長(zhǎng)井段分層礫石充填工具多層礫石充填是針對(duì)多層分采和厚夾層長(zhǎng)井段油井如何有效的進(jìn)展防砂提出的。國(guó)內(nèi)1995包括以下幾種工具：上部充填工具補(bǔ)償裝置、下部充填工具、封隔器和補(bǔ)償器。篩管國(guó)內(nèi)礫石充填篩管主要有全焊接式不銹鋼繞絲篩管、割縫襯管、雙層預(yù)充填篩管和金屬棉濾砂管。其中全焊式不銹鋼繞絲篩管應(yīng)用最為廣泛。充填材料目前國(guó)內(nèi)礫石充填材料主要有石英砂、陶粒和樹脂涂敷砂，其中以石英砂為主。質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國(guó)際API由于陶粒價(jià)格較貴，一般用量不大，只在少數(shù)高溫井中陶粒和樹脂涂敷砂應(yīng)用。充填方式充填方式主要反循環(huán)充填、正循環(huán)充填。其中正循環(huán)擠壓方式是國(guó)內(nèi)外很多油田優(yōu)先承受的方式，由于有較多的礫石進(jìn)入射孔炮眼內(nèi)，充填飽滿，因此防砂時(shí)成功率高，效果較好。對(duì)于井斜度較高的定向井或叢式井，常規(guī)低密度正循環(huán)擠壓充填效果更佳，這已為國(guó)內(nèi)很多油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例所證明。b激光割縫篩管礫石充填防砂技術(shù)是在繞絲篩管礫石充填防砂技術(shù)上進(jìn)展起來(lái)的技術(shù)，其原理是利用油管將防砂篩管與填砂工具等組合而成的防砂管柱下至油層段，然后利用填砂車組將混砂液正填入篩套環(huán)空、近井地層中，以實(shí)現(xiàn)人工礫石形成的砂橋防治油層細(xì)粉202362010191%，51940t46751：5。(1)實(shí)施近井地層內(nèi)防砂、固砂，防砂效果好；防砂管柱內(nèi)通徑大〔Ф100mm～Ф110mm〕，便于后期作業(yè)；填砂、丟手、坐封一次管柱完成，施工便利、快捷；篩縫排列密度大，提高了過(guò)流面積，而且篩管強(qiáng)度高。(2術(shù)關(guān)鍵：激光割縫篩管；填砂一體化工具；填砂施工工藝技術(shù)。(3)技術(shù)突破點(diǎn)：型激光割縫篩管同繞絲篩管相比具有強(qiáng)度高，內(nèi)通徑大的特點(diǎn)，激光技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)使篩管礫石充填防砂技術(shù)得到了進(jìn)一步提高；大通徑填砂一體化工具的研制，轉(zhuǎn)變了以往礫石充填工具通徑??；承受了三種丟手方式，增加了管柱安全性，避開了丟手丟不掉的事故隱患，為大排量、高泵壓擠壓式充填工藝的實(shí)施供給了條件；擠壓式充填工藝使填砂量大大增大，對(duì)提高防砂效果格外有利，轉(zhuǎn)變了以往循環(huán)式充填填砂量小、地層砂與人工礫石混合降低礫石層滲透率的狀況。擠壓式充填工藝取代循環(huán)式填砂工藝，對(duì)提高防砂效果格外有利。c濾砂管防砂施工工藝目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)展很快，濾砂管工藝管柱同國(guó)外根本一樣。下面主要介紹幾種國(guó)內(nèi)應(yīng)用效果較好，比較型的濾砂管，以及它們的適用范圍。雙層預(yù)充填篩管和金屬棉濾砂管90致一樣，而應(yīng)用范圍較國(guó)外更為廣泛。3Ⅲ型最大外徑mm127140184133礫石尺寸mm0.5-1.00.5-1.00.5-1.0充層厚度mm17.51820.71233333342μm2抗壓強(qiáng)度MPa8.98.98.912擋砂精度um7070706049.349.349.354.719983及工藝特點(diǎn)：該注水防砂管中心管內(nèi)徑φ110mm，通徑大、滲流面積大，適應(yīng)大注入量的要求?？捎迷谟途郎爸校貏e地在一次防砂失效后，可在中心管內(nèi)再下入小直徑濾砂管，不動(dòng)原防砂管進(jìn)展二次防砂。在雙管注水防砂中，利用配套管柱可同時(shí)進(jìn)展兩個(gè)層段的注水防砂。TBS整體燒結(jié)金屬纖維篩管〔簡(jiǎn)稱TBS篩管〕是用套管或油管作為基管，在基管上按肯定規(guī)章打孔并在高溫高壓條件下，將金屬纖維燒結(jié)在打孔的基管上，從而形成立體網(wǎng)狀濾砂屏蔽。該金屬纖維能使原油及小于Φ0.07mm較大粒徑的粗砂被阻擋在篩管外，形成自然的擋砂屏障，從而到達(dá)防砂的目的。4Ф168mmФ148mmФ108mmФ102mmФ102mmφ89mm最小通徑mmφ140Ф120Ф82Ф78Ф82Ф68滲透率μm238-12032-12028-6528-8028-6524-52mm0.070.070.070.070.070.07MPa