防砂和篩管技術(shù)簡介課件

防砂和篩管技術(shù)簡介防砂和篩管1一、防砂方法

籠統(tǒng)講，防砂方法分兩大類：化學(xué)防砂和機(jī)械防砂。

1、化學(xué)防砂

化學(xué)防砂方法多用于早期防砂和后期補(bǔ)救防砂。現(xiàn)場作業(yè)時：

●將某種合適的化學(xué)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(jié)起來，生產(chǎn)時阻止地層砂流動，達(dá)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。一、防砂方法2

化學(xué)防砂法的優(yōu)/缺點(diǎn)：

a、優(yōu)點(diǎn)----現(xiàn)場施工作業(yè)簡單；b、缺點(diǎn)----●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(jié)質(zhì)量難以控制；●有效防砂壽命期短；

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沒膠結(jié)的地層砂環(huán)氧樹脂膠結(jié)后的地層砂擠注封隔器擠注管柱炮眼套管A、早期擠化學(xué)劑固砂沒膠結(jié)的地4疏松地層砂由于先期生產(chǎn)時不防砂，井筒附近被掏成空洞。炮眼生產(chǎn)油管套管B、補(bǔ)救防砂油層1、先生產(chǎn)，不防砂疏松地層砂由于先期生產(chǎn)時不防砂，井筒附近被掏成空洞。炮眼生產(chǎn)5疏松地層砂‘空洞’已被涂脂礫石填充炮眼生產(chǎn)油管套管2、補(bǔ)救防砂---擠入涂脂礫石疏松地層砂‘空洞’已被涂脂礫石填充炮眼生產(chǎn)油管套管2、補(bǔ)救防6疏松地層砂‘空洞’已被膠結(jié)礫石填充炮眼生產(chǎn)油管套管3、將套管內(nèi)的礫石鉆掉并清洗干凈后投產(chǎn)疏松地層砂‘空洞’已被膠結(jié)礫石填充炮眼生產(chǎn)油管套管3、將套管7

2、機(jī)械防砂

目前世界上絕大部分防砂井均采用機(jī)械防砂方法防砂。

機(jī)械防砂法主要有：

1）預(yù)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(yīng)的連接絲扣）為了安全起。見，有的還在外面安裝保護(hù)套。

預(yù)充填礫石基管保護(hù)套2、機(jī)械防砂預(yù)充填礫石基管保護(hù)套8

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、現(xiàn)場容易施工，二次防砂時容易作業(yè)。缺點(diǎn)：防砂效果差、特別不適宜稠油/泥質(zhì)含量高的井；

易破碎，不適宜斜井；外面不能進(jìn)行礫石充填。目前油田上已很少使用。

適用范圍：直井或斜度不大的短井段井；

泥質(zhì)含量低、黏度不高的井；2）多層復(fù)合金屬纖維燒結(jié)（氈）式篩管—StratapacScreen

從防砂效果方面來說，類似于預(yù)充填篩管，對泥質(zhì)含量和稠油很敏感。

優(yōu)點(diǎn)：現(xiàn)場施工簡單，基管內(nèi)徑大。缺點(diǎn)：不適宜稠油/泥質(zhì)含量高的井，外面不能進(jìn)行礫石充填。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、現(xiàn)場容易9

適用范圍：泥質(zhì)含量低、油黏度不高的井；適用范圍：泥質(zhì)含量低、油黏度不高的井；10

“PallStratapacScreen”的使用條件1）d50＞70μm；2）44μm以下的微粒數(shù)量＜20%；3）d40/d90＜5（均勻系數(shù)＜5）；4）黏土含量＜5%（渤海地區(qū)大部分油田達(dá)不到）；

注：PallStratapacScreen----‘多層復(fù)合金屬纖維燒結(jié)（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?！癙allStratapac11

3）壓實(shí)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(diǎn)：現(xiàn)場施工簡單；基管通徑大，二次作業(yè)時容易打撈。強(qiáng)度大，特別適用于大斜度井。缺點(diǎn)：●

泥質(zhì)含量高（＞10%）的井慎用?！裰圃爝^程中比較困難控制過濾精度。適用范圍：油不太稠、泥質(zhì)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(yīng)盡量減小砂環(huán)厚度。

3）壓實(shí)性金屬片篩孔形防砂管（不能叫做篩孔形金屬棉12壓帽上卸油網(wǎng)防砂金屬片承托杯下卸油網(wǎng)承托片壓實(shí)性金屬片篩孔形防砂管結(jié)構(gòu)示意圖壓帽上卸油網(wǎng)防砂金屬片承托杯下卸油網(wǎng)承托片壓實(shí)性金屬片篩孔形134）多層金屬網(wǎng)纏繞復(fù)合篩管（不同于我們現(xiàn)在的多層金屬網(wǎng)纏繞復(fù)合篩管）

這種篩管一般由三層篩網(wǎng)布纏繞，從外向里每層篩網(wǎng)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(wǎng)里形成了由地層砂本身組成的、經(jīng)過選擇分類的礫石充填層。注：見“SPE4014”。1972年10月8～11日美國德克薩斯第47屆SPE年會。作者：SpurlockJ.W.andDemski,D.B.論文題目:“Anewapproachtothesandcontrolproblem–Amulti-layer,wirewrappedsandscreen”.4）多層金屬網(wǎng)纏繞復(fù)合篩管（不同于我們現(xiàn)在的多層金屬網(wǎng)纏繞復(fù)14優(yōu)點(diǎn)：現(xiàn)場施工簡單；基管通徑大；抗變形能力強(qiáng)；防砂效果較好。

缺點(diǎn)：價格昂貴；

適用范圍：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(yīng)盡量減小砂環(huán)厚度。

過濾網(wǎng)（有時每層具有不同的網(wǎng)眼直徑）

卸油網(wǎng)（外/中/內(nèi)）外套中心管端環(huán)多層金屬網(wǎng)纏繞復(fù)合篩管結(jié)構(gòu)示意圖（EXCLUDERSCREEN）

過濾篩網(wǎng)（2～3層）優(yōu)點(diǎn)：現(xiàn)場施工簡單；基管通徑大；抗變形能力強(qiáng)；防砂過15

5）割縫管

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)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(diǎn)：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(jié)垢/生銹，因此，開縫容易被堵；

適用范圍：地層砂直徑比較大無明顯腐蝕介質(zhì)存在的井；大斜度井；裸眼井；若在套管井里使用，應(yīng)盡量減小砂環(huán)的厚度。外面不能進(jìn)行礫石充填；

割縫管示意圖5）割縫管割縫管示意圖16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(jù)不同的使用情況，現(xiàn)場應(yīng)有所選擇。

（具有自潔功能）適用范圍：普通循環(huán)礫石充填防砂井

A、普通三角形繞絲斷面6）繞絲篩管

優(yōu)點(diǎn)：防砂效果好，有效壽命長。

缺點(diǎn)：現(xiàn)場施工復(fù)雜，作業(yè)難度大，費(fèi)用較高。適用范圍：除水平裸眼井外，17“House”形繞絲截面纏繞后可能形成易被贓物堵塞的不平行“House”形篩縫適用范圍：壓裂充填、高速循環(huán)充填B、“House”形繞絲斷面B、“House”形繞絲斷面“House”形繞絲截面纏繞后可能形成易被贓物堵適18C、改進(jìn)性三角形繞絲斷面適用范圍：壓裂充填、高速循環(huán)充填

特點(diǎn)：和普通三角形斷面繞絲相比，具有較強(qiáng)的抗沖蝕性，而且保留了自潔特性，但費(fèi)用高。C、改進(jìn)性三角形繞絲斷面適用范圍：壓裂充填、高速循環(huán)充填特19二、篩管1、篩管種類、使用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn)

篩管的種類很多，但目前使用比較廣泛的有三種：a）繞絲篩管b）金屬微孔多層網(wǎng)布篩管c）篩孔形金屬棉篩管（海總內(nèi)部）其中用得最多的是繞絲篩管。

A）繞絲篩管

適用范圍：幾乎適用于所有的油、氣、水井的防砂；

優(yōu)點(diǎn)：●

加工時繞絲縫隙容易控制、容易檢驗(yàn)其質(zhì)量好壞；

●

使用繞絲篩管能進(jìn)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；

二、篩管1、篩管種類、使用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn)20

缺點(diǎn)：現(xiàn)場施工作業(yè)量比較大，作業(yè)過程中技術(shù)性比較強(qiáng)，因作業(yè)時礫石充填層有時存在“空洞”的可能，可能導(dǎo)致防砂失?。?/p>

注：篩管用戶陸地檢驗(yàn)方法1/3L

L

2kg塞規(guī)1ft1ft（檢驗(yàn)段）檢驗(yàn)段W1/3W1cm檢驗(yàn)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封隔器炮眼定位封隔器套管缺點(diǎn)：現(xiàn)場施工作業(yè)量比較大，作業(yè)過程中技術(shù)21B、金屬微孔多層網(wǎng)布篩管

適用范圍和優(yōu)點(diǎn)：

●

適合于不進(jìn)行管內(nèi)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(diǎn)，

●基管內(nèi)徑大，有利于井下測試作業(yè)；

●有利于套洗作業(yè)

缺點(diǎn)：

因使用這種篩管時，管內(nèi)一般不再進(jìn)行礫石充填，因此，生產(chǎn)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(yán)重影響正常生產(chǎn)。

B、金屬微孔多層網(wǎng)布篩管22●先直接靠網(wǎng)布篩眼擋地層（大）砂。然后，由地層砂逐漸形成砂橋擋地層砂?！窈茱@然，這層砂環(huán)橋的滲透率遠(yuǎn)不如礫石的滲透率高。金屬微孔多層網(wǎng)布防砂原理網(wǎng)眼直徑＜d50微孔多層網(wǎng)布地層砂間隙≈10mm基管封隔器套管射孔炮眼滲透率低的砂環(huán)、砂堵●先直接靠網(wǎng)布篩眼擋地金屬微孔多層網(wǎng)布防砂原理網(wǎng)眼直徑＜d23C、篩孔形金屬棉篩管適用范圍和優(yōu)點(diǎn)：

適合于不進(jìn)行管內(nèi)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(diǎn)；內(nèi)徑大，有利于測試作業(yè)；易套洗缺點(diǎn)：●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(nèi)一般不再進(jìn)行礫石充填，因此，生產(chǎn)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(yán)重影響正常生產(chǎn)。

微孔多層網(wǎng)布地層砂基管封隔器套管射孔炮眼間隙≈10mm滲透率低的砂環(huán)、砂堵金屬微孔多層網(wǎng)布防砂原理篩孔形金屬棉篩管C、篩孔形金屬棉篩管微孔多層網(wǎng)布地層砂基管封隔器套管射孔炮眼24正常循環(huán)充填充填即將結(jié)束射孔段砂漿脫水礫石反循環(huán)洗井反循環(huán)洗井失誤----砂卡正常循環(huán)充填充填即將結(jié)束射孔段砂漿脫水礫石反循環(huán)洗井反循環(huán)洗25形成砂橋的主要原因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(yùn)動而形成砂橋；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(jìn)速度而形成砂橋；3、由于井斜過大，攜帶礫石的攜砂液黏度不夠，礫石下沉至低邊而形成砂橋；

形成砂橋的主要原因1、由于地層的滲透率差異太大，滲透率高的地26鉆桿攜砂液礫石充填工具總成封隔器礫石轉(zhuǎn)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差異太大而形成砂橋鉆桿攜砂液礫石充填封隔器礫石轉(zhuǎn)向孔沖洗管砂橋空洞污水坑封隔器27篩管沖洗管砂漿入口返出液進(jìn)入地層進(jìn)入地層砂橋空洞大斜度井容易形成砂橋篩管沖洗管砂漿入口返出液進(jìn)入地層進(jìn)入地層砂橋空洞大斜度井28

7）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(jī)械防砂技術(shù)。

特點(diǎn)/優(yōu)點(diǎn)：■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(chǎn)套管；■由于油層部位不需要固井、不射孔、不需要用完井液進(jìn)行礫石充填作業(yè)，因此，減少了油層污染；

缺點(diǎn):●

嚴(yán)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(fèi)用高;

7）膨脹式篩管29膨脹篩管圖1、下入9-5/8“套管刮管器刮洗套管；2、下入5-1/2”膨脹篩管；3、將彈性爪密封插入底部封隔器；4、投1-3/8“球，坐封頂部封隔器；5、釋放下入工具，并其出下入工具；6、連接5-7/8”膨脹心軸，鉆桿下入井里；7、將心軸插入膨脹錐里，下壓