防砂完井

防砂完井（精选6篇）

防砂完井 篇1

摘要：针对疏松出砂油藏的侧钻井防砂问题, 研制适用于侧钻井小井眼的防砂砾石充填工艺管柱及相关配套工具。该筛管可以实现压裂砾石充填完井方式, 使侧钻井眼充填足够的砾石层, 一起组成多级防砂屏障, 起到较好防砂效果。同时又能够支撑井壁, 防止井眼坍塌, 延长井的使用寿命, 充分挖掘老井剩余油潜力。

关键词：侧钻井,防砂完井,压裂充填工具,砾石充填,组合式筛管

0 引言

侧钻井技术利用原井眼重钻, 减少重修道路、重建井场、重建集数管网和供电设施等费用。不但能使关停井复产, 还可以挖掘剩余油气, 是提高油田采收率的一种行之有效的方法。但同时由于侧钻井自身的特殊性:井眼小、环空间隙小、存在固井质量差、射孔枪下入困难、射孔深度不够等问题。并且固井容易造成二次污染, 特别是对于疏松的油层, 油层出砂后, 砂子在井内沉积形成砂堵, 从而降低油井产量, 甚至是油井停产, 同时也增加了清砂作业工作量。另外, 出砂还会磨损设备及卡住井下工具, 出砂严重会引起地层坍塌、堵塞井眼, 造成油井报废。因此, 砂岩油层出砂是侧钻井提高产量的主要障碍, 也是侧钻井寿命短, 制约该技术发展和推广的瓶颈。

侧钻井防砂完井对策

研制设计侧钻井压裂充填工艺管柱及配套工具, 可对侧钻井进行先期防砂。起到延长侧钻井寿命, 提高油气采收率。具体完井方法是:裸眼井防砂完井, 直接下入承压强度高的组合式筛管, 用压裂充填砾石压开地层。实现完井与后期采油的结合, 通过筛管外砾石充填, 砾石阻挡地层砂, 筛管阻挡人工砂形成多级防砂屏障。

1 侧钻井防砂完井管柱设计

;3-反循环充填工具;4-旋转扶正器;5-φ76mm组合式筛管;6-带翼片的导向头;7-1.900TBG油管;8-返洗阀;9-内充填阀;10-回水阀;11-1.315TBG回水芯管。

如图11所示侧钻井防砂完井管柱从上到下由悬挂器—油管——反反循循环环充充填填工工具具——组组合合式式筛筛管管——旋旋转转扶扶正正器器——组组合合式式筛管—旋转扶正器—组合式筛管—旋转引鞋依次连接。悬挂器放置在老井套管内, 一部分油管和反循环充填工具, 组合式筛管等通过侧钻井的开窗口进入裸眼井, 待悬挂器固定后, 下入内充填服务管柱:内充填服务管柱从上到下由1.900TBG油管—返洗阀—内充填阀—回水阀—1.315TBG回水芯管依次连接。当内充填服务管柱到达限位后, 在井口固定内充填服务管柱。内充填服务管柱固定后, 就可进行酸洗、砾石充填。砾石充填结束后, 地面倒换开关, 进行返洗, 返洗液进入反循环充填工具后, 压力作用下关闭内充填阀充填口, 返洗时保证进入井筒内的砾石不返吐。返洗完成后, 提出内充填服务管柱, 完井施工结束。下入生产管柱即可开采。

2 设计研制的反循环充填工具

反循环充填工具由两部分组成。充填工具的留井部分最大外径114mm。该充填工具不需要打压坐封, 不受井斜限制, 内充填服务管柱只需下入一次就可完成酸洗、砾石充填、返洗施工工艺, 施工工艺简单。

3 设计研制的组合式筛管

组合式筛管克服了全直缝筛管容易堵塞, 梯形缝筛管锐角部位容易在液体不断冲刷下磨损变宽, 金属网筛管容易深层堵塞和被液流刺漏等问题。

下入侧钻井的筛管直径为76mm, 基管为油管, 此筛管承压强度高, 抗挤毁压力65MPa, 不但具有满足压裂充填需要, 而且还满足大排量提液的需求。筛缝从外到内由直缝转为梯形缝。不但具有自洁作用, 还便于返洗。筛片采用优质钢材特殊工艺单片加工, 表面合金镀层, 具有抗腐蚀, 耐磨损。筛缝均匀稳定, 缝口宽度误差±0.02mm。筛管弯曲曲率在10°/30m时, 径向缝口变形小于0.001mm。筛管的质量可减少油井后期措施作业, 延长油井寿命。

4带翼片的导向头

裸眼完井管柱前端安装如图2所示的带翼片的导向头, 在下入管柱过程中可以起到旋转拨物和导向作用, 防止岩屑堆积, 防止发生死顶, 提高完井管柱一次下入成功率。

5 旋转扶正器

旋转扶正器外径为114mm, 安装在防砂管柱上, 扶正器可在筛管上灵活旋转, 下井时, 扶正器的旋转可减少摩阻。该扶正器使筛管居中, 保证筛管四周都能充填上均匀的砾石厚度层。旋转扶正器如图3所示。

6 结语

6.1 应用该套工具实施的砾石充填施工过程只需要下一趟管柱就可以完成酸洗、砾石充填、返洗施工, 施工工艺简单。

6.2 组合式筛管和砾石能够防止地层出砂, 从而防止地层出砂引起的地层坍塌。

6.3 旋转扶正器保证筛管充分居中, 筛管周围都能够充填足够厚度的砾石。

参考文献

[1]万仁溥.现代完井工程 (第二版) [M].北京:石油工业出版社, 2000.

[2]薄珉等.辽河油田侧钻井技术[J].石油钻采工艺北京, :2003, 25 (2) :21-24.

特殊井防砂完井工艺分析研究 篇2

1 目前的防砂完井方式介绍

筛管与砾石充填相结合的方式是目前最为常用的防砂完井方式。筛管分为割缝筛管、冲缝筛管和精密复合筛管等。砾石充填方式分挤压充填和循环充填等。循环充填是将裸眼井壁或者套管与筛管之间的环空充填满砾石。挤压充填是在环空充填满砾石的同时, 将地层压裂, 把砾石向地层内挤压。砾石一般用颗粒均匀、圆度好的石英砂或者烧制陶粒。这样形成了砾石充填层和筛管多级防砂屏障。

防砂完井施工过程中, 将砾石用携砂液从油管打入井筒中, 一起进入筛管与套管或者裸眼之间的环空, 携砂液接着从筛管缝隙中流入到油套环空中, 砾石则被筛管挡住并逐渐积累, 最终将环空填实。这种方法开始在直井中被大量应用, 现在在水平井和大斜度井中的应用也越来越多。

以往的裸眼水平井防砂一般采用在油层段悬挂筛管的完井方法。近几年, 膨胀筛管的方式也有应用。目前, 采用独立筛管完井的裸眼水平井, 筛管非常容易早早就损坏掉, 主要原因是油层中的原油携带细砂, 在流经筛管进入井筒的过程中, 一直冲蚀筛管缝, 时间长了, 筛管就会被冲出孔洞, 导致地层砂大量进入井筒, 防砂失效, 产油量下降, 情况严重时直接油井报废。膨胀筛管完井时, 筛管入井前外径小于裸眼井壁, 到达预定层位后, 将筛管膨胀外径变大, 挤压在裸眼井壁上, 防止井壁坍塌, 阻止了油层出砂。但是膨胀筛管完井必须保证筛管膨胀后紧贴裸眼井壁, 否则其防砂完井效果与独立筛管是一样的。

所以, 筛管外井下砾石充填完井不失为一种好的防砂完井方式。相比其它防砂完井方式, 该方式能获得更高的油井产量和更长的油井寿命, 防砂效果较好。对于易出砂油层不做好防砂措施会导致许多严重后果, 如对地面和井下设备的磨损, 对环境的污染等, 甚至会产生潜在的井控问题。出砂量比较大的话会导致抽油泵堵塞, 耽误生产, 如果处理不当可能造成油井报废。

2 筛管防砂完井方案分析与优选

油井的出砂程度很大程度上取决于油层流体流出的流量大小, 所以很多油田将油井的产油量控制在油层出砂的临界值之下, 在一些低产量的油井, 该方法确实有效地延长了油井的防砂有效期, 降低了油井的表皮系数。但是对于开发成本较高的油井如海上油田或者人工岛, 该开发方案显然是不合适的。

目前, 有的油田采用化学胶结砂打入地层进行防砂[2], 理论上该方法可以最大程度地保证砾石充填带的稳定, 达到较好的防砂效果, 但是实际上, 该方法导致油层渗透率大大降低, 油井表皮系数急剧增大, 油井不出液, 最终油井废弃。现在的防砂技术包括化学防砂、砾石充填防砂、膨胀筛管或者独立筛管防砂、压裂防砂等。这些技术在以前都有过成功应用的案例, 在大斜度井和水平井中一般采用独立筛管完井或者裸眼砾石充填防砂完井的方式, 砾石充填又有循环充填和挤压充填之分。以前, 套管内循环充填在直井防砂完井中应用较为广泛, 但是该方法施工后油井的表皮系数较高。目前多数水平井和斜井采用先对固井套管射孔, 射孔时避开油层岩石最大主应力位置和方向, 然后进行挤压充填砾石的方式将砾石打入油层裂缝中的防砂完井方式, 最终阻止地层出砂。

压裂防砂和挤压充填防砂方法类似, 都是将砾石充填防砂与压裂技术结合起来, 将地层压出裂缝后, 用砾石将裂缝支撑或者填实, 在防砂的同时也起到增产作用。

当采用独立筛管完井时, 在油井开发初期, 油井产油量较高, 但是随着对油井的不断开发, 这种完井方式缺点就会慢慢暴露出来, 出现防砂失效的情形。一些油井采用独立筛管完井, 没有进行砾石充填, 在生产一段时间后筛管会出现被死油堵塞或者被砂子冲蚀损坏的情况, 此时必须降低油井产量或者进行重新防砂。砾石充填防砂完井能很好地保证井眼的稳定, 并且使油层充实, 避免了油层砂的随意流动。因此该工艺能更好地保证油井产量并起到良好的防砂效果。

3 结语

油田公司通常会充分考虑油井的经济效益, 在经济允许范围内, 选择能保证油井寿命和产量的最可靠的防砂完井方式。同时, 也要考虑油井开发后期的井下作业和二次完井的费用。特别是成本较高、预期产量较高的井更要严谨细致考虑这些综合因素对油井整体开发效益和费用的影响。

目前, 独立筛管完井和膨胀筛管防砂完井的失败率较大, 且后期油井产量下降较快。所以对于水平井和大斜度井等特殊井, 裸眼砾石充填防砂完井不失为一种好的防砂完井方式。特别是对于海上油田、人工岛等高投入、高产出的油井, 裸眼砾石充填防砂完井效果明显。

摘要：随着钻井技术的不断提高, 现在特殊井如斜井和水平井越来越多, 以前的直井防砂完井技术已不能满足其现场需求。同时在行业内, 水平井和斜井砾石充填防砂完井技术也普遍不被看好, 相关研究者认为, 砾石本身所具有的重力会影响砾石在筛管与套管或裸眼井壁环空之间的充填效果。通过深入研究砾石充填机理, 新的防砂完井技术不断出现, 如改变砾石充填位置、改变携砂液脱砂方向等。这些新技术大大增加了特殊井防砂完井的成功率。本文对各种防砂完井方法进行了分析研究, 总结了特殊井防砂完井的特点, 给出了较为合理的防砂完井建议, 对于特殊井防砂完井的进一步发展和提高具有重要意义。

关键词：特殊井,防砂,完井,研究

参考文献

[1]刘言理.水平井砾石充填完井技术研究[J].化工管理, 2015, 10:158+202.

防砂完井 篇3

某陆地油田在上世纪六七十年代就进行了大规模的开发,该油田属于疏松砂岩油藏,油层岩石胶结强度差。该开始开发阶段,主要采用悬挂筛管防砂完井、循环砾石充填防砂完井、渗透性人工井壁防砂完井和组合式防砂完井等工艺,其中筛管又分为组合缝筛管、绕丝筛管、精密复合筛管等多种分类。每种防砂完井工艺根据不同的工况要求进行应用。

油田区块的油层经过多年的开发,油层情况极为复杂,同时由于上述防砂完井工艺只是在井筒内进行防砂,不具有改造井筒附近甚至油层的能力,所以其防砂效果也愈发不理想。对于出砂特别严重的地层,井筒附近亏空严重,即使使用管内砾石充填防砂完井,砾石层也堆积疏松,防砂效果不理想。所以有必要对具有改造油井井眼附近地层功能的新型防砂工艺进行研究,也就是挤压充填防砂完井工艺,该工艺在挤压充填结束后转循环充填,能够形成多层挡砂屏障,有效防砂,满足复杂油层的防砂需求。

1 挤压充填防砂完井工艺原理

挤压充填防砂完井工艺原理,首先将挤压充填防砂完井工具下连筛管串、安全接头和丝堵下至井中预定位置,充分洗井畅通后投球憋压坐封工具,使卡瓦张开咬住套管,限制防砂完井管柱的上下移动,同时胶筒压缩,封隔油套环空上下空间。稳压一段时间后继续打高压至压力突降为零,打开充填通道。此时用两辆压裂车将砂浆打入地层,砂子选用渗透性、硬度相对较好的陶粒砂,这样就在井筒附近甚至更深处建立了高渗透性的挡砂屏障,同时也对地层进行改造,油气出流通道更加顺畅。挤压充填结束后转循环充填,在筛管和套管之间用陶粒砂填充,增加一道防砂屏障,充分保证防砂效果。循环充填结束后立刻倒管线进行反洗井,将油管内多余的砂子洗出,洗井结束后正转油管实现丢手,起出丢手管柱下泵开采。

2 挤压充填防砂完井工具分析

挤压充填防砂完井工具是该工艺顺利实现的关键所在。挤压充填防砂完井工具主要组成部分为:液压部分、锚定部分、锁紧部分、封隔部分、解封部分、打捞部分、丢手部分。

2.1 液压部分

该部分主要由液压缸、中心管、密封圈和活塞组成。中心管上钻有进液孔,打压时液体进入液缸,当压力达到一定值时推动活塞向下运动,挤压胶筒和卡瓦。密封圈对应的密封槽在设计时充分考虑密封圈的过盈量,所以能够啊保证打高压时充填口的顺利开启。

2.2 锚定部分

锚定部分主要有卡瓦、弹簧复位片、上锥体和下锥体组成。该部分的关键部件是卡瓦,卡瓦在设计过程中采用表面渗碳加淬火处理,充分保证其牙齿的锋利,以便顺利咬入套管实现锚定。上下锥体角度经过精心设计,能够有效避免在工具在坐封过程中出现自锁现象。

2.3 锁紧部分

锁紧部分是整个防砂完井工具的较为重要的部分,锁紧部分的有效工作是保证胶筒、卡瓦有效工作的前提。锁紧部分若失效或者效果不好,则会直接影响胶筒的封隔效果和卡瓦的张开锚定效果。锁紧部分采用马牙环结构,能够实现锁紧机构单向运动、反向锁紧的功能。锁紧机构的强度通过力学公式校核计算,并且留足了安全余量。

2.4 封隔部分

封隔部分由胶筒、上压环和下压环组成,该部分看似简单却是不能忽略的重要部分。该部分一般采用橡胶材料设计,对于非高温井一般采用丁腈橡胶即可实现,对于高温高压井建议用氟橡胶材料制作。制作过程中要保证模型的尺寸精度,在运送过程中避免胶筒表明划伤。也可根据不同的井况采用多胶筒组合式设计。

2.5 解封部分

解封部分由解封剪钉、解封套组成。剪钉可以根据不同情况选择铜剪钉或者钢剪钉,在解封力设计较大时可能存在工具尺寸排布困难的情况,此时一般采用钢剪钉,可以节省空间。剪钉在工具设计过程中经过剪切强度校核,剪钉的材料选用优质材料。解封套的设计要保证其抗拉强度,且剪断剪钉后能顺畅移动,带动锁环与锁紧部分顺利分离。

2.6 打捞部分

打捞部分上端打捞扣采用平式油管扣,打捞时用对扣式分瓣捞矛下压实现螺纹的对接,然后上提管柱,此时螺纹会随着上提力的增加咬合愈发紧密。

2.7 丢手部分

丢手结构种类繁多,这里考虑直井或者小斜度井,因此可以采用最简单的正转倒扣丢手,一般正转三十圈即可实现丢手。

3 挤压充填防砂完井工艺特点

该工艺可以实现一趟管柱坐封、砾石充填、正洗、反洗和丢手的过程,大大节省了施工时间,提高了施工效率。该工艺将对地层填砂和对筛套环空填砂等工序有效结合在一起,大大提高了施工效果,节省施工资金。该工艺在施工过程中挤压充填和循环充填是一次性形成的,形成的砂体屏障连续且作用面广泛,能够充分保证防砂效果。

4 管柱结构设计分析

挤压充填防砂完井管柱串结构由下至上为:丝堵+油管短节+筛管串(中间带安全接头)+油管短节+油管变扣+挤压充填工具+提升短节+油管串至井口。挤压充填工具下端配接有小直径管柱直至筛管末端,以此引导砂浆流动,充分保证砾石的压实充填效果。

5 现场应用情况与结论

防砂完井 篇4

1 防砂完井失效分析

油井防砂完井之后,出现油井出液量快速降低时,基本分为以下若干个原因:

1.1 地层砂挤入砾石充填层

现场防砂完井施工过程中采用的砾石尺寸为0.425~0.85mm,生产过程中地层出砂的尺寸各个尺寸段的都有,在地层压力的作用下进入砾石充填层,小粒径的先经过砾石充填层、筛管,最后进入井筒。中等粒径的则被挡截在砾石充填层中,后面的细粉砂又继续进入,最终导致砾石充填层的渗透率降低,产生油井出液减少的情况。

1.2 砾石充填层破坏

在油井生产过程中,由于各种原因导致砾石充填层坍塌,失去挡砂作用,地层砂之间越过砾石充填层到达割缝筛管,最终在筛管割缝处堆积起来,造成筛管堵塞,阻挡地层流体进入井筒。

1.3 筛管失效

地层中的细粉砂在油井开采初期大量进入井筒,在流经割缝筛管的过程中,不断对割缝造成冲蚀磨损,特别是在割缝的两端处,在地层砂的长时间冲蚀下最先容易出现失效,导致砾石充填层和地层砂一起涌入井筒。割缝筛管一般采用激光割缝,在割缝的末端很容易出现点蚀的情况,如不注意直接下入井中,很容易造成防砂完井失效。

1.4 充填砾石选取与地层砂样分析

在确定充填砾石尺寸前一般要进行地层砂的粒径分析,根据分析结果选取合适粒径的砾石进行充填。如果没有对地层砂粒径进行分析或者分析过程中数据敷衍则会造成充填砾石的选取与地层砂不匹配,砾石充填后也不容易形成砂桥,自然就不会有较好的阻挡地层出砂的效果,最终导致油井产量下降。

1.5 砾石充填施工过程问题

在砾石充填过程中,施工参数对于砂桥的有效形成至关重要。

1.5.1 施工过程中携砂液的粘度不够,造成部分砂粒自然沉降,携砂液携砂能力差,则会造成砂子过早堆积,当泵车压力起来时实际砂子并没有充填结实,松动的砾石充填层在油井生产一段时间后出现失稳毁坏。

1.5.2 砾石充填施工时,很多时候打完前置液后直接进行加砂挤压充填,没有打砂浆段塞对射孔炮眼进行打磨,这样极易造成砂子在炮眼处堵塞。

1.5.3 施工时,如果在短时间内将砂比提高,极易造成砂子数量大大超过炮眼的过砂能力,最终导致在没有加入设计砂量前压力较高,最终停止加砂,误以为地层已经填满,此时地层可能并没有完全填充实。

2 防砂完井对策分析

针对以上出现的各种问题,这里给出了以下若干种对策,以供现场应用参考。

2.1做防砂完井设计之前,取样地层砂,进行粒径分析,根据地层砂样分析结果确定充填砾石。对于充填砾石不尽要确定其粒径,还要确定其球度、圆度和破碎率等参数,充分保证充填砾石的有效。

2.2在防砂筛管的选择方面,建议选择冲缝筛管替代割缝筛管,冲锋筛管相比割缝筛管更易形成稳定的砂桥结构,且挡砂层数多余割缝筛管。冲锋筛管在加工过程中不会形成坏点,油井生产过程中失效的概率极低。2.3

防砂完井 篇5

印度尼西亚 (以下简称印尼) 苏门答腊Duri油田是世界上最大的蒸汽驱开采油田之一, 目前由雪佛龙印尼石油公司负责开发。该油田的热采特点:重质原油API重度大约是25, 产层胶结疏松, 产层深度300～700 ft (1 ft=30.48 cm) , 蒸汽温度300～400 ℉。为了制定有效而经济的完井方案, 需要解决若干严重的生产问题, 其中之一是出砂问题。当前该油田每天产砂量高于100×104 lb (1 lb=0.454 kg) 。因为严重的出砂现象, 需要再次完井作业和砂子处理作业, 而且砂子使设备严重磨损, 这无疑极大增加了油田的开发成本。

2002年开展了一个项目研究工作以评价油田的完井效果。该项目研究内容:①有关历史资料进行分析, 如修井作业的类型与次数, 产出砂粒尺寸与数量, 受损衬管的特点与数量, 卡泵周期;②对本地产的充填砾石性能进行评价 (完井时使用本地砾石或Ottwa砾石) , 如本地砾石在蒸汽中的溶解特性, 本地砾石充填参数是否满足API砾石充填标准;③防砂筛管生产厂家的资质审查及其筛管质量检查;④防砂完井现场施工资料的检查。

2 对产出的固体颗粒进行评价

为了弄清固体颗粒的来源及其产生原因, 在全油田范围内从井口、地面各集油站进行流体取样及固体颗粒取样。井下作业时也对捞出的砂子进行取样。取样资料表明, 产至地面的砂粒尺寸很小, 而井筒中的砂粒尺寸则很大, 这些大尺寸的砂粒是完井施工时的充填砾石, 这进一步表明砾石充填效果不好。

过去对小尺寸砂粒产生的原因不清楚:是来自地层本身还是来自蒸汽与地层之间的相互作用。该油田的地层矿物含量如表1所示。为了确定砂粒产生的原因, 进行了室内实验, 其过程如下:①用原始地层盐水驱替岩心, 逐步降低流体盐度以模拟蒸汽作用而造成的地层水盐度下降现象;②测量低浓度盐水对小尺寸颗粒和岩心渗透率的影响;③用高浓度NaCl溶液浸泡岩心;逐步降低盐水浓度并驱替岩心;④用某浓度盐水驱替时测量其稳定的岩心渗透率;⑤最后用蒸馏水驱替岩心以模拟蒸汽驱过程。

在上述实验中, 在蒸馏水驱替岩心之前岩心的渗透率不变, 而在蒸馏水驱替岩心时, 因黏土微粒流出岩心而导致岩心渗透率上升 (该油田的岩心孔喉尺寸较大) 。

对地面设备砂样、筛管砂样与微乳液中的砂样分析后发现, 这些砂样都是黏土颗粒。这一现象与室内实验观察结果一致。结合室内实验结果与矿场资料分析结果, 确定了产出颗粒即是因地层中流体流动而产生的地层颗粒。根据这一结论, 对影响完井效果的因素进行了分析。

3 完井分析

该油田的常用完井方式是20/40目的砾石与12尺寸规格的绕丝筛管裸眼完井。其他完井方法如压裂充填与固化树脂包层砂充填被证明效果不好。然而, 效果较好的砾石充填完井方法也存在一定程度的卡泵现象, 并需要不定期更换筛管。

在生产过程中, 如果油井大量出砂, 那么通常采取的措施是起钻提出防砂筛管, 并再次进行砾石充填完井。这一施工又称为再次完井。在过去的几年中, 再次完井周期与卡泵施工周期延长, 这表明完井效果逐步得到了改善。另外, 有关资料表明, 热洗作业也使完井效果得到了改善。然而, 该油田有大量的油井, 大量的施工作业会导致生产成本明显上升 (去年有400井次的施工作业) 。

为了降低生产成本, 必须合理制定修井方案, 其中要分析以下资料:单位时间内的卡泵数量, 油管中砂柱高度, 产至地面的砂量, 防砂筛管损坏情况。对几口出砂严重的油井起钻后, 发现砾石充填层中有孔洞。这些孔洞的产生原因还不清楚, 但认为其原因是砾石充填层不符合标准, 或高温蒸汽使部分砾石得到了溶解。

防砂筛管的堵塞也是一种常见的生产问题, 其堵塞物是沥清、CaCO3结垢物与细砂粒。堵塞后, 防砂筛管温度局部上升, 最终导致筛管腐蚀。

最近, 在现场中使用了一种图像显示仪, 将该仪器下入防砂筛管内部即可直接观察筛管是否受损及其受损程度, 这为筛管更换施工设计提供了更准确的资料。目前, 这种技术仍在改善。

还有一种确定该油田筛管更换的经验方法。如果3个月内出现3次卡泵现象, 或出现100 ft以上的砂堵, 那么筛管上可能有孔洞, 即可能要进行筛管更换作业。

但是, 卡泵的原因不一定是筛管受损。筛管有20/40目的砾石充填层。如果这一充填层中无孔洞, 那么能够通过该层的砂粒中径是54 μm或更小 (不产生堵塞) ;能够通过该层的砂粒中径最大值是100 μm。12规格绕丝筛管的尺寸范围是250～325 μm。如果卡泵砂粒中值是100 μm或更小, 那么筛管与充填层状况良好;如果卡泵砂粒中值是352 μm左右, 那么筛管正常, 但是充填层中出现了孔洞。因此, 仅仅依靠卡泵现象不能说明筛管工作状况, 而要结合泵中砂粒尺寸分布资料进行分析。如果泵中砂粒尺寸是100 μm或更小, 那么不需进行筛管更换作业。砂粒尺寸激光分析技术是最常用的方法。砂粒尺寸筛分法不能准确分析44 μm及以下的砂粒分布情况。

4 砾石充填砂的性能评价响因素

为了降低施工成本, 常用20/40目的当地砂。为了确定其特性, 对当地砂与Ottawa砂进行了性能测试。当地砂子中有杂色颗粒, 这些杂色颗粒在高温蒸汽作用下发生物理反应而使当地砂整体性能下降。对当地砂与Ottawa砂的偏振光分析结果表明, 与Ottawa砂相比, 当地砂中的多晶体颗粒含量较高并具有明显的多角性, 这些多晶体颗粒抗压强度低于Ottawa砂中的单晶体颗粒抗压强度, 而且当地砂的抗压强度未满足API RP-56抗压强度标准。

关于“高温蒸汽作用下的砾石充填砂性能”的SPE文章不多, 但这些文章都有一个共同结论:pH值与温度对硅质砂粒有溶解作用。蒸汽分解后会产生OH-与CO2, 进而形成HCO3-, 从而使蒸汽中的pH值与碱度上升。OH-溶于水相中使其pH值上升。pH值上升幅度取决于进入蒸汽发生器之前水相中的HCO3-数量。实验表明, 硅质砂粒在水相中的溶解速度随着水相中的pH值与温度的上升而增加;水相pH值低于9.0时, 硅质砂粒溶解速度很低而且是温度的函数;当水相pH值高于9.0时, 其溶解速度急剧上升, 而且几乎以指数规律变化。

以上述理论为基础, 对Duri油田的两种砂子进行了相关实验, 其内容简述如下。pH值范围8.4～9.8, 温度270 ℃, 实验时常用pH值8.4, 因为该油田产出水的pH值都在8.0～8.4之间。pH值大于8.4的实验结果表明, 当地砂的溶解度远远高于Ottawa砂的溶解度;pH值是8.4时, 两种砂粒的溶解度接近而且很低。因此, 当地砂适合于该油田的砾石充填完井。

据相关专著报道, 在较高pH值与温度下硅质砂粒 (砾石充填砂) 很容易溶解, 但是Duri油田的有关资料则表明, 蒸汽对充填砂的溶解作用对生产几乎不产生影响。该油田还有一项资料表明, 在最近某一时间段内, 100口蒸汽驱油井的单井筛管更换施工量与非蒸汽驱油井的单井施工量接近。这又进一步证明, 在该油田使用当地砂未对生产造成负面影响。

5 施工作业规范与筛管生产监督

矿场资料表明, 防砂施工过程满足行业标准。下步施工时, 要进一步加强对入井流体中杂质含量的控制 (过滤装置技术规格必须达标) ;在施工过程中监督人员要按质量体系标准记录施工过程。

由多方代表组成产品质量小组对厂家产品进行审查。审查前, 要向厂家提前递交检查内容表格。

在防砂筛管的设计与生产过程中, 雪佛龙印尼石油公司派出的专家小组一直实施了监督, 包括对生产设备的校准及产品的检验。另外, 产品质量计划中还有“应对不合格品的措施”。

6 结论

通过对Duri油田防砂完井方法的评价, 得出了以下结论:

◇ 地层流体的流动导致了地层固体颗粒流入井筒中, 其尺寸小于44 μm。

◇ 采用砾石充填完井后, 大量地层微粒 (<44 μm ) 流过充填层而进入井筒。

◇ 与Ottawa砂粒相比较, 当地砂粒的抗压强度低而且多棱。

◇ 在270 ℃及水相pH值等于油田产出水的pH值的条件下, Ottawa砂与当地砂的溶蚀率一样。

◇ 防砂完井时, 要严格执行有关行业标准, 以获得更好的效果。

◇ 更换防砂筛管的原则要进一步完善, 只根据一定时间段内的卡泵次数与井内砂堵高度而决定起钻换筛管作业不合理。对卡泵砂粒与砂堵砂粒进行砂粒尺寸分布分析能准确评价出砂问题。

◇ 绕丝筛管产品质量合格, 生产厂家有较好的产品质量计划。

7 下步工作几项建议

◇ 在该油田的其他区块开展蒸汽驱采油。

◇ 在防砂完井作业过程中执行有关行业标准。

◇ 按照API RP-56标准选择砾石充填砂。

◇ 采用优质防砂筛管以延长筛管寿命。

防砂完井 篇6

1 技术思路及技术要点

(1) 技术思路水平井挤压充填一体化防砂完井技术是将管内循环充填、管外挤压充填和独立筛管技术结合在一起, 施工前先连接工具管柱, 下到位后坐封桥塞, 丢手后起出管柱, 下入充填装置内管, 对接成功, 对充填管柱进行反加压, 进行挤压充填作业, 作业结束后提出管柱, 关闭充填装置的充填孔, 化学胶结砂, 在72h之内会胶结在一起, 并且保持需要的渗透率。

(2) 技术要点及难点 (1) 在设计水平井工具时, 其尺寸和结构要考虑井眼尺寸, 确保管柱能顺利下入。 (2) 充填过程中不能停泵, 要实现连续充填, 优化泵注程序, 避免提前堵塞, 是该工艺的关键之处。 (3) 施工过程中要对管柱及工具反向施加压力, 要求桥塞和充填装置能承受井口反向的压力。

2 充填防砂管柱设计

(1) 管柱组合设计丝堵+油管短节+一体化挤压充填装置油管变扣+组合缝筛管串+油管+油管变扣+水平井空心桥塞+油管变扣+外加厚油管串+至口。

(2) 筛管尺寸设计筛管尺寸的设计对于油井成功防砂至关重要, 筛管缝宽要求能挡住绝大部分砂粒。对某油井, 射孔油层厚度56m, 油层套管外径139.7mm, 所以选择筛管长度为59, 在油层的上下各覆盖1.5m, 筛管类型为组合缝割缝筛管, 用激光技术切割成缝, 挡砂精度0.2mm, 基管外径89mm, 钢级N80, 壁厚6.5mm, 缝宽0.2mm, 缝密度为220条缝/m, 缝形为组合缝, 缝分布为平行分布, 单条缝长80mm, 缝间的轴向距离20mm, 过流面积3520mm2/m。

(3) 冲筛比设计相关研究发现, 冲管内径尺寸与筛管内径尺寸之比 (简称冲筛比) , 低于0.6会大大降低充填效果和充填效率, 当冲筛比达到0.8时, 充填效率可达90%以上, 可以保证充填效果和充填成功率[3]。这是由于挤压充填过程中, 冲筛比提高, 冲管与筛管之间的环空过流面积变小, 环空内液流的流动阻力增大, 迫使携砂液大部分都挤入地层中, 在循环充填期间, 携砂液在筛管与套管的环空内运动, 从而不断冲刷“砂丘”, 完成充填。此处, 冲管选择外径Φ60mm, 冲筛比为0.8, 理论充填效率高达90%, 满足充填防砂要求。

3 砾石尺寸选择和携砂液设计

砾石尺寸的设计在整个防砂完井过程中也非常重要, 砾石尺寸过小, 会导致油井流动阻力增大, 减少油井产量。砾石尺寸过大, 渗透率过大会导致出砂严重, 最终防砂失败。经分析研究发现, 采用密度较小的砾石, 颗粒重力影响减弱, 可以使其在较低排量下仍可以有效在大斜度段推进, 并且较低的排量可以有效降低摩阻, 降低井底施工压力, 避免因井底施工压力过高导致地层破裂引起局部砂堵导致充填失败。最终, 选取化学胶结砂的粒径0.8mm~1.2mm。携砂液粘度为50MPa·s, 满足携砂和充填要求。

4 泵注程序设计

防砂施工泵注程序设计如表1所示, 设计携砂液100m3, 配液160m3, 设计砂量6m3, 备10m3。施工油压限压34MPa, 套压限压18MPa (需监测套压值, 安装记录仪器) , 如果施工泵压过高可提前结束挤压充填转循环充填。排量、砂比根据现场情况调整, 砂比20%作为施工时调整方案。

5 现场应用

水平井挤压充填一体化防砂完井技术已经日趋成熟, 在作业的过程中, 能保证整个作业安全顺利, 作业质量可以收到预期效果。下面以海上油田的油井为例进行说明。

(1) 某油井概况油井于2013.12.13完钻, 完钻井深4078m, 生产层位沙一段, 最大井斜82.79°, 完井油层套管外径139.7mm, 内径124.26mm。本次依据地质设计进行射孔作业, 射开Es1s的6#层, 井3772~3778m, 3814~3828m, 厚度56m, 孔隙度29.65%, 渗透率584m D, 含油饱和度22.32%, 泥质含量11.35%。某油井的生产层位属于中孔中高渗, 泥质含量较高的储层, 同时井深、水垂比大、井斜大以及完井套管尺寸较小, 这些都加大了管柱下入以及防砂施工难度。

(2) 施工步骤 (1) 下入底带Φ116mm×1500mm橄榄型通井规通井至3500m并充分洗井干净; (2) 5 1/2”套管刮削器+2 7/8"油管串至井口; (3) 在桥塞座封位置3425-3435m反复刮削5次。刮削至3500m处, 要求无遇阻, 负荷正常。 (4) 大排量反循环洗井, 直至进出口液体一致, 洗井后对油管试压25MPa, 稳压15分钟, 压降小于0.5MPa为合格。 (5) 起出刮削管柱, 甩刮削器。起刮削管柱边起边灌水。 (6) 射孔:根据地质要求进行射孔作业, 操作按《射孔设计》进行。 (7) 下入充填装置、筛管、桥塞等防砂管柱串。 (8) 管柱下到预定位置后, 先反洗井两周, 投球, 正打压, 憋压后压力依次为4MP、8MP各稳压5分钟, 上提管柱0.5m, 继续打压至压力突降为零, 起出丢手管柱。 (9) 下充填防砂服务管柱:自下而上为, PDFW-60.3充填服务器+Φ60.3mm等径冲管120m+冲管变扣 (23/8TBG (公) -27/8TBG (母) ) +Φ73mm油管串+Φ89mm油管串至井口。快到位时边循环边下放, 记录负荷、泵压。 (需要的Φ89mm油管调整短节由作业队准备。) (10) 按照设计进行充填防砂。

(3) 施工效果分析某油井整个完井防砂施工过程顺利, 从图1的防砂曲线可以看出油压最高32MP, 没有超压, 此次施工共计加砂6.9m3, 最大砂比10%, 加液共计171m3。截止目前, 该油井防砂效果很好, 没有出砂, 生产稳定。

6 结语

(1) 该一体化防砂完井工艺较以前的完井水平井防砂完井工艺有了很大的改进, 该工艺将独立筛管完井技术、砾石充填技术有效地结合在一起, 建立了多级防砂屏障, 保证了防砂完井质量。

(2) 水平井挤压充填一体化防砂完井技术对多口海上油井进行了现场应用, 防砂效果都比较好, 特别是对于大斜度井和水平井防砂效果尤为显著, 为以后在其它油田的应用奠定了基础。

参考文献

[1]董长银.水平井防砂完井力量与技术[M].中国石化出版社, 2013.1.

[2]麻惠杰.管内挤压砾石充填防砂技术在水平井中的应用[J].油气井测试, 2014, 23 (4) 40-42.