防砂工藝技術(shù)總結(jié)

1、防砂工藝技術(shù)總結(jié),——奧帝斯：李順好,一、油、氣井出砂危害,油、氣井出砂是石油開采遇到的重要問題之一。如果砂害得不到治理，油、氣井出砂會越來越嚴重，致使出砂油、氣井不能有效的開發(fā)。出砂的危害主要表現(xiàn)在以下三個方面： 減產(chǎn)或停產(chǎn)作業(yè)地面和井下設(shè)備磨蝕套管損壞、油井報廢,二、油、氣井出砂機理,地層出砂沒有明顯的深度界限，一般來說，地層應(yīng)力超過地層強度就有可能出砂。地層強度決定于地層膠結(jié)物的膠結(jié)力、圈閉內(nèi)流體的粘著力、地層顆粒物之間的摩

2、擦力以及地層顆粒本身的重力。地層應(yīng)力包括地層結(jié)構(gòu)應(yīng)力、上覆壓力、流體流動時對地層顆粒施加的推拽力，還有地層空隙壓力和生產(chǎn)壓差形成的作用力。由此可見，地層出砂是又多種因素決定的。主要可以分為先天原因和開發(fā)原因。,1.   先天性原因,先天性原因是指砂巖地層的地質(zhì)條件，也就是砂巖地層含有膠結(jié)礦物數(shù)量的多少、類型的不同和分布規(guī)律的差異，再加上地質(zhì)年代的因素，就形成了砂巖油、氣藏不同的膠結(jié)強度。一般來說，膠結(jié)礦物數(shù)量多，類型

3、好，分布均勻，地質(zhì)年代早，砂巖油、氣藏的膠結(jié)強度就大，反之就小。,2.  開發(fā)因素,人為的開發(fā)因素造成油、氣井出砂。這些因素有的可以避免，有的不可能避免。不恰當?shù)拈_采速度以及采油速度的突然變化，落后的開采技術(shù)，低質(zhì)量和頻繁的修井作業(yè)，設(shè)計不良的酸化作業(yè)和不科學(xué)的生產(chǎn)管理等造成油氣井出砂，這些都應(yīng)當盡可能避免。隨著油、氣田開發(fā)期延續(xù)，油、氣層壓力自然下降，儲層砂巖體承載砂礫的負荷逐漸增加，致使砂礫間的應(yīng)力平衡破壞，

4、膠結(jié)破壞，造成地層出砂，這種出砂不可避免。,三、防砂方法分類,傳統(tǒng)的防砂方法主要有以下幾種：砂拱防砂 機械防砂 化學(xué)防砂 焦化防砂 目前我們渤海地區(qū)采用的主要是機械防砂。機械防砂一般分為兩類，一類是下入預(yù)充填防砂管柱擋砂。這種防砂方法簡便易行，但效果差，壽命短。原因是防砂管柱的縫隙或孔隙易被進入井筒的細地層砂所堵塞。另一類是下入防砂管柱后再進行充填，充填材料一般是礫石。這種防砂方法能有效的把地層砂限制在地層內(nèi)，

5、并能使地層保持穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)，防砂效果好，壽命長。這種防砂方法也是我們目前使用的最多的方法。,下面就目前渤海地區(qū)采用最多的機械防砂方法對目前的防砂工藝做一個總結(jié),一、防砂管柱的設(shè)計依據(jù)和原則,(一) 設(shè)計依據(jù)井深、井斜射孔段數(shù)據(jù)：井深、射孔段凈長油層分組，確定防砂層數(shù)套管規(guī)格及接箍位置礫石規(guī)格,(二) 設(shè)計原則,篩管總長應(yīng)保證其上下端均超出射孔段 各1~10英尺。盲管長度最好在18英尺左右。,(三) 設(shè)計方法,選用

6、封隔器、篩管、盲管、沖管、橋塞等規(guī)格 確定底部橋塞位置根據(jù)底層射孔段底部位置，在這一位置以下1~10英尺范圍內(nèi)避開套管接箍位置，確定為橋塞位置。從下往上逐層配置篩管、盲管。調(diào)配封隔器及隔離封隔器位置，使其避開套管接箍。注意：篩管總長應(yīng)保證其上下端均超出射孔段各1~10英尺。盲管長度最好在18英尺左右。配置工具及沖管、中心管長度,二、防砂設(shè)備的組成,HT400泵 攪拌器 混砂器 離心泵 過 濾 器 管 匯 水 罐

7、 防砂工具總成,三、防砂充填工具組成,防砂充填工具組成 ---- 外管柱和內(nèi)管柱 外管柱組成 ---- 防砂管柱 封隔器----Halliburton 9-5/8“AGP packer;9-5/8”VTL packer; 9-5/8“ISO packer。（隔離和頂部）作用 ---- 隔離防砂管柱，分隔生產(chǎn)管柱和上部油套管環(huán)空。充填滑套 ---- 充填工具插入防砂管柱后，滑套打開，進行充填作業(yè)，完畢后，拉出充填工具滑套關(guān)閉

8、。上延伸管 ---- 調(diào)節(jié)滑套與封隔器的距離 。下延伸管 ---- 延長滑套下部的長度。安全剪切接頭 ---- 防砂管柱遇卡或修井作業(yè)，可通過剪切安全接頭處的銷釘，將盲管以上管柱部分脫手取出 防砂篩管 ---- 繞絲篩管，阻擋地層砂，起過濾作用 插入密封定位短節(jié) ---- 通過與底部封隔器的配合，將環(huán)空與下層分隔開 。,內(nèi)管柱組成 ---- 充填工具,坐封工具 ---- 液壓坐封隔離封隔器 充填轉(zhuǎn)換工具 ---- 通過上提或

9、下放，使工具處于不同位置的轉(zhuǎn)換，進行封隔器的坐封、試擠、循環(huán)和反循環(huán)作業(yè)。 密封---- 分隔工具的上循環(huán)孔和下循環(huán)孔的回路 滑套開關(guān)工具 ---- 打開或關(guān)閉滑套 沖管 ---- 將篩管內(nèi)液體導(dǎo)流出地面,四、水充填防砂機理,射孔段水充填機理 ：在油井中下入防砂管柱（篩管、盲管、沖管、封隔器等）后，進行水充填防砂施工工藝，在防砂管柱外部（包括炮眼和地層近井地帶）充填礫石，建立人工防砂屏障，阻止地層砂隨生產(chǎn)流體流出地層。（見下圖

10、）,射孔段中攜砂液無漏失充填,,不同斜度井水充填機理,水充填防砂應(yīng)用范圍:常規(guī)直井 超厚油氣層 > 16M 定向井，井斜角>60? 水平井，井斜角>80?,影響礫石充填因素:,泵速Q(mào)沖管直徑篩管形狀漏失量砂漿濃度,0°－45°直井或斜井水充填,該范圍直井或斜井水充填效果不會因角度變化而產(chǎn)生影響，充填液濃度保持一定，篩管和環(huán)空有足夠的攜砂液漏失到射孔段中，能夠?qū)⑴诳壮涮蠲軐崱５[石

11、在篩管和環(huán)空中充填沉降的先后順序不因井斜角變化而變化，但隨井斜角度增大，礫石向充填套管內(nèi)較低的部位。（見下圖）,,45°－ 60°定向井水充填,45°－ 55°，第一層，從上端向底部充填，礫石先充填篩管和套管環(huán)空較低的一邊。第二層，再沿環(huán)空底端向上充填。第三層與第一層相同，依此類推，直至篩管和套管的環(huán)空最上部，從底端向上端全部充填密實。（見下圖）,,60°井斜充填段,第一層，礫石從底部向

12、上，沿篩管和套管環(huán)空底部一側(cè)充填。第二層，從上部沿著第一層向下充填到底端，以后各層與第二層充填方向相同，直至套管上邊從下部向上端全部充填完畢為止。（見下圖）,,60°－110°水充填,65°－70°定向井，礫石先沉降出一個砂丘，攜砂液在砂丘后依次沉降，最后充填砂丘上面的空間。如果攜砂液在炮孔中的漏失量少，或攜砂液返回沖管的液量大，那么在60°－110°定向井中的形成砂丘后，不

13、再向后充填，而形成后面的孔穴。 D沖管/d篩管＝0.5 , 泵速Q(mào)＝0.5－1.0 BPM, 不能有效充填篩管和套管的環(huán) 空。 流速大于 1ft/s , D沖管/d篩管=0.75, 礫石 N< 1.0bbl/gal，充填效果好。,,五、防砂充填方式的選擇,根據(jù)地層的不同情況，現(xiàn)在渤海地區(qū)防砂一般采取三種充填方式壓裂充填 ：所謂壓裂充填是指通過人工方法在井筒周圍受傷害地層里制造一條裂縫，然后在這條裂縫里填滿砂子，通過這

14、條裂縫將井筒和未受傷害地層連接起來。從而達到增產(chǎn)的一種方法。（見下圖）,壓裂充填,高速水充填,所謂高速水充填是指以鹽水或低黏度液體作為挾砂液，在高泵速下將充填液頂入地層，砂子留在地層射孔孔道和小的裂縫里。高速水充填分為兩種 ：,高速水充填,充填壓力低于地層破裂壓力，而且僅僅是充填射孔孔道,高速微壓裂水充填,充填壓力略高于地層破裂壓力，而且充填的是射孔孔道，并能制造和充填一些小的裂縫。（1‘-3’長的狹窄裂縫）,六、防砂充填作業(yè)程序,地面

15、管線試壓----打壓3000- 5000psi,檢查密封，卸壓投球。坐封球可以在試壓前投入管柱內(nèi)。 坐封及驗封----9-5/8"AGP封隔器 1000、1500、2800psi×5min坐封 上提管柱8－10T和下壓管柱5T，確認封隔器錨定套管，環(huán)空打壓500－1000psi 穩(wěn)壓5分鐘驗封。9-5/8“VTL封隔器 可一次性打壓1500psi × 5分鐘坐封 工具脫手----9-5/8&qu

16、ot;VTL ，剪切銷釘，上提防砂工具，工具脫手；9-5/8“AGP 正轉(zhuǎn)10圈左右脫扣，工具脫手。,六、防砂充填作業(yè)程序,剪切球座----工具脫手后，確定擠注、中心點、循環(huán)、反循環(huán)位置將工具放置在反循環(huán)位置，正打壓3500－4000psi，剪切球座，打開循環(huán)孔 洗鉆桿管柱----工具在反循環(huán)位置，正打化學(xué)藥劑充滿管柱，再反循環(huán)出來，以清洗鉆桿內(nèi)的油污。 試循環(huán)----在正循環(huán)位置，按 0.5、1 bbl/min 正打液，記錄相

17、應(yīng)的壓力值，以供對比充填壓力。并可由此確定地層的漏失量，判斷充填管柱是否已經(jīng)處于導(dǎo)通狀態(tài)。,六、防砂充填作業(yè)程序,試擠----在正循環(huán)位置，關(guān)閉環(huán)空反出，以2、4、6、8、10 bbl/min 正打液得到地層破裂壓力。并確定充填方式、充填壓力和充填泵速。 充填作業(yè)----在正循環(huán)位置正充填攜砂液。根據(jù)不同的充填方式控制返出液量（壓裂充填環(huán)空反出為零，高速水充填環(huán)空反出為總液量的40－50％）。在泵壓升至由第7項確定的壓力值時，降低泵速

18、保持壓力，直到排量降至0.5bbl時停泵，卸壓，迅速上提工具至反循環(huán)位置。,六、防砂充填作業(yè)程序,反循環(huán)----大排量反循環(huán)，清除充填工具內(nèi)的余砂，直到返出口不含砂為止 驗充填----工具放在正循環(huán)位置，保持0.5、1 bbl/min，壓力升至1500psi停泵，觀察壓力下降，根據(jù)壓力和排量計算環(huán)空內(nèi)盲管外砂高。盲管外砂高高于6英尺為充填作業(yè)合格。 充填作業(yè)完畢，提出防砂工具，滑套關(guān)閉。,七、砂柱高度的計算公式,根據(jù)充填各參數(shù)，利用