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1、防防 砂砂 设设 计计 基基 础础 培培 训训101 防砂类型选择和流型分析防砂类型选择和流型分析培训人：李国润培训人：李国润时间：时间：2015.5.21培训计划培训计划 101-防砂基本防砂基本概念概念，防砂方式，防砂方式 102-防砂完井井筒准备，作业须知防砂完井井筒准备，作业须知 103-压力压力理论学习，防砂计算理论学习，防砂计算 201-裸眼井裸眼井防砂充填设计防砂充填设计 202-套套管井高速水充填设计管井高速水充填设计 301-压裂压裂充填充填设计设计备注：备注：命名原则，10X 为基础培训，20X 为应用培训，30X 高级培训，本本次培训内容次培训内容 出砂原因及损害出砂原因
2、及损害 防砂方式区分防砂方式区分 防砂地面及工具流路分析防砂地面及工具流路分析 地层流路分析地层流路分析本本次培训内容次培训内容 出砂原因及损害出砂原因及损害 防砂方式区分防砂方式区分 防砂地面及工具流路分析防砂地面及工具流路分析 地层流路分析地层流路分析?当部分井眼的受力大于强度时，出砂。 如果这种区域比较大，导致井眼坍塌。StressStrength受力大于强度受力大于强度出出 砂砂 情情 况况sHmaxsHmin孔隙度关联（经验）孔隙度关联（经验）最好是通过实验室验证，而非经验关联最好是通过实验室验证，而非经验关联如果孔隙度如果孔隙度 30%, 容易出砂（容易出砂（套管井充填中套管井充填
3、中）如果孔隙度如果孔隙度 1000 md本本次培训内容次培训内容 出砂原因及损害出砂原因及损害 防砂方式区分防砂方式区分 防砂地面及工具流路分析防砂地面及工具流路分析 地层流路分析地层流路分析防砂地面流程防砂地面流程方井口流程方井口流程方井口流程方井口流程充填充填转换工具转换工具砾石砾石充填管柱的充填管柱的核心核心是转换工具是转换工具充填转换工具是为在泵入作业时具备不同流充填转换工具是为在泵入作业时具备不同流路并同时保持必要密封隔离同时指引液体流路并同时保持必要密封隔离同时指引液体流路而设计的机械装置路而设计的机械装置深刻理解转换工具流路是防砂工深刻理解转换工具流路是防砂工程师最基本的要求程师
4、最基本的要求n“X” 字母字母”X” 形象的描述了形象的描述了转换工具的特性转换工具的特性u通过通过“X”，让我们来学，让我们来学习转换工具习转换工具箭头指示方向箭头指示方向勾画出包含勾画出包含”X”的外形，开个的外形，开个小口代表出砂口小口代表出砂口画出内管的流路方向画出内管的流路方向u这样就完成了一个最基本的这样就完成了一个最基本的转换工具图转换工具图充填充填转换工具转换工具n继续继续系统的勾画系统的勾画画出代表井筒的套管画出代表井筒的套管加入套管分隔器加入套管分隔器在转换工具进入分隔器的内径部在转换工具进入分隔器的内径部分加入密封装置分加入密封装置画出流路画出流路工具流路图完成工具流路图
5、完成u当然，也可借助其他一些专业软件当然，也可借助其他一些专业软件来完成整个管柱图来完成整个管柱图充填充填转换工具转换工具n充填充填滑套延伸筒的设计滑套延伸筒的设计u此外还需要筛管来提供支撑此外还需要筛管来提供支撑砾石的作用砾石的作用u在筛管的底部连接上盲堵在筛管的底部连接上盲堵充填充填转换工具转换工具n在在转换工具上加入更多的密转换工具上加入更多的密封封u在转换工具下端连接冲管在转换工具下端连接冲管u冲管在这里主要起导流作用，冲管冲管在这里主要起导流作用，冲管外径与筛骨内径比外径与筛骨内径比0.75-0.8u循环流路如图所示循环流路如图所示充填充填转换工具转换工具n三三个基本位置个基本位置挤
6、注位置挤注位置循环位置循环位置反循环位置反循环位置充填充填转换转换工具位置工具位置u充填转换工具放在最下充填转换工具放在最下面位置并坐在封隔器上面位置并坐在封隔器上一定重量一定重量 流体此时不能回流，应流体此时不能回流，应为回流孔被密封在封为回流孔被密封在封隔器密封筒内隔器密封筒内充填充填转换转换工具位置工具位置u从挤注位置提升充填转换工从挤注位置提升充填转换工具至上部密封出封隔器密封具至上部密封出封隔器密封筒筒回流孔现在被暴露出来可回流孔现在被暴露出来可进行正常的循环作业进行正常的循环作业u最小上提需要最小上提需要6英寸，英寸，建议为建议为1英尺英尺充填充填转换转换工具位置工具位置u上提充填
7、转换工具至其上的上提充填转换工具至其上的旁通孔被提出分隔器密封筒旁通孔被提出分隔器密封筒反循环钻杆内的存砂反循环钻杆内的存砂u从挤注位置最小上提为从挤注位置最小上提为7.5英尺，建议为英尺，建议为9英尺英尺u其他流路的考虑其他流路的考虑充填充填转换转换工具位置工具位置u在反循环位置时，在反循环位置时，需考虑井的漏失情需考虑井的漏失情况况u球阀放置在转换工具的球阀放置在转换工具的底部底部u流体漏失被杜绝流体漏失被杜绝充填转换工具位置充填转换工具位置n 为为砾石充填作业提供多种不同的流砾石充填作业提供多种不同的流路路n充填充填转换工具由多组模块密封单元组转换工具由多组模块密封单元组成，在其靠中间位
8、置为出砂孔，返回成，在其靠中间位置为出砂孔，返回孔在靠近其顶部孔在靠近其顶部位置位置n中中心管及充填封隔器和延伸筒的使用心管及充填封隔器和延伸筒的使用实现了管内外流路的自由实现了管内外流路的自由转换转换n在在封隔器坐封前承担整个管柱的重量封隔器坐封前承担整个管柱的重量，可通过右转机械脱手或是液压脱手，可通过右转机械脱手或是液压脱手充填充填转换转换工具工具本本次培训内容次培训内容 出砂原因及损害出砂原因及损害 防砂方式区分防砂方式区分 防砂地面及工具流路分析防砂地面及工具流路分析 地层流路分析地层流路分析多孔介质中的径向流多孔介质中的径向流ppqB0.007082kh lnrr ieoei压差梯
9、度压差梯度流体粘度流体粘度渗透率渗透率 厚度，流径厚度，流径pi = Pressure investigation pointpe = Reservoir pressureq = Flow rateBo = Volumetric Factor = Fluid viscosityk = Formation permeabilityh = Reservoir heightre = Reservoir radiusri = Radius investigation point达西公式达西公式SrrkhzTqPPwewfe75.0ln422,1q = 产量(Mscf/day)k = 渗透率 (md)h
10、 = 气藏厚度 (ft)Pe = 气藏平均压力 (psi)Pwf = 井筒压力 (psi ) =气体粘度(cp)z = 压缩比T = 气藏温度(R)re = 气藏边界半径(ft)rw = 井筒半径 (ft)S = skin factorPressure Drop Concentrated in Near-Wellbore Region2000210022002300240025002600270028002900300001020304050Radial Distance (ft)Pressure (psi)Reservoir Pressure = 2700 psiFormation Perm
11、eability = 200 mdProduction Rate = 5,000 stb/dayOil Viscosity = 1.02 cp2000210022002300240025002600270002004006008001000Radial Distance (ft)Pressure (psi)Formation Permeability = 200 mdProduction Rate = 5,000 stb/dayOil Viscosity = 1.02 cp高速高速水充填效果水充填效果Flow Eff. 100%Flow Eff.= 75%Flow Eff.= 52%Flow
12、Eff.= 35%Flow Eff.= 25%Flow Eff.= 16%Flow Eff. 14%0510152025 00 - 55 - 1010 - 2020 - 3030 - 5050 +SkinNumber of Wells高速水充填的表皮系数结果高速水充填的表皮系数结果依然有进一步的改进的空间依然有进一步的改进的空间 1999 Baker Hughes Incorporated. All rights reserved.完井液对表皮系数的影响完井液对表皮系数的影响-505101520SkinGel Carrier Gel PillNo Gels径向流的限制径向流的限制损害区域距离的
13、影响损害区域距离的影响受损区域(1 ft thick)受损区域到井筒的距离01020304050607080900246810Distance of Start of Damage to Wellbore Wall (ft)Additional Pressure Drop Due to Skin (psi)q = 4000 bpdBo = 1.1rb/stbm = 1.02 cpk=400 mdh = 100 ftks = 80 md8-1/2 inch hole1 ft Damage Zone Thickness受损区域的影响受损区域的影响05001000150020002500300001
14、2345678910Radial Distance (ft)Pressure (psi)100 md50 md25 mdDamaged ZonePermeabilityFormation Permeability = 1000 mdProdcution Rate = 10,000 stb/dayDamaged Zone Thickness = 2 ft.钻井液钻井液/完井液问题完井液问题钻井泥浆,固井和完井液体滤失，侵入粘土膨胀乳化固体颗粒侵入固体颗粒侵入堵塞渗流通道射孔损害射孔损害挤压区域不合适的射孔弹碎屑损伤原因损伤原因套管充填套管充填CementCasingGravel Pack San
15、dScreenFiltrate InvasionCrushed ZoneSolids InvasionIncomplete Perforation FillingCased Hole Gravel Pack量化地层损害的方法量化地层损害的方法Skin = Productivity IndexSpecific PINormalized PIFlow Efficiencykk - 1 lnrrsswP x 100%skintotal/P pqBkhkkrrsssw 00070821 .lnProductivity Index for an Oil Wellq PIPPIqqBkhrrqBkhk k
16、r rPIqqBkhrrdewsswew00000070820070821007082.ln.ln.lnUse of Productivity IndexProductivity RatioSpecific PIPI/hNormalized PIPI/khPId / PIoFlow EfficiencyFEqqrrsrrssewew 100100100880lnln表皮系数对油井产能的影响表皮系数对油井产能的影响050010001500200025000100020003000400050006000Total Production Rate (bpd)Bottomhole Pressure (psi)Skin = 0Skin = 5Skin = 10Skin = 15Skin = 20Tubing Intake (2-7/8 inch to 5000 ft)35 API Oil (600 GOR & 10% Water Cut)k = 200 md h = 50 ft演讲完毕，谢谢观看！