防砂工艺技术总结优秀PPT.ppt

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1、防砂工艺技术总结奥帝斯：李顺好一、油、气井出砂危害一、油、气井出砂危害 油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。假如砂害得不到治理，油、气井出砂会越来越严峻，致使出砂油、气井不能有效的开发。出砂的危害主要表现在以下三个方面：减产或停产作业地面和井下设备磨蚀套管损坏、油井报废二、油、气井出砂机理二、油、气井出砂机理地地层层出出砂砂没没有有明明显显的的深深度度界界限限，一一般般来来说说，地地层层应应力力超超过过地地层层强强度度就就有有可可能能出出砂砂。地地层层强强度度确确定定于于地地层层胶胶结结物物的的胶胶结结力力、圈圈闭闭内内流流体体的的粘粘着着力力、地地层层颗颗粒粒物物之之间间的的摩摩擦擦力

2、力以以及及地地层层颗颗粒粒本本身身的的重重力力。地地层层应应力力包包括括地地层层结结构构应应力力、上上覆覆压压力力、流流体体流流淌淌时时对对地地层层颗颗粒粒施施加加的的推推拽拽力力，还还有有地地层层空空隙隙压压力力和和生生产产压压差差形形成成的的作作用用力力。由由此此可可见见，地地层层出出砂砂是是又又多多种种因因素素确确定定的的。主要可以分为先天缘由和开发缘由。主要可以分为先天缘由和开发缘由。1.先天性缘由先天性缘由先先天天性性缘缘由由是是指指砂砂岩岩地地层层的的地地质质条条件件，也也就就是是砂砂岩岩地地层层含含有有胶胶结结矿矿物物数数量量的的多多少少、类类型型的的不不同同和和分分布布规规律律

3、的的差差异异，再再加加上上地地质质年年头头的的因因素素，就就形形成成了了砂砂岩岩油油、气气藏藏不不同同的的胶胶结结强强度度。一一般般来来说说，胶胶结结矿矿物物数数量量多多，类类型型好好，分分布布匀匀整整，地地质质年年头头早早，砂砂岩岩油油、气气藏藏的的胶胶结结强强度度就就大大，反之就小。反之就小。2.开发因素开发因素人人为为的的开开发发因因素素造造成成油油、气气井井出出砂砂。这这些些因因素素有的可以避开，有的不行能避开。有的可以避开，有的不行能避开。不不恰恰当当的的开开采采速速度度以以及及采采油油速速度度的的突突然然变变更更，落落后后的的开开采采技技术术，低低质质量量和和常常见见的的修修井井作

4、作业业，设设计计不不良良的的酸酸化化作作业业和和不不科科学学的的生生产产管管理理等等造造成油气井出砂，这些都应当尽可能避开。成油气井出砂，这些都应当尽可能避开。随随着着油油、气气田田开开发发期期持持续续，油油、气气层层压压力力自自然然下下降降，储储层层砂砂岩岩体体承承载载砂砂砾砾的的负负荷荷渐渐渐渐增增加加，致致使使砂砂砾砾间间的的应应力力平平衡衡破破坏坏，胶胶结结破破坏坏，造造成成地层出砂，这种出砂不行避开。地层出砂，这种出砂不行避开。三、防砂方法分类三、防砂方法分类传统的防砂方法主要有以下几种：传统的防砂方法主要有以下几种：砂拱防砂砂拱防砂 机械防砂机械防砂 化学防砂化学防砂 焦化防砂焦化

5、防砂 目目前前我我们们渤渤海海地地区区接接受受的的主主要要是是机机械械防防砂砂。机机械械防防砂砂一一般般分分为为两两类类，一一类类是是下下入入预预充充填填防防砂砂管管柱柱挡挡砂砂。这这种种防防砂砂方方法法简简便便易易行行，但但效效果果差差，寿寿命命短短。缘缘由由是是防防砂砂管管柱柱的的缝缝隙隙或或孔孔隙隙易易被被进进入入井井筒筒的的细细地地层层砂砂所所堵堵塞塞。另另一一类类是是下下入入防防砂砂管管柱柱后后再再进进行行充充填填，充充填填材材料料一一般般是是砾砾石石。这这种种防防砂砂方方法法能能有有效效的的把把地地层层砂砂限限制制在在地地层层内内，并并能能使使地地层层保保持持稳稳定定的的力力学学结

6、结构构，防防砂砂效效果果好好，寿寿命命长长。这这种种防防砂方法也是我们目前运用的最多的方法。砂方法也是我们目前运用的最多的方法。下面就目前渤海地区接受最多的机械防砂方法对目前的防砂工艺做一个总结一、防砂管柱的设计依据和原则一、防砂管柱的设计依据和原则 (一)设计依据井深、井斜射孔段数据：井深、射孔段净长油层分组，确定防砂层数套管规格及接箍位置砾石规格(二)设计原则 筛管总长应保证其上下端均超出射孔段 各110英尺。盲管长度最好在18英尺左右。(三)设计方法 选用封隔器、筛管、盲管、冲管、桥塞等规格 确定底部桥塞位置依据底层射孔段底部位置，在这一位置以下110英尺范围内避开套管接箍位置，确定为桥

7、塞位置。从下往上逐层配置筛管、盲管。调配封隔器及隔离封隔器位置，使其避开套管接箍。留意：筛管总长应保证其上下端均超出射孔段各110英尺。盲管长度最好在18英尺左右。配置工具及冲管、中心管长度 二、防砂设备的组成二、防砂设备的组成 HT400泵 搅拌器 混砂器 离心泵 过 滤 器 管 汇 水 罐 防砂工具总成 三、防砂充填工具组成三、防砂充填工具组成 v防砂充填工具组成-外管柱和内管柱 v 外管柱组成-防砂管柱 v封隔器-Halliburton 9-5/8“AGP packer;9-5/8”VTL packer;9-5/8“ISO packer。（隔离和顶部）v作用-隔离防砂管柱，分隔生产管柱和

8、上部油套管环空。v充填滑套-充填工具插入防砂管柱后，滑套打开，进行充填作业，完毕后，拉出充填工具滑套关闭。v上延长管-调整滑套与封隔器的距离。v下延长管-延长滑套下部的长度。v平安剪切接头-防砂管柱遇卡或修井作业，可通过剪切平安接头处的销钉，将盲管以上管柱部分脱手取出 v防砂筛管-绕丝筛管，阻挡地层砂，起过滤作用 v插入密封定位短节-通过与底部封隔器的协作，将环空与下层分隔开。内管柱组成-充填工具 坐封工具-液压坐封隔离封隔器 充填转换工具-通过上提或下放，使工具处于不同位置的转换，进行封隔器的坐封、试挤、循环和反循环作业。密封-分隔工具的上循环孔和下循环孔的回路 滑套开关工具-打开或关闭滑套

9、 冲管-将筛管内液体导流出地面 四、水充填防砂机理四、水充填防砂机理 v射孔段水充填机理：v在油井中下入防砂管柱（筛管、盲管、冲管、封隔器等）后，进行水充填防砂施工工艺，在防砂管柱外部（包括炮眼和地层近井地带）充填砾石，建立人工防砂屏障，阻挡地层砂随生产流体流出地层。（见下图）射孔段中携砂液无漏失充填 不同斜度井水充填机理 水充填防砂应用范围水充填防砂应用范围:v常规直井常规直井 v超厚油气层 16M v定向井，井斜角60 v水平井，井斜角80 影响砾石充填因素:v泵速Qv冲管直径v筛管形态v漏失量v砂浆浓度 045直井或斜井水充填 该范围直井或斜井水充填效果不会因角度变更而产生影响，充填液浓

10、度保持确定，筛管和环空有足够的携砂液漏失到射孔段中，能够将炮孔充填密实。砾石在筛管和环空中充填沉降的先后依次不因井斜角变更而变更，但随井斜角度增大，砾石向充填套管内较低的部位。（见下图）45 60定向井水充填 45 55，第一层，从上端向底部充填，砾石先充填筛管和套管环空较低的一边。其次层，再沿环空底端向上充填。第三层与第一层相同，依此类推，直至筛管和套管的环空最上部，从底端向上端全部充填密实。（见下图）60井斜充填段 第一层，砾石从底部向上，沿筛管和套管环空底部一侧充填。其次层，从上部沿着第一层向下充填究竟端，以后各层与其次层充填方向相同，直至套管上边从下部向上端全部充填完毕为止。（见下图）

11、60110水充填 6570定向井，砾石先沉降出一个砂丘，携砂液在砂丘后依次沉降，最终充填砂丘上面的空间。假如携砂液在炮孔中的漏失量少，或携砂液返回冲管的液量大，那么在60110定向井中的形成砂丘后，不再向后充填，而形成后面的孔穴。D冲管/d筛管0.5,泵速Q0.51.0 BPM,不能有效充填筛管和套管的环 空。流速大于 1ft/s,D冲管/d筛管=0.75,砾石 N1000 md高速水充填 所谓高速水充填是指以盐水或低黏度液体作为挟砂液，在高泵速下将充填液顶入地层，砂子留在地层射孔孔道和小的裂缝里。高速水充填分为两种：高速水充填高速水充填充填压力低于地层裂开压力，而且仅仅充填压力低于地层裂开压

12、力，而且仅仅是充填射孔孔道是充填射孔孔道 100 md reservoir2 md damagePerforations高速微压裂水充填 充填压力略高于地层裂开压力，而且充填的是射孔孔道，并能制造和充填一些小的裂缝。（1-3长的狭窄裂缝）100 md reservoir2 md damagePerforations六、防砂充填作业程序六、防砂充填作业程序 地面管线试压-打压3000-5000psi,检查密封，卸压投球。坐封球可以在试压前投入管柱内。坐封及验封坐封及验封-9-5/8AGP封隔器封隔器 1000、1500、2800psi5min坐封坐封 上提管柱810T和下压管柱5T，确认封隔器锚

13、定套管，环空打压5001000psi 稳压5分钟验封。9-5/8“VTL封隔器 可一次性打压1500psi 5分钟坐封 工具脱手工具脱手-9-5/8VTL，剪切销钉，上提防砂工具，工剪切销钉，上提防砂工具，工具脱手；具脱手；9-5/8“AGP 正转10圈左右脱扣，工具脱手。六、防砂充填作业程序六、防砂充填作业程序 剪切球座-工具脱手后，确定挤注、中心点、循环、反循环位置将工具放置在反循环位置，正打压35004000psi，剪切球座，打开循环孔 洗钻杆管柱-工具在反循环位置，正打化学药剂充溢管柱，再反循环出来，以清洗钻杆内的油污。试循环-在正循环位置，按 0.5、1 bbl/min 正打液，记录

14、相应的压力值，以供对比充填压力。并可由此确定地层的漏失量，推断充填管柱是否已经处于导通状态。六、防砂充填作业程序六、防砂充填作业程序试挤-在正循环位置，关闭环空反出，以2、4、6、8、10 bbl/min 正打液得到地层裂开压力。并确定充填方式、充填压力和充填泵速。充填作业-在正循环位置正充填携砂液。依据不同的充填方式限制返出液量（压裂充填环空反出为零，高速水充填环空反出为总液量的4050）。在泵压升至由第7项确定的压力值时，降低泵速保持压力，直到排量降至0.5bbl时停泵，卸压，快速上提工具至反循环位置。六、防砂充填作业程序六、防砂充填作业程序反循环-大排量反循环，清除充填工具内的余砂，直到返出口不含砂为止 验充填-工具放在正循环位置，保持0.5、1 bbl/min，压力升至1500psi停泵，视察压力下降，依据压力和排量计算环空内盲管外砂高。盲管外砂高高于6英尺为充填作业合格。充填作业完毕，提出防砂工具，滑套关闭。七、砂柱高度的计算公式七、砂柱高度的计算公式 依据充填各参数，利用达西公式，计算充填在筛管以上管柱与套管环空的砂柱高度 式中：P=泵压与环空压力之差(psi)；Q=最终泵排量(bpm)A=盲管与套管之环空体积(ft2/ft)；K=砾石砂渗透性(darcy)=携砂液浓度(ppg)；=携砂液粘度(cps)