油井防砂工艺技术课件

2011-5-26111四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.3 砾石的圆度和球度a 砾石的球度是计量砾石颗粒的形状与球体的接近程度砾石球度2011-5-26111四、机械防砂技术12011-5-26112四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.3 砾石的圆度和球度b 砾石的圆度是计量砾石表面平滑程度和曲度的量(颗粒棱角被磨圆的程度)砾石圆度2011-5-26112四、机械防砂技术22011-5-26113四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.4 砾石的均匀程度砾石颗粒尺寸的变化范围愈小，即砾石愈均匀，则充填层的渗透率越大。充填砾石的均匀系数C1.5。2011-5-26113四、机械防砂技术32011-5-26114四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.5 对砾石物化性质要求a 砾石的酸溶度酸溶度是衡量砾石质量的一个重要标准，充填的砾石层应当有较强的耐酸性。酸66662.3%5%60min120min15%盐酸12%盐酸+3%氢氟温度浸泡时间 溶解度酸浓度2011-5-26114四、机械防砂技术酸6642011-5-26115四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.5 对砾石物化性质要求b 砾石的润湿性砾石的润湿性对油的相对渗透率有较大影响。响亲油砾石大大降低了原油的渗透率。所以如果砾石亲油，事先应用1%亲水表面活性剂溶液清洗，可使亲油砾石转变为亲水砾石。2011-5-26115四、机械防砂技术52011-5-26116四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.5 对砾石物化性质要求c 砾石抗破碎强度砾石应当有高的抗碎强度，以免在充填过程中，在负荷作用下破碎、降低充填层渗透率。其莫氏硬度7，砾石的石英含量应98%。d 砾石的热稳定性因为在热采防砂井中注汽温度可达350，因此，注汽热采井要求砾石具有热稳定性，使充填层免遭损坏。2011-5-26116四、机械防砂技术62011-5-26117四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.5 对砾石物化性质要求我们目前常用的砾石种类有石英砂和陶粒。尽管石英砂在热采井应用时有热溶蚀，但从货源和成本方面考虑，在热采注汽井，采取相应的措施,尽量避免在地层中高PH值的发生，因此，石英砂仍可作为充填的砾石。2011-5-26117四、机械防砂技术72011-5-26118四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.6 筛管的选择（1）筛缝宽度的选择依据筛管的缝隙等于或小于最小的充填砾石尺寸的1/22/3，即：(1/22/3)D根据筛管的缝隙至少要以砾石的最小直径减去安全系数0.1mm，另外还要减去一个附加公差0.05mm之后的值，作为缝隙宽度。即筛管缝隙的宽度应比最小的砾石尺寸至少小0.15mm。2011-5-26118四、机械防砂技术82011-5-26119四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.6 筛管的选择（2）流通面积的大小；（3）内外径的大小；（4）强度大小（抗拉、抗压、抗挤）；（5）价格、后期的修井、效益等。2011-5-26119四、机械防砂技术92011-5-26120四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.7 砾石充填层厚度充填厚度愈大，效果愈好，砾石渗透率与地层渗透率之比愈大，其效果越好。砾石充填径向厚度（英吋）2011-5-26120四、机械防砂技术102011-5-26121四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.8 冲筛比针对斜井和水平井,冲管外径与筛管内径之比大于0.6时为益，也就是说，在此比值之上，其充填效率好。冲/筛比与充填效率的关系2011-5-26121四、机械防砂技术112011-5-26122四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.9 砾石与地层砂混合率对产量的影响当地层砂与砾石之比达10%以上时，其渗透率将急剧下降，也就是说在进行砾石充填防砂时，要杜绝与地层砂相混合，才能提高其防砂效果。2011-5-26122四、机械防砂技术122011-5-26123四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.10 携砂比与充填效果的关系由图可见，其填充效率是随携砂比的提高，而呈直线上升的，即：充填防砂效果是随携砂比的提高而提高的。携砂比与填充效率的关系2011-5-26123四、机械防砂技术132011-5-26124四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.11 填充排量与填充效率的关系由图可见，其填充效率是随填充排量的上升而呈直线下降的，也就是说防砂效果是随排量的上升而降低的。填充排量与填充效率的关系2011-5-26124四、机械防砂技术142011-5-26125四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.12油井倾角对充填效率的影响由图可见，其充填效率直井最好，当油井倾斜大于45时，其充填效率将会急剧下降。井斜与充填效率的关系2011-5-26125四、机械防砂技术152011-5-26126四、机械防砂技术1 设计原则和依据1.12 油井倾角对充填效率的影响2011-5-26126四、机械防砂技术162011-5-26127四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备(施工设计书前)2.1 压井液、冲砂液、暂堵剂对一口即将采取砾石充填的防砂井，最先考虑的压井液、冲砂液。尤其是对于低压漏失井的冲砂情况，还要准备泡沫冲砂剂、暂堵球或冲砂工具。2011-5-26127四、机械防砂技术172011-5-26128四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备2.2 地层预处理技术该项技术主要是解决近井地带的地层堵塞，提高地层渗透率。因为有些井的油层在防砂前可能被严重伤害，有的老井死油等赃物造成炮眼及井筒附近严重堵塞，需要对炮眼赃物进行清洗或进行酸化解堵。2011-5-26128四、机械防砂技术182011-5-26129炮眼冲洗工具四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备2.3 炮眼冲洗工具炮眼冲洗技术主要是应用炮眼冲洗工具（见图），对炮眼赃物进行清洗，同时冲出井筒附近的松散地层砂，为充填砾石提供清洁的通道与场所。2011-5-26129炮眼冲洗工具四、机械防砂技术192011-5-26130刮管器四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备2.4 刮管热洗技术准备套管刮管器，要求保证井筒套管360全部刮削到。2011-5-26130刮管器四、机械防砂技术202011-5-26131四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备2.5 入井流体过滤设备筛管砾石充填防砂作业时，在作业施工中有多种流体进入井内。但不论何种工作液，除了要求与地层流体相配伍以外，还必须要求十分清洁，以防止固相颗粒堵塞油层、炮眼和充填体。未经过滤的液体颗粒一旦侵入油层，渗透率会下降7080%，所以，工作液的过滤是非常重要的。（2m 10 m）2011-5-26131四、机械防砂技术212011-5-26132粘、调剖堵水等作业？四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备2.6 资料录取工作a 生产简史投产日期；防砂前日产油量、液量及累计产油量；防砂前含砂量、出砂量及砂面位置；防砂前工作制度；防砂前检泵周期；防砂前注汽量、注汽干度、注汽压力；停产前生产状况。b 作业简史该井曾进行过何种作业？是否进行过压裂、酸化、降2011-5-26132粘、调剖堵水等作业？四、222011-5-26133四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术c 井深结构油层套管尺寸、接箍位置；井斜；油补距；防砂井段；孔密；人工井底；固井质量等。d 地层砂样分析在出砂井段取出有代表性的砂样，然后进行砂样分析，确定地层砂粒度中值、泥质含量和润湿性等。e 原油物性资料主要确定原油粘度、各组分含量和油气比等。2011-5-26133四、机械防砂技术23134确定工具及筛管的类型、筛管长度确定砾石的种类、大小及用量确定压井液、处理剂、携砂液、前置液用量及冲洗液的种类及用量。确定填砂压力、填砂排量、砂比、挤注压力、挤注排量、挤注用量及丢手压力的控制范围。确定填砂车组的数量、类型及车辆的井场的摆放。确定填砂车的试车及管线的试压范围及压力表的选择2011-5-26根据上述情况，编写正式施工设计书四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2.7 施工方案设计134确定工具及筛管的类型、筛管长度2011-5-26242011-5-26135四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备2.8 施工前的交底工作a 施工设计方案应提前两天以上送交各有关施工单位，并做技术交底，以便做好与之配合的准备工作，避免出现差错，影响施工正常进行。b 井场正常作业所需要的各种车辆、工具应当准备齐全，且保证灵活好用。c 所配备的压力表、指重表必须灵活、准确。2011-5-26135四、机械防砂技术252011-5-26136四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备2.8 作业队的工作d 各种型号的短节及接头应当配备齐全。e 下入井内的所有管柱、工具、筛管及其它配件一定要丈量准确，并记录其型号、名称。F 所有下井管柱及工具、下井前认真检查，如有损坏现象，不得下入井内。筛管在搬运及下井过程中避免碰坏。为了避免筛管被井口刮坏，大钩必须对正井口，作业人员要扶正筛管慢慢下入。2011-5-26136四、机械防砂技术262011-5-26137四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术2 施工准备2.9 施工人员的监督工作a 下井管柱及工具要清洁干净，避免污染地层。b 入井流体必须按设计要求配制。c 装液体的车辆或其它设备，在灌装之前必须彻底清理干净，以防污染后装的液体。2011-5-26137四、机械防砂技术272011-5-26138四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术3 施工程序3.1 用压井液压井，探砂面（若是老井必须用8090的洗井液洗净井内稠油再压井探砂面）3.2 冲砂至油层底界以下810m。3.3 下刮管器，刮掉井筒内稠油、水泥碎块及其它污物。在下放过程中遇阻不得大于30KN 严防卡死。3.4 下炮眼冲洗工具、彻底冲净炮眼、地层内各种堵塞物及近井地带松散地层砂。2011-5-26138四、机械防砂技术282011-5-26139四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术3.5 用化学试剂对地层进行预处理目的是解除近井地带堵塞，提高地层渗透率，如果是粘土含量高的地层，还要进行防膨处理。3.6 配管柱：按设计要求把井下工具、信号筛管、盲管、生产筛管等部件连接完整。填砂前地面摆好施工车辆，车试好压。2011-5-26139四、机械防砂技术291403.73.83.9丝扣油要涂均匀，油管扣要上紧避免脱扣及泄漏。地面管线试压25MPa不刺不漏。试车。为了保证填砂的顺利进行，避免大的事故发生，在填砂前进行试车，在运转正常情况下，方可进行砾石充填。3.102011-5-26反洗要及时，否则容易造成砂卡事故。四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术3 施工程序1403.7丝扣油要涂均匀，油管扣要上紧避免脱扣及泄漏。生，30141井口准备 填砂车 携砂液罐车 予处理剂罐车 反洗车 5、6、7均为清水罐2011-5-26井口连接示意图防污罐四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术3 施工程序141井口准备井口连接示意图防污罐四、机械防砂技术312011-5-26142四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术3 施工程序3.11 丢手座封：按设计要求完成丢手，并上提管柱。3.12 起出施工段管柱：以5m/min速度平稳起出施工管柱，需要时再下生产封隔器。完井管柱示意图2011-5-26142四、机械防砂技术322011-5-26143四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术4 施工注意事项砾石充填防砂井施工周期长，工作量大，入井流体多，化学药品多，各种车辆多，同时又是高压作业。必须注意以下几点：（1）填砂施工时，工作人员应远离高压管线。（2）所有管线在试压范围内不得有刺漏现象，不能用软管线代替进口管线。（3）井场上所有液体不得随意排放。其它固体化学药品应放在指定位置。2011-5-26143四、机械防砂技术332011-5-26144四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术4 施工注意事项（4）作业工作人员必须听从统一指挥。（5）井场严禁烟火。（6）施工井场应配备消防器材。（7）施工人员必须穿工作服、戴安全帽。（8）施工场地要洁净、无堆杂物。2011-5-26144四、机械防砂技术342011-5-26145四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术5 油井防砂后生产管理及注意事项5.1 生产初期压差不能过大，以后可逐渐增大。5.2 生产作业不能损坏上部封隔器。5.3 对于砾石是石英砂的防砂井，注入流体、注汽时的PH值要控制在10以下的范围内。过高的PH值容易使石英砂溶蚀。2011-5-26145四、机械防砂技术352011-5-26146四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术6 作业监督的内容6.1 压井必须要做到压而不死，溢而不喷。6.2 探砂面保证硬探（连续三次）记录清楚。6.3 冲砂要冲到油层底界以下810m。6.4 刮管器下井之前必须检查各刀片是否压死，循环孔是否畅通，管扣是否上紧，否则不能下井。注意刮管器不得接反。2011-5-26146四、机械防砂技术362011-5-26147四、机械防砂技术（九）筛管砾石充填防砂技术6 作业监督的内容6.5 炮眼冲洗工具下到2030m处，试压8MPa，测试皮碗是否完好，否则提出换掉重下。6.6 防砂管拄的下入要准确，不要吊装井口6.7 入井流体必须符合有关标准，否则不能入井。6.8 所有下井工具要记录详实、准确，并存档。2011-5-26147四、机械防砂技术372011-5-26148此项技术在国内外大量应用。四、机械防砂技术（十）压裂充填防砂技术 高于地层破裂压力下的一种挤压式填充方式。它主要针对一些出砂严重，地层近井污染严重的井。它可以穿透污染带，形成15m长的短裂缝2011-5-26148此项技术在国内外大量应用。四、382011-5-26149低压循环压裂充填四、机械防砂技术（十）压裂充填防砂技术2011-5-26149低循压裂充填四、机械防砂技术392011-5-26150四、机械防砂技术（十）压裂充填防砂技术2011-5-26150四、机械防砂技术402011-5-26151四、机械防砂技术（十）压裂充填防砂技术施工参数控制35302520151050时间6121824303642砂比（%）排量（10-1m3/min）压力（MPa）控制加砂和顶替阶段的排量,砂比,携砂液粘度等参数使混砂液在油层深部发生脱砂2011-5-26151四、机械防砂技术施工参数控制35412011-5-26152压裂充填防砂施工现场四、机械防砂技术（十）压裂充填防砂技术2011-5-26152压裂充填防砂施工现场四、机械防砂技42153技术关键2011-5-26四、机械防砂技术（十）压裂充填防砂技术安全的高压充填封隔器填砂、反洗、丢手、坐封一次管柱完成。砂比：40%液压和双螺纹倒扣两种丢手装置安全可靠三通滑阀实现及时放喷、强制脱砂，减少携砂液对油层浸泡时间充填工艺高压高砂比加砂和端部脱砂工艺填砂封隔器153技四、机械防砂技术填砂、反洗、丢手、坐封一次管填砂43154四、机械防砂技术（十）压裂充填防砂技术无残渣携砂液技术原理：无残渣携砂液是由非聚合物组成，非聚合物最重要的机理特征是由两个结构不同含单个分子的基团 亲水、亲油基组成。它和聚合物携砂液不同之处是配制携砂液时不需要添加交联剂、破胶剂、防膨剂、杀菌剂、PH值调节剂、助排剂等物质，通过在盐类水中添加非聚合物来形成胶束，胶束的几何形状类似于聚合物分子，胶束构成低粘弹性状态来输送砾石。胶束遇到油烃类后，形成的网状胶束被破坏，使携砂液2011度降低，完全破胶。粘-5-26154四、机械防砂技术2011度降低，完全破胶。粘-44155四、机械防砂技术（十）压裂充填防砂技术无残渣携砂液技术指标：（a）高的携砂能力 15%25%（b）低的污染程度 10%（c）易破胶,返排容易，破胶粘度2mpas（d）低摩阻，低流失，水摩阻的70%适用范围：（a）地层砂分选不均、粒径较细的油井；（b）出砂严重的油井；（c）已经大量出砂，地层亏空的油井；（d）无套变出砂井；（5-262011-e）油层段无高压水层。155四、机械防砂技术（5-262011-e）油层段无高452011-5-26156四、机械防砂技术(十一)复合射孔防砂技术1、原理复合射孔防砂技术是在射孔的过程中，将防砂作业同时完成。其原理是在普通射孔弹前方设置一个前仓，前仓内充填能让岩液通过，但能阻挡流砂的多孔介质，如金属棉及纤维等。当射孔时将其带入射孔炮眼内，充填和支撑孔道。结构如图。2011-5-26156四、机械防砂技术462011-5-26157a穿深不低于普通射孔器，即多孔材料的推进过程不影响射孔器的正常射孔；b 按要求将封堵塞（阻砂层）送入射流打出的孔道中；c 加入助推药对枪管、套管及井下设施，不造成新的破坏。d 对地层不产生其他负面影响。四、机械防砂技术(十一)复合射孔防砂技术实现的目标2011-5-26157a穿深不低于普通射孔器，即多孔材料的472011-5-26158四、机械防砂技术(十一)复合射孔防砂技术2、工作过程当防砂射孔弹起爆后，驱动金属射流在油层中射孔。由于射流速度很高，它走过的途径周围，（特别是多孔材料中心孔附近）就形成了一个低压区：另外射孔器中炸药的爆轰，爆轰产物讯速膨胀，（加上助推剂药的爆燃），导致本装置内部压力急剧升高，这两者共同作用下将多孔材料从前仓的孔道中推出，充填在射流打出的孔道中。形成一阻砂层。推出过程如图所示。2011-5-26158四、机械防砂技术482011-5-26159地层中的状态示意图四、机械防砂技术(十一)复合射孔防砂技术2011-5-26159地层中的状态示意图四、机械防砂技术492011-5-26160四、机械防砂技术(十一)复合射孔防砂技术2011-5-26160四、机械防砂技术502011-5-26161四、机械防砂技术(十一)复合射孔防砂技术3、技术指标a 穿深350mm；b 复合射孔孔径18mm；C 防砂粒径0.10mm，即大于等于此值的地层砂应阻止在地层面内，小于此值的地层砂应让它排出来；d 孔道过滤层渗透率32m2。2011-5-26161四、机械防砂技术512011-5-26162四、机械防砂技术4 传输方式传输方式与测井正常射孔基本一致，也分为油管传送和电缆传送两种方式。2011-5-26162四、机械防砂技术522011-5-26163四、机械防砂技术(十一)复合射孔防砂技术5、现场应用应用条件：无严重套变的井、调补层井、新井，应用效果：自1999年10月以来现场试验189井次，形成150、140、127、102、89五种枪型，高、中、低压三个系列产品。2011-5-26163四、机械防砂技术532011-5-26164四、机械防砂技术机械防砂技术自20世纪初开始应用以来,到目前已经有了飞跃性的发展，从简单的砂锚、管外膨胀封隔器、自然砂桥防砂技术，到目前的多种筛管防砂技术并存的局面。尤其是近年来新兴的防砂技术的出现，如压裂防砂、膨胀筛管、复合射孔防砂技术等，为稠油、超稠油注汽吞吐井的防砂领域开辟了崭新的道路。随着科学的进步与发展，随着工艺技术的不断发展和完善，机械防砂技术在今后一定会有更大的突破和发展，更多、更好的技术会不断地出现。2011-5-26164四、机械防砂技术54