防砂设备理论知识培训

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,谢谢！,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑副标题,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,防砂设备理论知识培训,完井的定义及分类,防砂方式及原理,出砂机理和导致的问题,目 录,充填方式的选择,设备及作业流程简介,作业应急预案,完井的定义及分类,衔接钻井工程与采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油气层开始到下套管注水泥、固井、射孔先期防砂，下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。,海上油田由于其特殊性，钻完井的工作界面在于从固井结束开始。因钻完井的一体化的实行，目前这种界面正在消失！,完井的定义及分类,射孔完井,：能有效地封隔含水夹层、易塌夹层、气顶和底水；能完全分隔和选择性地射开不同压力、不同物性的油气层，避免层间干扰；能具备实施分层注采和选择性增产措施的条件。,裸眼,完井,：油气层完全裸露，具有最大渗流面积。不能阻挡油层出砂、不能避免层间干扰，也不能有效地实施分层措施。适用于岩性坚硬、井壁稳定、无气顶或底水、无含水夹层的块状碳酸岩或硬质砂岩油藏，和层间差异不大的层状油藏。,完井的定义及分类,砾石充填完井,：,是,最有效的早期防砂完井方式，主要用于胶结疏松、易出砂的砂岩油藏，特别是稠油砂岩油藏。分套管砾石充填和裸眼砾石充填完井，在渤海油田完井中，套管内射孔和砾石充填防砂完井所占比例较大，裸眼砾石充填完井和裸眼特殊筛管完井等方式。,多级复合完井,：根据油藏的具体特点选用以上多种完井方式的组合。,完井的定义及分类,防砂方式及原理,出砂机理和导致的问题,目 录,充填方式的选择,设备及作业流程简介,作业应急预案,出砂机理和导致的问题,一、出砂机理,地层出砂没有明显的深度界限，一般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。地层强度决定于地层胶结物的胶结力、圈闭内流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推拽力，还有地层空隙压力和生产压差形成的作用力。由此可见，地层出砂是又多种因素决定的。主要可以分为先天原因和开发原因。,出砂机理和导致的问题,1,、先天性原因,先天性原因是指砂岩地层的地质条件，也就是砂岩地层含有胶结矿物数量的多少、类型的不同和分布规律的差异，再加上地质年代的因素，就形成了砂岩油、气藏不同的胶结强度。一般来说，胶结矿物数量多，类型好，分布均匀，地质年代早，砂岩油、气藏的胶结强度就大，反之就小。,出砂机理和导致的问题,2,、开发因素,人为的开发因素造成油、气井出砂。这些因素有的可以避免，有的不可能避免。,不恰当的开采速度以及采油速度的突然变化，落后的开采技术，低质量和频繁的修井作业，设计不良的酸化作业和不科学的生产管理等造成油气井出砂，这些都应当尽可能避免。,随着油、气田开发期延续，油、气层压力自然下降，储层砂岩体承载砂砾的负荷逐渐增加，致使砂砾间的应力平衡破坏，胶结破坏，造成地层出砂，这种出砂不可避免。,出砂机理和导致的问题,二、出砂导致的问题,油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。如果砂害得不到治理，油、气井出砂会越来越严重，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,完井的定义及分类,出砂机理和导致的问题,目 录,充填方式的选择,设备及作业流程简介,作业应急预案,防砂方式及原理,防砂方法及原理,一、防砂方法分类,传统的防砂方法主要有以下几种：,砂拱防砂,机械防砂,化学防砂,焦化防砂,防砂方法及原理,一、防砂方法分类和原理,目前我们渤海地区采用的主要是机械防砂。机械防砂一般分为两类，一类是下入预充填防砂管柱挡砂。这种防砂方法简便易行，但效果差，寿命短。原因是防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂堵塞。另一类是下入防砂管柱后再进行充填，充填材料一般是砾石。这种防砂方法能有效的把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效果好寿命长。这种防砂方法也是我们目前使用最多的方法。,防砂方法及原理,二、水充填防砂机理,射孔段水充填机理 ：,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，阻止地层砂随生产流体流出地层。（见下图）,防砂方法及原理,二、水充填防砂机理,射孔段中携砂液无漏失充填,防砂方法及原理,1,、,0,45,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化而产生影响，充填液浓度保持一定，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顺序不因井斜角变化而变化，但随井斜角度增大，砾石向充填套管内较低的部位。（见下图）,防砂方法及原理,1,、,0,45,直井或斜井水充填,防砂方法及原理,2,、,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。第二层，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）,防砂方法及原理,2,、,45,60,定向井水充填,防砂方法及原理,3,、,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。第二层，从上部沿着第一层向下充填到底端，以后各层与第二层充填方向相同，直至套管上边从下部向上端全部充填完毕为止。（见下图）,防砂方法及原理,3,、,60,井斜充填段,防砂方法及原理,4,、,60,110,水充填,65,70,定向井，砾石先沉降出一个砂丘，携砂液在砂丘后依次沉降，最后充填砂丘上面的空间。,如果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,60,110,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,Q,0.5,1.0 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,N 1.0bbl/gal,，充填效果好。,防砂方法及原理,4,、,60,110,水充填,充填方式的选择,防砂方式及原理,出砂机理和导致的问题,目 录,完井的定义及分类,设备及作业流程简介,作业应急预案,充填方式的选择,根据地层的不同情况，现在渤海地区防砂一般采取三种充填方式：,压裂充填,：所谓压裂充填是指通过人工方法在井筒周围受伤害地层里制造一条裂缝，然后在这条裂缝里填满砂子，通过这条裂缝将井筒和未受伤害地层连接起来。从而达到增产的一种方法。（见下图）,充填方式的选择,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 ：,充填方式的选择,高速水充填：充填压力低于地层破裂压力，而且仅仅是充填射孔孔道,高速微压裂水充填 ：充填压力略高于地层破裂压力，而且充填的是射孔孔道，并能制造和充填一些小的裂缝。,100,md reservoir,2,md damage,Perforations,充填方式的选择,充填方式的选择,影响砾石充填因素,泵速,Q,冲管直径,筛管形状,漏失量,砂浆浓度,充填方式的选择,砂柱高度的计算公式,根据充填各参数，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,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 ),设备及作业流程简介,防砂方式及原理,出砂机理和导致的问题,目 录,充填方式的选择,完井的定义及分类,作业应急预案,设备情况简介,防砂泵参数：,最高工作压力：,72MPa,最大工作排量：,2.07m/min,设备尺寸（,m,）,/,重量（,T,）：柴油机,4.,5,0*2.40*,2.7,0/,8.9,泵头,2.,85,*2.40*,2.70,/,7.1,设备及作业流程简介,设备情况简介,混砂橇参数：,额定功率,: 300HP (224kw),吸入排量：,20bbl/min(3.2,方,),清水,排出流量：,30bbl/min(4.8,方,),清,最大输砂量：,862/min(1900bl/min),设备尺寸（,m,）/重量（t）：,动力撬：3.22*2.00*2.52/5.38,加砂撬：2.80* 2.00*3.20/3.41,供液撬：1.92*1.15*1.16/0.92,设备及作业流程简介,设备情况简介,仪表橇参数：,排量通道：,6,个,砂量通道：,2,个,压力通道：,4,个,采集最大压力：,105Mpa,电压,/,功率：,220V/7KW,UPS,能力：断电时零时间切换至电池供电，可满足,50min,持续电源。,设备尺寸（,m,）：,3.00*2.50*2.60,设备重量（,T,）：,3.57,设备及作业流程简介,设备情况简介,沉砂池参数：,沉积罐容量：,6,方（内置金属筛网）,离心泵排量：,16BBL/min(2.67,方,/,分,),电机电压,/,功率：,380V/22KW,尺寸（,m,）：,3.10*2.30*2.50,重量（,T,）：,3.3,设备及作业流程简介,设备情况简介,高压管汇参数：,额定压力：,105Mpa,尺寸（,m,）：,1.72*1.65*0.70,重量（,T,）：,1.2,设备及作业流程简介,人员配置情况,序号,岗 位,数量,1,防砂队长,1,2,泵主操,2,3,混砂主操,1,4,数据采集工程师,1,5,机械师,1,6,电气师,1,7,防砂作业助手,2,设备及作业流程简介,1,、位置示意图,2,、设备摆放位置要求场地平整，视野开阔，保证作业时，操作人员,能很好的观察现场环境。,3,、原则上设备摆放采用分散摆放，（可根据场地大小进行调整）。,4,、柴油机和控制室应垫上枕木，减少运转时产生噪音，防止产生静电。,设备及作业流程简介,流程示意图,设备及作业流程简介,1,、防砂泵动力端与液力端连接。,2,、混砂橇动力端与供液橇、混配端液压管线连接。,3,、仪表橇、沉砂池动力电源连接。,注：出海前在陆地做好设备的模拟作业调试工作；启动前检查柴油机的液压油、机油、柴油及冷却水的液位应符合要求，设备的各个阀门处于工作状态或关闭状态。,设备连接,检查保养,现场调试,设备及作业流程简介,4,、流程管线连接、加水、通水。,5,、设备启动检查。,6,、数据采集系统测试。,7,、试压作业。,作业前设备启动检查,探井防砂作业曲线,设备及作业流程简介,根据批准的高速水充填泵送程序和相关作业单位召开作业前安全会，进行技术交底，交底内容应包括但不限于：泵送程序、充填液用量、最大地面压力、地面管线连接及试压、地面自动放压阀的设定压力、座封验封封隔器、防砂作业安全风险分析、防砂作业应急预案等，明确各个岗位责任。,设备及作业流程简介,1,、反循环测试,底层隔离封隔器座封,/,验封完成后，上提管柱至反循环位置关万能,BOP,用泥浆泵做反循环测试。记录反循环泵速（,2,、,4,、,6,、,8BPM,）和泵压（,PSI,）。,2,、循环测试,下放管柱至循环充填位置（环空保持打开状态）用防砂泵进行正循环测试，记录泵速为,2.0bpm, 4.0bpm, 6bpm, 8bpm,时的循环压力。,3,、挤注测试,在循环位置关闭万能,BOP,和环空返出阀门分别以,2bpm10bpm,的排量试挤并记录相应排量下的泵压及套压。,在得到最后的挤注压力后，迅速停泵，观察压降曲线。,注：每个阶段测试时间为,2,分钟，压力需基本保持稳定。,施,工,步,骤,设备及作业流程简介,4,、高速水充填作业,（,1,）在循环充填位置，根据试挤结果确定防砂泵的排量，环空返出为,1.0-2.0 bbl/min,，环空压力应低于地层的破裂压力及隔离封隔器允许的最大压力。,（,2,）在循环过程稳定后，按照设计砂比进行加砂。,（,3,）出现脱砂压力（超过正常充填压力,1000psi,）后停止加砂，并记录脱砂压力和脱砂排量。保持泵压缓慢以逐级方式降低泵速至,1BPM,，停泵。,5,、反循环冲砂,一旦底层充填达到脱砂压力，立即给环空加压,500psi,，同时立即将工具上提到反循环位置，方井口倒反循环流程，开泥浆泵大排量反循环洗井，直至将钻杆里的砾石全部清洗干净为止。,6,、验充填、验滑套,7,、准备下次作业,/,拆除流程管线、拆除设备，作业结束,施,工,步,骤,设备及作业流程简介,作业应急预案,防砂方式及原理,出砂机理和导致的问题,目 录,充填方式的选择,完井的定义及分类,设备及作业流程简介,作业应急预案,液体泄露,数采故障,供液不足,人员事故,设备故障,液体泄露,低压泄露,高压泄露,切换备用管线（助手）,管线刺漏,切换备用管线（助手）,切换反循环流程,更换管线（队长、机械师、电气师、助手）,继续作业,通知监督（队长）,作业应急预案,设备运转正常通知监督（队长）,启用备用设备,/,维修设备,（队长、机械师、电气师、主操）,继续作业,通知监督（队长）,液体泄露,数采故障,供液不足,人员事故,设备故障,设备故障,作业应急预案,通知泵主操、混砂主操记录排量、砂量和下砂累计量,/,维修数据采集系统（队长、主操、电气师、数采工程师）,继续作业,通知监督（队长）,液体泄露,数采故障,供液不足,人员事故,设备故障,数采故障,作业应急预案,停止下砂，通知泵主操降低排量直到液量恢复,（队长、主操、泥浆工程师）,继续作业,通知监督（队长）,液体泄露,数采故障,供液不足,人员事故,设备故障,供液不足,作业应急预案,联系平台医务人员进行现场处理，送往医务室进行进一步治疗。（监督、医生、队长）,根据伤情，确定是否送回陆地治疗。（医生）,联系交通工具。（监督）,通知监督（队长）,液体泄露,数采故障,供液不足,人员事故,设备故障,人身伤害,