双层预充填砾石绕丝筛管防砂D课件.ppt
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- 双层 充填 砾石 绕丝筛管防砂 课件
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1、v6.1 概述v6.2 出砂机理与预测 v6.3 防砂方法与技术 本章内容 出砂机理及防砂v出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井底附近地层破坏,导致剥落的地层砂随地层流体进入井筒,而对油气井生产造成不利影响的现象。 骨架砂骨架砂地层砂可以分两种地层砂可以分两种: 填隙物填隙物 6.1 概述一、定义二、影响地层出砂因素,三大类: 1、地质因素 2、开采因素 3、完井因素人为或工程因素自然因素构造应力 颗粒胶结性质地层流体性质 地层压降及生产压差 流速 含水上升或注水地层伤害射孔孔道填充物 射孔参数 6.1 概述v1、砂粒可能在井内沉积并形成砂堵,产量降低;v2、砂粒将磨损井内和地表设备,卡
2、抽油泵进出口凡尔、活塞、衬套等;v3、出砂严重的井还可能引起井壁坍塌而损坏套管和衬管、砂埋油层导致油气井停产,使采油的难度和成本都显著提高等等。v4、污染环境,尤其是海洋油气田。 6.1 概述三、出砂的危害 根据地层砂胶结强度大小分三类,有各自出砂特征1. 流砂地层v指没有胶结的地层砂。v仅靠很小的流体附着力和周围圈闭压实力聚集。v一旦开井投产便连续不断出砂,但产出液含砂量相对稳定,基本是一常数。v虽然累计出砂量不断增大,但套管周围不会出现地层空穴,只是地层越来越松。6.1 概述四、出砂地层类型及出砂特征 2. 部分胶结地层v含胶结物量少,胶结力弱,地层强度低。v投产后地层砂会在炮眼附近剥落,
3、逐渐发展成空穴,剥落的地层砂进入井筒极易添满井底,堵塞炮管。v其产出液含砂量变化很大。6.1 概述3、脆性砂地层v也称易碎砂地层,较多胶结物,中等胶结强度砂岩。v开始投产时出砂几天或几周,随后出砂量大减,几乎无砂产出,到一定可能重新出砂。v因出砂过程中套管外部地层冲蚀空穴突然增大,过流面积成倍增长,地层流体流速大幅下降,导致出砂量明显下降。当单位面积流体流速达到一定值时,又会出现地层砂大块坍塌,过流面积倍增而停止出砂,出现另一个周期。v周而复始任其发展,洞穴将越来越大,最终形成灾难性地层坍塌,使套管变形而报废。6.1 概述v1、拉伸破坏机理 随内外压差增大,流体流向井内的流速也增大对岩石的拖曳
4、力增大,岩石承受拉伸力也增大当该力超过岩石抗拉伸强度时,岩石就会遭受拉伸破坏,而出砂。一、地层出砂机理v2、剪切破坏 上覆岩层压力由孔隙压力与骨架应力共同平衡。随开采进行,油藏压力逐渐降低,施加在骨架上压力越来越大,当该力超过岩石抗剪切应力,岩石就会被剪切破坏,剪切出砂 一、地层出砂机理v地层中存在诸如粘土之类精细颗粒,会随产出液一起运移,造成井壁周围渗透率降低(地层损伤的一种),增加了流体的拖曳力,导致出砂。 v3、精细颗粒的影响 一、地层出砂机理二、油井出砂预测方法二、油井出砂预测方法 有以下三种:v1、现场观测法v2、经验分析法v3、应力分析法岩心观察 DST测试 邻井状态 岩石胶结物
5、声波时差法 地层孔隙度法 组合模量法 出砂指数法 CcVt1mstc/295%30%20%30%20281094. 9crctEMPaEc4100 . 2MPaEc44105 . 1100 . 2MPaEc4105 . 1GKB34MPaB4102MPaB44104 . 1102MPaB4104 . 1 1)裸眼井井筒附近应力分布(1)裸眼井井筒附近应力分布的一般方法)裸眼井井筒附近应力分布的一般方法(2)考虑孔隙流体的压力效应地层中任一点应力分布)考虑孔隙流体的压力效应地层中任一点应力分布2)射孔完成井出砂预测方法 (1)沿最大水平主应力射孔,求孔眼周围地层应力分布)沿最大水平主应力射孔,求
6、孔眼周围地层应力分布 (2)沿最小水平主应力射孔,求孔眼周围地层应力分布)沿最小水平主应力射孔,求孔眼周围地层应力分布 2cos)31 (2)()1 (2)(2cos)431 (2)()1 (2)(44222222442222rRrRprRrRrRrRprRhHhHihHhHir)(1)21 (2cos)rR)(2)()1 ()1 (2)21 (2cos)31 (2)()1 (2)()()1 ()1 (2)21 (2cos)431 (2)()1 (2)(2224422222222442222pihHvzpihHhHipihHhHirPpPprRrRrRprRPprRrRrRrRprR 一、防砂
7、方法一、防砂方法二、各防砂方法防砂原理二、各防砂方法防砂原理二、防砂方法优选二、防砂方法优选油井防砂方法有以下几种油井防砂方法有以下几种:v1、机械防砂法v2、化学防砂法v3、焦化防砂法v4、复合防砂法v5、其他防砂法仅下机械防砂管柱 降低流速法降低流速法 一、防砂方法一、防砂方法防砂管柱砾石充填 人工胶结地层法 人工井壁法 增大油层径向应力增大油层径向应力 向地层挤入树脂砂浆液、乳化水泥、预涂层砾石、水带干灰砂等 向地层通入热能,使原油在砂粒表面焦化,形成具有胶结力的薄胶结层 机械防砂法 化学防砂法 + 增加射孔段长度、增加射孔密度;控制产量。 裸眼产层膨胀式封隔器 v1、机械防砂(1 1)
8、滤砂器防砂原理)滤砂器防砂原理 二、各防砂方法防砂原理二、各防砂方法防砂原理地层砂产出后,经过滤砂器才可到达地面,滤砂器具有高渗透性,但可以阻挡地层砂通过。A、绕丝筛管、绕丝筛管B、割缝衬管、割缝衬管不锈钢绕丝不锈钢绕丝筋板筋板基板基板C、双层预充填砾石绕丝筛管防砂、双层预充填砾石绕丝筛管防砂D、金属棉滤砂管防砂、金属棉滤砂管防砂E、陶瓷滤砂管、陶瓷滤砂管F、树脂石英砂滤砂管防砂、树脂石英砂滤砂管防砂 B、割缝衬管、割缝衬管套管割线 垂直于轴线的(L=20-50mm) 平行于轴线的(L=50-300mm)C、双层预充填砾石绕丝筛管防砂、双层预充填砾石绕丝筛管防砂 内外绕丝筛管砾石中心管 D、金
9、属棉滤砂管防砂、金属棉滤砂管防砂 带孔基管金属棉保护管 固 定 销 钉滤 砂 网基 管中 心 管二、各防砂方法防砂原理二、各防砂方法防砂原理 二、各防砂方法防砂原理二、各防砂方法防砂原理E E、陶瓷滤砂管、陶瓷滤砂管 外管陶瓷管密封 F F、树脂石英砂滤砂管防砂、树脂石英砂滤砂管防砂 滤砂管引鞋中心管G G、多孔冶金粉末滤砂管、多孔冶金粉末滤砂管 由铁粉或铜粉烧结而成,然后用铜合金包覆金属粉末。 v(2)筛管砾石充填防砂机理 首先将筛管或割缝衬管下到出砂层段,用一定质量流体将一定粒度砾石携带到防砂段,充填在筛管与地层之间或筛管与套管之间,将地层砂挡在砾石层外,形成一个由粗到细的砂拱,良好流通能
10、力,又能阻止油层出砂。1、先期裸眼绕丝筛管砾石充填防砂 2、套管完井筛管砾石充填防砂滤砂器管柱砾石填充油管套管水泥环油藏滤砂器管柱砾石填充射孔管外充填管内充填先期长期出砂的老井 v(1)人工胶结固砂方法 酚醛树脂胶结砂层酚醛树脂胶结砂层 酚醛溶液地下合成防砂酚醛溶液地下合成防砂v(2)人工井壁防砂法预涂层砾石人工井壁预涂层砾石人工井壁水泥砂浆人工井壁水泥砂浆人工井壁树脂核桃壳人工井壁树脂核桃壳人工井壁树脂砂浆人工井壁树脂砂浆人工井壁2、化学防砂的机理、化学防砂的机理适用在早期防砂 先期、早期防砂方法 苯酚甲醛催化剂 柴油作为增孔剂 + 施工简单施工简单成功率高成功率高胶结后的砾石的抗折强度大胶
11、结后的砾石的抗折强度大渗透率可在原渗透率渗透率可在原渗透率90%90%以上以上 水泥 石英砂 水 油 + 出砂部位 + 粉碎的核桃壳颗粒酚醛树脂柴油+ + 中性水 油 固化剂 早期防砂 后期防砂 酚醛树脂+ 石英砂 + 柴油后期防砂 v(1)物理方法固砂 原油中重质部分尤其沥青,在低温下可凝固成半固态物质, 不再溶于原油,可以将疏松砂岩胶结在一起,形成具有一 定渗透性的挡砂屏障。 v(2)低温氧化固砂 低温氧化:指氧气和烃类物质在300度以下条件中化学反应。 低温氧化固砂:利用原油和氧气在低温下反应,使原油中的沥青质析出,把地层胶结在一起。v(3)沥青石油固砂3、焦化防砂的机理、焦化防砂的机理
12、油井填砂 用沥青石油饱和砂粒注溶剂注蒸汽使沥青固化 v(1)常规机械-化学复合防砂法v(2)高渗压裂充填防砂4、复合防砂机理、复合防砂机理化学剂在出砂层位固结地层后,再下机械防砂管柱(一般为双层预充填绕丝筛管)高渗疏松砂岩地层既水力压裂,又砾石充填,两工艺有机结合,油井既高产又控砂最佳效果。 (1)压后地层流体流动特征径向流 双线流 (2)水力裂缝可以避免和缓解岩石的破坏(3)裂缝可以降低流动冲刷携带砂粒的能力(4)裂缝内充填的砾石对地层砂粒有阻挡作用双线流 生产压差降低 流动压力梯度降低 +双性流 裂缝表面积 流速大幅度降低+ 5、其他方法砂桥形成与稳定、其他方法砂桥形成与稳定(1)砂桥:地
13、层砂粒或充填砂粒在炮眼周围构成的圆拱结构。 (2)砂桥形成:流速低于临界流速时,自然形成砂桥,高于临界流速会大量出砂,不能形成砂桥。 为保证沙桥稳定性,最简单方法是把产量控制在临界流速以下;在一定采液流速下,可增大出油面积,降低生产压差,如增大射孔密度,增大孔径,甚至裸眼完井。(3)砂桥稳定性:砂桥形成前会出砂,形成后出砂渐少,甚至不出砂,即形成稳定砂桥。 砂桥稳定性主要受砂粒间摩擦力和孔隙间毛管力支配。生产中,一旦流速过大,超过临界流速,流动压力大于砂粒间摩擦力和毛细管力,使得砂桥垮塌,油井出砂。 5、其他方法投产与管理、其他方法投产与管理(1)防砂后及时开井排液(2)投产初期适当控制工作制
14、度(3)合理生产压差防砂后适当关井候凝或压力扩散,及时开井,尽快排液生产。防砂后适当关井候凝或压力扩散,及时开井,尽快排液生产。投产初期,控制产液量,使地层投产初期,控制产液量,使地层砂在砾石充填体外沿形成砂在砾石充填体外沿形成“砂拱砂拱”或或“砂桥砂桥”。较大砂粒能阻止外。较大砂粒能阻止外面较小地层砂,在井壁形成一个面较小地层砂,在井壁形成一个由粗到细粒滤砂器,具有良好渗由粗到细粒滤砂器,具有良好渗透性,又能阻止油层出砂。透性,又能阻止油层出砂。 防砂井存在人工井壁结构破坏而重新大量防砂井存在人工井壁结构破坏而重新大量出砂可能。防砂后,要先保持防砂前生产出砂可能。防砂后,要先保持防砂前生产压
15、差,定期取样分析,观察油井出砂情况,压差,定期取样分析,观察油井出砂情况,经一段经一段时间证明油井不出砂,油层本身又时间证明油井不出砂,油层本身又具有潜力时可适当放大生产压差,增加采具有潜力时可适当放大生产压差,增加采油量。油量。 机械防砂管柱结构机械防砂管柱结构套管油管抽油杆抽油泵防砂丢手安全接头防砂衬管皮碗丝堵油层油层油层衬管悬挂器:防砂管柱悬挂在套管,封隔防砂管柱悬挂在套管,封隔 油套环空,使带砂流体只能油套环空,使带砂流体只能 通过防砂衬管滤砂套。通过防砂衬管滤砂套。丢 手:丢开上部油管,便于检泵、丢开上部油管,便于检泵、 热洗清蜡等。(丢手在热洗清蜡等。(丢手在 衬管悬挂器上)衬管悬
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