新型高渗透滤砂管的研制

疏松砂岩油气藏在我国油气藏中占有很大的比例,由于特殊的储层性质,在开发过程中很容易出砂,这就成为了阻碍疏松砂岩油藏开发的主要因素,成为快速开采此类油藏主要矛盾之一。防止油井出砂是开发疏松砂岩油藏的头等大事。本文通过大量文献调研,归纳总结了几种主要的机械防砂方法,立足孤东油田的实际情况,通过优选结果设计并制造了新型高渗透率滤砂管。新型滤砂管具有渗透率高、挡砂精度可控、固结强度高等优点,同时使用完成后,可将中心管抽出,滤砂器可钻,不影响新储油层的开发。新型高强高渗滤砂管主要包括中心管、滤砂器两部分,滤砂器经优选研制而成。滤砂器抗压强度≥15MPa;滤砂器渗透率≥10μm2;滤砂管挡砂精度≥0.09mm;防砂有效期≥400天;投入产出比≥1:3。同时我们开展了高强高渗滤砂管与常规滤砂管的性能对比实验。结果表明,高强高渗滤砂管具有挡砂能力强,渗透率高,不易堵塞等优点,适合在裸眼完井中广泛应用。     

水平井分段砾石充填技术及现场应用

采用高渗的砾石进行裸眼充填,具有长期保持油井高产、井壁稳定以及防止地层出砂等优点,可有效避免滤砂管的堵塞和磨蚀。     

高强高渗低阻防砂筛管的研制与应用

敏感性疏松砂岩油藏成岩性差,泥质含量高,出砂严重,采用低防砂强度的化学防砂、刚玉滤防砂有效期短,而高防砂强度的压裂充填防砂、金属滤防砂易堵塞降产。为此,设计研制了一种新型的高强高渗低阻防砂筛管,采用过油通道为主的防堵塞、易排砂管体结构,强化了地层微粒的有效排出,实现适度挡砂;采用网状支撑防砂器结构,提高了滤砂管的机械强度,实现了大斜度井的安全下入,长效生产。目前,现场已试验117井次,防砂成功率95.7%,平均单井日产液量提高206%,日增油2.9 t,动液面上升462 m。现场应用表明,新型防砂筛管不但实现了油井防砂,而且有效解放储层,提高了油井产能。     

防砂方法优选模拟试验装置

针对目前机械防砂技术种类较多,且新技术和产品不断涌现,以及由于防砂方法选择不当而使防砂效果差或失败的状况,研制了一种实尺寸防砂方法优选模拟试验装置。该装置可针对机械防砂技术的特点,进行实尺寸室内模拟试验,通过测试分析其性能优缺点,为防砂的优化选择提供依据;可对现有各种防砂技术进行有关参数的测试和评价,为防砂技术的正确实施提供可靠依据。该装置可根据用户要求对挡砂精度、抗堵塞能力、抗冲蚀能力和制造工艺等指标进行测评。已对石油专用网滤砂管、G.F纤维滤砂管、陶瓷滤砂管、多层金属毡滤砂管、异型丝金属纤维滤砂管、抗冲蚀高渗透率滤砂管、侧向流道长寿命滤砂管等新型防砂工具做了性能测试试验,缩短了工具研制周期,并大大完善了工具现场使用效果。     

高效安全防砂滤砂管的研制与应用

机械防砂是胜利油田疏松砂岩油藏油井主要的防砂方式之一,常规树脂滤在大斜度井下入过程中易破损,防砂后易堵塞,油层局部出液不均匀时,易造成滤砂管挤压变形,导致防砂失效。为此,研制了一种高效安全防砂滤砂管。滤砂管增加外保护套,提高了滤砂管下井成功率;采用复合过滤层,改善了渗流能力;增加了内安全防砂过滤结构,延长了防砂有效期。现场试验16井次,防砂成功率93.8%,平均单井节约措施费用14万元。现场应用表明,新型防砂滤砂管提高了油井的产液量,改善了防砂效果。     

金属固融滤砂管的研制与应用

孤岛油田蒸汽吞吐井防砂工艺以复合防砂、筛管砾石充填防砂为主,工序复杂、成本高,而金属类滤砂管存在不同程度的堵塞现象。金属固融滤砂管采用孔梯度的结构设计、金属固融的加工工艺,大大降低了微粒架桥堵塞现象;并通过表面钝化处理降低了物理吸附堵塞现象,这种防砂管具有在高温蒸汽环境下抗溶蚀、耐腐蚀、抗堵塞性能好的特点,施工工序简单、防砂成本低,经现场试验应用取得了较好的效果,为吞吐井防砂开辟了一条新途径。     

海上注聚井低剪切防砂工艺研究

针对海上砂岩油藏注聚井长效防砂与聚合物低剪切注入的核心要求,在对注聚井防砂工艺分析的基础上,结合海上油藏条件,优选滤砂管防砂作为海上注聚井防砂工艺;并设计了一种适合聚合物低剪切注入的新型滤砂管,该滤砂管通过系列绕丝形成防砂屏障,同时通过绕丝内置、里窄外宽的缝隙,便于聚合物低剪切注入的同时,也防止聚合物在筛管上的堵塞,保障注聚井长效运行.     

耐高温负离子抗堵塞滤砂筛管研制与应用

为改善敏感性稠油油藏蒸汽吞吐井防砂效果,通过性能试验,优选出力学性能、耐温性能及耐介质性能好的氧化铝作为过滤材料,高强度溶融氧化铝作为结合剂,硅酸盐类负离子粉作为表面处理剂,研制出一种具有耐高温、高强度、高渗透率、抗堵塞的稠油热采防砂用滤砂管。该滤砂管具有较好的耐高温性能、优良力学性能,挡砂能力强、不易堵塞等优点。目前,现场已试验12井次,平均单井日增液28.1m3,单井日增油2.7t,动液面上升148.3m。     

溶解型可脱落防砂管的研究

出砂严重的井容易引起滤砂管的堵塞,且防砂周期长,成本高.另外,在防砂作业使用丢手工具时容易造成意想不到的井下事故,影响施工作业.溶解型可脱落防砂管采用高分子材料,具有强度高、耐酸、耐油等优点,其最显著的特点是防砂过程中不需要丢手,减少了后期处理的困难.     

高渗透滤砂管的研制与应用

针对目前金属滤、化学滤对孤东油田注聚区存在防砂周期短、提液效果不明显等问题,通过室内实验,从6种树脂中优选出湿热性能好、力学性能及耐热性能佳的氰酸酯树脂作为基底,结合实验得到的最佳配比进行成型改进,最终得到一种具有高强度、高渗透率、抗堵塞的高渗透滤砂管。该滤砂管滤的砂器与中心管保持5 mm的过油间隙,增加了过油面积,提高了渗透率,同时具有更强的抗压抗折性,以及挡砂能力强、不易堵塞、耐化学性等优点,适合在疏松砂岩油藏的注聚区广泛应用。目前,现场已试验6井次,平均单井日增液34.2 m3,增液幅度91.9%,单井日增油1.8 t,动液面上升159.2 m,提液增油效果明显。     

热采井高温条件下机械筛管强度变化规律模拟研究

热采井井下高温条件将对机械筛管的强度产生较大影响,进而影响其挡砂性能。为了对高温条件下筛管的强度进行准确预测,考虑热采井实际生产条件,分析了高温条件下机械筛管材料各项强度参数随温度变化规律。建立了高温条件下机械筛管强度计算方法; 采用渤海某油田典型井热采生产条件,对CMS金属网布筛管进行强度随温度变化的敏感性分析,并与实际强度测试结果对比。结果表明,应用此方法计算筛管的强度,误差小于10%,其计算精度满足工程要求。对4种常用筛管材料进行材料强度和筛管整体强度随温度变化的敏感性分析,结果表明TP100H钢材的强度性能较好。为交变高温条件下的机械筛管的强度预测提供可靠依据。     

金属网布型筛管抗内外压能力研究与探讨

筛管的抗内外压强度是评判筛管使用性能的一项重要参数，在筛管的使用过程中，会产生来自内部或外部的压力，如果筛管防砂层承受不住压力而破裂，地层砂将通过破裂处进入油管，即防砂失败。目前油气田砾石充填防砂多使用金属网布型筛管和绕丝筛管。针对深水油气田砾石充填及大位移长水平井段砾石充填容易产生砂桥及堵塞的问题设计了多流道旁通筛管。在深水水平井多流道旁通筛管的研制过程中，由于采用金属网布作为过滤层，因此对金属网布型筛管的抗内外压强度进行了多次试验研究，对不同防砂层结构和加工工艺的筛管进行了多次试验，最终得到了一套符合内外压强度要求的金属网布型筛管结构和加工工艺。     

蒸汽吞吐水平井精密微孔滤砂管完井参数设计

精密微孔滤砂管在蒸汽吞吐水平井中得到了广泛应用,但对其理论模型研究很少。耦合水平井蒸汽注入阶段、焖井阶段、生产阶段的传热与传质模型,建立了稠油蒸汽吞吐水平井精密微孔滤砂管完井参数设计模型。研究了筛管外径、筛孔直径、筛孔密度、圆周筛孔数对水平井IPR曲线的影响和吞吐周期内井筒压降的变化规律。研究结果表明,水平井产能随着筛管外径、筛孔直径、筛孔密度的增大而增大,且变化趋于平缓;筛孔密度、圆周筛孔数对水平井产能影响较大;随着温度降低,井筒压降对筛管外径敏感性增强。与现场水平井生产效果对比表明,该模型具有较高精度,为蒸汽吞吐水平井精密微孔滤砂管完井设计与效果预测提供了分析模型。     

高温多功能防气窜水泥浆体系在四川盆地海相超深井中的成功应用

针对四川盆地海相高温、高压、高含硫超深气井所面临的高温水泥浆沉降、气窜、水泥石强度衰退等主要固井技术难题,基于高温高压稠化仪模拟沉降稳定性评价方法、颗粒级配原理优选体系稳定材料,采用直接测定气窜和塑性态渗透率为辅助手段的防气窜评价方法优选防气窜材料,基于乌氏黏度计法的聚合物耐温能力评价方法来优选高温缓凝剂,采用正交法测试、热重法辅助分析180℃高温养护后水泥石抗压强度,优选高温稳定剂石英砂粒径和加量,研究出水泥浆和水泥石性能良好的胶乳弹韧性和低渗透防窜水泥浆体系。结果表明,①水泥浆体系在密度为1.90~2.30 g/cm3、温度为150~180℃范围内具有良好的工程性能和应用前景,为解决该类固井技术难题奠定了基础;②加砂可缓解水泥石强度衰退,高温下,加砂量与抗压强度呈正向关系,相同加砂量下,只加细砂强度表现更优,但长期强度增加幅度不如粗砂;建议150℃和180℃时,硅砂加量分别大于35%和45%;③基于乌氏黏度计法的聚合物耐温能力评价方法能有效评价降失水剂和缓凝剂的抗高温能力,是快速筛选高温井关键处理剂的重要辅助手段;④建议进一步开展H₂S介质等酸性气体对水泥石的腐蚀评价,有利于合理设计防气窜防腐水泥浆体系。      

高温高压下石英砂粒径对油井水泥石性能的影响

在油井水泥中掺入石英砂是防止水泥石在高温高压下强度衰退的常用手段,通过在G级油井水泥中内掺35%不同粒径的石英砂,并在高温高压（240 ℃×21 MPa）下养护至180 d,来探究石英砂粒径对油井水泥石高温力学性能的影响。实验测试了加入不同粒径石英砂的水泥石的抗压强度和渗透率,分析了水泥石的水化产物和孔隙结构。结果表明,石英砂能够防止水泥石在高温下强度衰退,但是水泥石的抗压强度随石英砂粒径的减小而降低;掺入石英砂可降低水泥石的渗透率,石英砂的粒径越小,水泥石的渗透率越低。掺入较大粒径石英砂的水泥石中,生成的针状硬硅钙石较长,是水泥石具有较高抗压强度的主要原因。以300目35%加砂水泥为基础,复配其他外加剂形成高温高压水泥浆配方,在南海DX-11-2井应用,现场固井施工顺利,24 h时CBL和VDL测井显示固井质量优良。      

煤层气水平井完井用塑料筛管优化设计

塑料筛管完井技术能够提高煤层井壁的支撑能力,并能有效解决粉煤灰堵泵问题。在介绍塑料筛管完井工艺的基础上,对塑料筛管的几何参数进行了设计,采用计算流体动力学方法,使用Fluent软件对塑料筛管进行了压力损失计算,并对计算结果进行了分析和优化。分析结果表明,过流面积比越大压力损失越小,缝宽越小压力损失越小,筛眼越长越有利于降低压力损失;筛眼宽度对长条形筛管强度的影响很小,筛管变形位移随筛眼长度的增大而增大,60°相位角的筛管变形位移小且分布均匀。建议采用相位角呈60°、筛眼宽度为7 mm、筛眼长度为23～26 mm,过流面积比为3%～4%的筛管设计方案。     

累积工况下常规加砂水泥石的耐温性

为了准确探究常规加砂水泥石的耐温能力，根据其在井下先经历蒸汽吞吐、蒸汽驱，再经历过渡期及稠油火烧的实际工况，利用核磁共振、XRD和SEM等技术，探明了累积工况下常规加砂水泥石孔隙度、渗透率、水化产物化学结构及微观结构的变化情况。实验结果表明，水泥石经常温养护14 d后，抗压强度达31.8 MPa，是养护28 d的90.86%，且孔渗性相对较低；经稠油火烧后，水泥石抗压强度衰退率达67.92%，孔隙度及渗透率也分别增长53.85%和77.31%，已不能满足稠油井的生产要求。这是由于高温环境下水泥石中部分“网状”或“链状”结构的水化硅酸钙转化为“颗粒状”的粒硅钙石，从而导致孔径及孔隙率变大、抗压强度降低；同时，Ca(OH)₂脱羟基生成CaO并产生大量粗大孔隙及裂纹，有利于维持水泥石力学性能的物相已基本失效。      

筛网式滤砂管挡砂效果室内试验

为了提高筛网式滤砂管防砂效果,研究如何优选挡砂层(密纹网)提高防砂效果。采用多点测压岩心流动出砂试验装置,系统研究了筛网式滤砂管挡砂层(密纹网)层数、排列角度、放置顺序以及地层砂非均质性、细粉砂(粒径小于0.05 mm)质量分数等对挡砂精度和防砂效果的影响。研究结果表明,均质性地层砂密纹网挡砂精度ω≤0.8d50、非均质性地层砂密纹网的挡砂精度ω≤0.65d50时,采出液中的含砂量小于0.03%。通过对影响筛网式滤砂管挡砂精度的技术参数评价与优化,为提高疏松砂岩油藏筛网式滤砂管的防砂效果提供了理论依据。      

稠油水平井金属纤维筛管完井工艺技术研究

稠油水平开金属纤维筛管完井是一种新的完井方法,经过化学配伍性与机械配伍性的研究,形成了稠油水平开金属纤维筛管完井的配套工艺技术。该技术具有施工工艺简单、操作方便、耐高温、防砂效果好、强度高、寿命长、渗透率大等特点,已在2口水平井中实施。     

形状记忆筛管自充填防砂完井技术

针对独立筛管防砂完井无法支撑井壁、有效期短的问题,以及砾石充填防砂完井工艺复杂、易砂堵、费用高的不足,提出了利用一趟管柱实现长裸眼环空充填的形状记忆筛管完井技术。在优化设计形状记忆筛管机械结构的基础上,研究了形状记忆筛管生产工艺,研制了形状记忆防砂筛管,并对其性能进行了试验评价,形成了形状记忆筛管自充填防砂完井工艺。现场试验结果表明,形状记忆防砂筛管膨胀性能优越、能完全充填环空和炮眼,且膨胀后的渗透性好、挡砂精度高。形状记忆筛管自充填防砂完井技术施工工艺简单、能适应不规则井眼,具有很好的推广应用价值。