割缝筛管防砂技术研究

描述了割缝筛管防砂机理及割缝筛管筛缝宽度的确定方法,研究了割缝筛管与地层充填砂的配伍性。介绍了适用于不同渗流能力的地层的割缝筛管防砂工艺及现场应用情况。割缝筛管防砂技术简单实用,重复利用率高,适用于地层渗透率较高的砂岩油藏、特别是疏松砂岩稠油油藏注汽前一次性防砂,避免了绕丝管结构复杂、大修率高、滤砂管易破损、热采井防砂占井时间长等系列问题。     

割缝筛管防砂设计及应用

针对油 (水、气 )井防砂完井优配割缝筛管的需要 ,从理论研究和应用实践中 ,总结出一套割缝筛管的设计方法 ,其中包括割缝筛管的防腐设计 ;割缝筛管的防垢设计 ;基于形成砂桥来控制地层砂的设计原则和基于完全阻止地层砂移动的设计原则来进行割缝筛管的缝宽设计 ;割缝筛管的面密度的设计 (包括裸眼井用割缝筛管 ) ;割缝筛管的缝长设计。最后给出了割缝筛管防砂设计程序框图     

新型割缝筛管的设计及安全性评价

针对欠压实、胶结疏松油藏尤其是稠油油藏的特点 ,并综合考虑经济等因素 ,提出不等密度布缝的割缝筛管完井新概念并研制出新型割缝筛管 ,解决了稠油开采中的油井出砂问题。这种筛管防砂效果好 ,不阻隔油气流 ,耐腐蚀 ,不易形成砂堵 ,使用寿命长 ,制造容易 ,很容易实现不等缝眼密度和不等缝宽布缝 ,便于实施不等密度布缝和缝宽完井。与未割缝套管相比 ,新型割缝筛管的抗拉、压强度和抗扭强度减小不多 ,可以满足完井作业和井下工况的需要。     

蒸汽吞吐水平井割缝筛管完井参数优化模型

为解决蒸汽吞吐稠油水平井割缝筛管完井理论研究落后于工程应用的问题,综合水平井蒸汽注入阶段、焖井阶段、生产阶段的传热与传质分析,建立了割缝筛管完井参数优化模型,分析了割缝宽度、筛管外径、割缝密度、割缝长度、单元割缝数、圆周割缝数、割缝堵塞对水平井产能的影响。结果表明:水平井产能随着割缝宽度、筛管外径、割缝密度、割缝长度、单元割缝数的增大而增大,且变化逐步趋于平缓;对割缝筛管完井水平井产能影响大的因素是割缝长度、割缝密度、割缝堵塞厚度;割缝堵塞最大可造成高达65%的产能损失;以"砂桥"原则设计割缝宽度会限制产能,在高油价条件下可以考虑放大割缝宽度适度出砂。     

割缝衬管完井适度出砂临界缝宽研究

针对油田严重出砂的危害及现有防砂工艺存在的问题,指出了割缝衬管防砂的优越性及适度出砂割缝衬管缝宽设计的重要性.介绍了割缝筛管防砂的机理,建立了出砂的数学模型、割缝衬管表皮模型及割缝衬管防砂产能模型,基于模型比较了不同防砂程度情况下的增产比,提出了临界缝宽的概念.计算分析表明:采取防砂措施后,随着缝宽减小,产量减小,增产比降低;不同防砂程度相比较,得出了割缝衬管防砂临界缝宽;大于临界缝宽时,采取防砂措施时的产量和增产比比不防砂时高,而小于临界缝宽时,采取防砂措施时的产量和增产比比不防砂时低.     

激光割缝筛管——压裂砾石填充防砂工艺技术

文章描述了激光割缝筛管防砂机理及割缝筛管筛缝宽度、长度的确定方法 ,研究了割缝筛管与地层充填砂的配伍性。激光割缝筛管 -压裂砾石充填防砂技术简单、经济实用 ,避免了绕丝管结构复杂、打捞困难 ,重复利用率高。与此同时 ,由于进行了压裂 ,对辽河油田的超稠油油井的出砂情况 ,应用此项防砂技术后实现了超稠油井稳产、增产。     

复合缝腔割缝防砂筛管的设计与应用

在对现有防砂工艺评述的基础上,研究开发出一种新型复合缝腔割缝防砂筛管。该种防砂筛管采用双梯形复合缝腔及过渡圆弧设计,无尖锐棱角,缝腔容积逐渐增大,使油流通道为逐渐加宽的缝腔,具有流阻小、防砂效果好、强度高、使用寿命长、可重复使用等特点。详述了该防砂筛管的结构特点和流阻分析;利用ANSYS软件对新型筛管的抗挤压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗扭强度进行了分析计算,为筛管的实际应用提供了理论依据。最后给出了复合缝腔割缝筛管在胜利油田的现场应用情况。     

基于ANSYS的大尺寸割缝筛管布缝参数设计

根据油井防砂及产量要求,设计大尺寸割缝筛管替换小尺寸筛管,并使其与小尺寸筛管的强度相当。建立了割缝筛管受力分析的有限元模型,对177.8 mm(7 in)割缝筛管进行应力校核,确定177.8 mm筛管在拉伸、压缩和径向挤压3种载荷下的局部应力最大值,并将其作为244.5 mm(9in)筛管的设计参照值。在同时满足拉伸、压缩和径向挤压3种载荷条件下,大尺寸割缝筛管若采用交错布缝方式,最大周向缝数为73条,若采用平行布缝方式,最大周向缝数为70条。经现场验证,设计结果满足油田产量和强度要求,保证了油气井安全高效生产。     

等离子割缝筛管加工技术探讨

为了消除常规割缝筛管的固有缺陷,提高筛管防砂采油效率,研发出等离子技术加工的割缝筛管。等离子割缝技术可以加工0.15 mm宽度的极窄缝,缝腔的表面粗糙度可达1.6μm,加工出的缝隙在筛管的内外表面没有任何缺陷,不会破坏筛管本身的性能,筛管的抗拉强度优于常规激光割缝筛管的抗拉强度。等离子体的在线防腐和淬硬处理,在缝腔表面形成厚度大于12μm的硬化层,可以提高缝隙的抗腐蚀能力。通过改变加工参数,采用等离子割缝技术可以加工梯形缝以及复合缝,防止砂粒在缝隙中堵塞,具有很好的"自洁"能力,提高了采油效率。现场应用结果表明,等离子割缝筛管具有防砂效果好、渗透能力强、耐磨蚀性好和施工方便等优点。     

割缝防砂筛管抗挤强度有限元计算模型

针对割缝防砂筛管周围或缝内部堵塞，造成井眼压力增加，可能会导致筛管被挤毁的问题，采用有限元方法，通过大型有限元程序，建立了其抗挤强度的有限元计算模型。根据弹塑性理论，对割缝防砂筛管进行分析，得出其抗挤强度。结果与国外的实验数据进行对比，数值模拟结果比实验值略大，但两者相差较小，证明了该模型的正确性。为其他尺寸割缝筛管的抗挤强度设计提供了一种数值计算方法。     

林4平2井完井工艺

林4平2井是华北油田第1口利用割缝筛管带套管外封隔器完井的水平井,该井实钻井眼轨迹在水平段内呈波浪状,且钻遇多处泥岩层段。针对林4平2井的地质特点及实钻井眼轨迹,优选出0.3 mm缝宽、80 mm缝长、30 mm缝间距、40缝/圈缝密度的轴向割缝筛管。为解除钻井滤饼对地层油流通道及割缝筛管的堵塞,避免泥岩段垮塌,设计出封隔二段非主力层段的割缝筛管带套管外封隔器的完井管柱和与之相配套的酸洗、胀封一次管柱。该井投产后,日产油最高达到42 t,为周围同等生产阶段直井的7倍。林4平2井的顺利实施,为今后割缝筛管完井在华北砂岩油藏水平井中的进一步推广应用提供了经验。     

砾石充填介质复合堵塞对天然气水合物储层产能的影响规律研究

砾石充填层堵塞是影响天然气水合物储层砾石充填防砂井产能优化的关键因素。在考虑泥质粉砂与二次生成水合物对砾石充填层复合堵塞情形的基础上,针对人造陶粒与石英砂充填介质,分别开展了泥质粉砂和水合物二次生成堵塞充填层的模拟试验,系统分析了堵塞过程。基于复合堵塞充填层机理及渗透率变化规律,构建了天然气水合物砾石充填防砂井砾石充填层堵塞后的产能预测模型并进行了案例分析。研究结果表明,在泥质粉砂和二次生成水合物堵塞条件下,充填层渗透率的降幅分别达93%与98%;复合堵塞造成充填层渗透率降低对产能的影响显著,堵塞后防砂井产能比的降幅达97%。大粒径砾石充填虽然能缓解产能受损,但效果不明显。研究认为,预防复合堵塞的关键是优化生产制度,避免水合物二次生成。      

岩心粒度分析分选评价及割缝筛管缝宽设计

新疆九区齐古组稠油油藏埋深180m,欠压实,胶结疏松,决定用水平井割缝筛管完井。为选择割缝宽度,对岩心进行筛分析,得出大粒径砂累积重量10%所对应的砂粒直径为0.22~0.25mm,并根据1/3~2/3架桥原理得割缝宽度应为0.44~0.50mm。实际上,所有水平井割缝筛管的缝宽均修正为0.45mm。在试采期间,未发现有严重的出砂问题。经长期试采以后,缝宽设计还可进一步优化。     

基于正交试验的割缝筛管冲蚀磨损分析

为了探讨割缝筛管的冲蚀磨损情况,采用有限元法分析了生产压差、粒度水平、含砂水平及动力黏度等因素对割缝筛管冲蚀的影响程度,通过正交试验确定了各因素影响割缝筛管的主次顺序。分析结果表明:在一定的生产环境下,筛管缝道入口处流速最大,在入口处呈现一定半径圆弧的趋势增大,于缝隙处发生最大冲蚀率,正对来流方向的区域冲蚀严重;正交试验法确定的主次因素为含砂水平>粒度水平>动力黏度>生产压差,使割缝冲蚀最小的最佳组合方案为生产压差3 MPa,动力黏度0.05 Pa·s,粒度0.21 mm,含砂体积分数1%。所得结论可为筛管的结构设计与精度选择提供依据。     

特超稠油油藏完井固井开发新工艺

随着油田的开发,特超稠油油藏开发已经成为提高采收率和稳产的重要措施。在国内特超稠油开发没有成熟的开 发方式和配套技术的情况下,根据坨826 区块特超稠油的区块特征,在水平井套管射孔完井的基础上,应用了水平井精密滤砂 管防砂完井、筛管顶部注水泥以及配套的砾石充填防砂和注采一体化等新技术,避免了水泥浆对油层的污染,延长了油井寿命, 降低了热采热损失,提高了采收率,为特超稠油的有效开发开辟了新的途径。     

哈萨克斯坦S油田浅层水平井完井工艺

为了提高哈萨克斯坦S油田单井产量,开展了水平井完井工艺研究。利用Joshi公式计算不同水平井段长度下的油井产能变化趋势,优选了水平井段长度范围;利用出砂量、储层的声波时差数据、孔隙度等参数,综合评价了水平井井眼稳定性,认为S油田水平井必须采用适度防砂工艺;通过分析储层温度、黏土含量等因素和现有水平井防砂完井方式现状,认为S油田水平井不适合采用化学防砂方法,只能采用割缝筛管防砂方法;结合S油田代表性井的砂样粒度分布分析结果,对筛管缝宽进行优化设计,确定最终筛管缝宽值为0.6 mm。设计的水平井完井工艺在S油田进行了4口井的现场应用,其中S-431H和S-432H水平井产量达到垂直井的2.5~3倍,S-614H和S-615H水平井产量达到同油田垂直井的8~10倍,取得良好的增产效果。     

新疆风城油田稠油热采高温封堵剂研究与现场试验

新疆风城油田稠油热采过程中容易发生蒸汽地下窜流和地表汽窜,严重影响产能水平,还会造成地面污染。针对这些问题,开展了稠油热采高温封堵剂研究。以苯酚、甲醛为主要原料,有机胺为催化剂,合成了油溶性酚醛树脂OSR,并与环氧树脂、有机硅偶联剂、稀释剂等复配,研制了新型酚醛环氧树脂类高温封堵剂HTD。在实验室模拟稠油油藏条件,将HTD与一定粒径的石英砂混合充填、压实、高温养护,进行了高温成胶固化试验,评价了高温固化性能、耐温性能及高温封堵性能等,并在3口井进行了现场试验。室内试验得出,HTD的抗温能力可达300 ℃以上,在温度高于180 ℃时与石英砂固结体的抗压强度高于12 MPa,在220～300 ℃条件下对高渗透率岩心的封堵率高于99.5%,突破压力梯度大于35 MPa/m;现场试验后,封堵了蒸汽窜流通道,试验区恢复了正常蒸汽吞吐生产,注汽压力3.5～5.5 MPa,试验两年后,产油水平提升至62.12 t/d,平均日增油22.7 t,取得了良好的经济效益。研究结果表明,HTD具有优良的耐温性能和封堵性能,可有效封堵蒸汽地下窜流和地表汽窜通道,增大蒸汽波及体积,提高油井产能,且有效期长,具有很好的应用价值。      

渤海油田稠油水平井防砂筛管耐温能力的确定

渤海油田热采水平井防砂筛管选型时参考的耐温能力未考虑井况的影响,导致部分热采水平井选用的防砂筛管不能满足注热要求而发生破坏。为此,在分析稠油热采水平井防砂筛管注热时受力的基础上,综合考虑弯曲应力与热应力对防砂筛管破坏的影响,给出了稠油热采水平井防砂筛管耐温能力的数值模拟计算方法。利用该方法计算了渤海油田6口热采水平井防砂筛管的耐温能力,分析了单位狗腿严重度下星孔、金属网布和桥式复合3种防砂筛管的耐温能力降低幅度。研究发现:考虑弯曲应力计算出的耐温能力与现场实际较吻合;单位狗腿严重度下星孔、金属网布和桥式复合3种防砂筛管耐温能力降低6~16℃;单位狗腿严重度下防砂筛管耐温能力的降低幅度随防砂筛管径向尺寸增大而增大;防砂筛管基管钢级越高,耐温能力降低幅度越小,且钢级对耐温能力降低幅度的影响程度大于径向尺寸;TP110H和BG110H钢级的金属网布或桥式复合防砂筛管具有较高的耐温能力,能满足渤海油田热采水平井的注热要求。研究结果表明,稠油热采水平井选择防砂筛管时,应考虑弯曲应力对防砂筛管耐温能力的影响,否则会导致防砂失效,影响稠油热采开发效果。      

膨胀筛管防砂技术研究

膨胀筛管技术是一种新兴的防砂技术,介绍了大通径膨胀筛管悬挂器、带有割缝的膨胀螺纹及具有变径功能的膨胀工具等膨胀筛管的几个关键技术。大通径膨胀筛管悬挂器能够确保变径膨胀工具的顺利下入,带有割缝的螺纹膨胀后与筛管本体具有一样大小的内径,变径膨胀工具使得膨胀筛管可以紧贴井壁,减少砂粒的运移和冲蚀。膨胀筛管技术在两口套损井中的防砂应用表明,在满足选井条件的情况下,采用膨胀筛管可以获得较好的生产效果,筛管膨胀后紧贴套管内壁,膨胀后筛管内径比普通筛管内径大,有利于增大泄油面积,提高油井产量。