筛管挡砂性能评价试验装置研制与应用

针对目前国内筛管挡砂粒径的选择主要依靠经验,挡砂性能评价无有效方法的情况,研制了一种滤砂管挡砂性能评价试验装置.利用该装置可以对不同规格的滤砂管的挡砂性能进行评价,优选出合适的挡砂粒径,提高滤砂管的防砂成功率.现场应用表明,利用该试验装置优选出的筛管,其防砂成功率达到了100％.该装置的研制成功为滤砂管的大规模推广应用提供了技术支持.     

精密复合滤砂管防砂完井技术

为了提高防砂效果,解决过高的生产压差带来的底水锥进以及完井管柱冲蚀破坏等系列问题,研制了精密复合滤砂管,并形成相应的配套防砂工艺技术。该滤砂管主要由中心基管、不锈钢网过滤层、外保护管3部分组成,其防砂能力强,效果好,施工简便,特别适合出砂严重、底水锥进的水平井防砂。改进后的酸洗工艺技术,可有效清洗近井地带的泥饼及其它污染物,改善了井筒附近的油层渗透率。     

泡沫金属防砂筛管性能评价试验

常用的机械式筛管在防砂应用中易产生筛管堵塞和冲蚀刺漏破坏。为此,研制了泡沫金属防砂筛管。为综合评价泡沫金属筛管的防砂性能,利用防砂试验平台对筛管开展了挡砂性能试验、耐压强度试验和抗冲蚀能力试验,并与海上目前常用的其他类型筛管开展了对比试验。试验结果表明:泡沫金属筛管具有良好的挡砂效果,过流与抗堵塞能力优异,抗冲蚀能力是其他类型筛管的2～3倍,抗内外压强度指标超出海油应用标准,特别适合海上"三高"油气田高效开发的要求。泡沫金属防砂筛管实现了新材料行业与油田开发防砂领域相结合的技术创新,具有良好的市场应用前景。     

水平井裸眼砾石充填模拟防砂设备研制与评价

滤砂管性能评价试验装置包括模拟系统、循环系统、测量系统三部分。通过这套设备可以进行不同防砂方式下的防砂效果模拟试验,确保防砂效果,评价防砂筛管的优缺点及适用性,优选防砂管管型及相关参数,优选充填防砂砾石尺寸等。     

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。     

水平井热采高强度耐冲蚀筛管的研制及应用

为了提高稠油水平井热采的稳产效果,延长防砂有效期,研制了水平井热采高强度耐冲蚀筛管。该筛管采用中心管、网式挡砂装置、绕丝自洁过滤装置和冲压式外保护过滤装置4层结构设计,具有较强的耐冲蚀、耐腐蚀、耐高温、抗冲刷和抗堵塞性能。现场120多口井的应用结果表明,该筛管一次性施工成功率100%,使用寿命长,最早施工的井已连续生产938 d,提高了油井利用率,增加了产量,降低了生产成本,很好地满足了热采水平井注汽热采和防砂要求。     

实尺寸防砂筛管防砂效果检测系统的研制与试验

为满足油气田完井防砂需求,评价防砂筛管的挡砂性能,研制了一套实尺寸防砂筛管防砂效果检测系统。该系统设计主要考虑了钻完井井筒尺寸、完井方式、井型类别和储层温度等因素,可针对不同的储层类型和特点,评价优选出适合的完井防砂方式。采用该系统开展了针对海上某油田防砂完井筛管挡砂效果的试验研究。试验结果表明:该系统可以提高防砂的成功率,大大延长油井生产周期,满足油田高产、稳产的需求。实尺寸防砂筛管防砂效果检测系统的研制成功,可推动完井防砂工艺的完善和发展,具有非常重要的现实意义。     

膨胀筛管的研制及现场试验

疏松砂岩防砂一直是油田开发中的难题。传统的防砂管都有其弱点,不仅容易发生井眼坍塌使筛管损坏,还增加了流体进入管内的流动阻力从而减少了产量;膨胀筛管技术具有大通径的特点,膨胀后可紧贴在井壁上,不仅增加了筛管的表面积,降低了筛网内外的压降从而提高了产量,而且也减少了砂粒运移和对筛管的冲蚀损坏。为了解决疏松岩防砂的难题,胜利油田研制出了膨胀筛管及膨胀螺纹、膨胀悬挂器、变径膨胀工具等附属工具。膨胀筛管采用内层为基管、中间层为多层滤砂网、外层为膨胀保护外套的3层结构设计,其中基管采用J55钢管及15CrMo钢管,膨胀保护外套、多层滤砂网均采用316L不锈钢材料。地面试验及井下模拟试验的结果表明,膨胀后筛管的抗挤毁性能、轴向抗拉性能、轴向抗压性能均满足现场使用要求。膨胀筛管在胜利油田GDN32-05井和GDD15-01井2口井的现场试验结果表明,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。      

热采筛管防砂模拟实验装置的研制与应用

为了解决稠油热采井在开采过程中容易出砂、防砂难度大等问题,在综合考虑油田储层砂粒度特性、流体黏度特性及现场油井生产压力和温度等因素的基础上,研制了一套热采筛管防砂模拟实验装置。该装置可针对机械防砂方式的技术特点,进行全尺寸室内模拟实验,通过测试分析防砂筛管性能优缺点,为防砂方式优选及防砂参数优化设计提供依据。根据稠油油田的实际特点,进行了针对性的室内模拟实验,实验结果为稠油热采井提供了合理的完井方式及防砂参数,现场应用也取得了良好的效果。     

双瓣单流阀用于连续管拖动压裂的试验与评价

为解决连续管拖动压裂过程中环空混砂液进入连续管,造成喷嘴砂堵、油管意外损伤以及开裂引起的能量外泄问题,以双瓣单流阀为对象,对内防喷工具进行深入研究。通过室内试验,采用Φ38.1 mm连续管带Φ60.3 mm单流阀,模拟与实际相近的射孔流速,验证单流阀在连续管喷射过程中的抗冲蚀性能;在现场条件下,采用Φ50.8 mm连续管带Φ73.0 mm单流阀,验证单流阀的抗冲蚀性能,并进行评价。试验结果表明:双瓣单流阀阀内结构均满足抗冲蚀要求;冲蚀后的单流阀反向密封性能良好,可防止环空混砂液进入油管而造成喷嘴堵塞;可有效防止因油管意外损伤和开裂造成的能量外泄,降低井控风险。因此,单流阀可作为内防喷工具,提高连续管拖动压裂施工的一次性成功率和本质安全性。     

泡沫金属防砂筛管研制及性能测试

海上油气田常用的防砂方式主要为独立筛管防砂和砾石充填防砂，独立筛管防砂主要用于物性较好的储层，砾石充填防砂主要用于物性较差的储层，对于物性介于中间类型的储层，独立筛管防砂失效的风险较大，砾石充填防砂又有些浪费。通过对具有三维立体结构的泡沫金属材料挡砂机理的研究，研制出了一种泡沫金属防砂筛管。通过室内性能测试和井下现场试用，证明泡沫金属筛管的挡砂性能、过流能力、耐堵塞能力和耐冲蚀性能均较好。泡沫金属防砂筛管为海上油气田的防砂提供了一种新的选择。     

浅谈防砂筛管的流通面积计算

防砂筛管的流通面积对油气井产量有很大影响，是筛管选型过程中一个重要的技术参数。从达西公式可以看到，同种类型的筛管，其流通面积越大，意味着流体的通道就越大，在其它条件相同的情况下，产量就越高；同时在配产一定的情况下，流通面积增大有助于减少生产压差，生产压差的减小有助于提高井底工具的使用时间，保证油井的平稳生产。目前油气井使用的防砂筛管有很多种类，如绕丝筛管、割缝筛管、金属棉筛管、金属网布筛管及金属烧结毡筛管等。绕丝筛管、割缝筛管的流通面积计算方法比较成熟，对其它类型的筛管，还存在着不同的理解。根据不同筛管的特点、尝试论述清楚各种筛管的流通面积的计算方法。     

高压砾石充填防砂工艺参数优化设计

高压一次充填是目前对严重出砂油气井十分有效的防砂工艺措施。砾石尺寸、携砂比、充填排量、携砂液黏度、筛管参数等是高压砾石充填施工过程中影响施工成败和防砂效果的主要因素。为了优化施工参数,改善施工效果,首先分析和研究了地层砂侵入砾石层的特性和砾石层压降计算方法,评价其挡砂效果和对产能的影响,建立了砾石尺寸综合评价方法,用来优选最佳砾石尺寸。以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,建立了给定携砂比、携砂液黏度条件下的最小临界排量计算方法,可用来对施工参数进行组合优化设计。最后研究了绕丝筛管尺寸和管柱结构的设计,提出了一套高压砾石充填施工参数优化设计理论与方法。设计结果满足防砂基本要求并达到优化目的,防砂施工效果良好。     

金属棉优质筛管适度防砂实验研究及应用

利用优质筛管适度防砂,可改善储层物性,防止防砂层堵塞,提高产能。使用自行研制的出砂模拟实验装置,测定了不同类型筛管在不同防砂精度条件下的流量、压降、油中含砂量（出砂量）等参数,分析了筛管堵塞机理,以及金属棉优质筛管防砂参数对生产压差的影响规律。研究结果表明：生产过程中油井间歇性出砂时,金属棉过滤介质能够在外力作用下发生位移变形,表面形成的低渗砂层也会发生变化,堵塞状态会受到一定程度的破坏;所以抗堵塞能力优于其他类型的优质筛管。相同挡砂精度条件下,金属棉优质筛管的堵塞压力比其他类型优质筛管低70%左右。     

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。      

折皱式防砂筛管过流性能测试及评价方法

常规防砂方法在复杂生产条件下极易被储层砂堵塞,从而显著降低其过流性能,为此,研制了折皱式(ZZS)防砂筛管。通过设计开展物模评价试验,将现场典型应用井位生产数据与常规筛管进行对比,论证了ZZS筛管在不同复杂生产条件下的过流性能。试验结果表明:新型折皱式防砂筛管过滤面积大,其筛网材料用量为常规优质筛管的4倍以上,可在一定程度上降低筛网堵塞对过流性能的不利影响,从而有效提高井筒供液能力;在高产液量、稠油、致密砂岩、砂岩粒度不均等复杂工况下,ZZS筛管的过流性能优于金属毡筛管,更优于配合砾石充填的绕丝筛管。研究结果可以为油田区块新型防砂技术的推广应用提供重要指导。     

南海东部疏松砂岩油藏防砂历程研究及展望

南海E油田属于典型的疏松砂岩稠油油藏,开发过程中出砂风险高。文章以E油田为例,统计了该油田采用的各种防砂方式及其效果,分析防砂失效原因和机理。防砂效果分析表明,砾石充填防砂方式的防砂效果优于优质筛管独立防砂,产量递减率也慢于简易防砂,因此砾石充填防砂更适用于E油田这种泥质含量高、疏松砂岩稠油油藏;为进一步提高油气田产量,推荐油田使用压裂充填防砂,可进一步打开地层,减小表皮系数,并有效防砂。另一方面,针对长水平井或多分支井,可推荐使用新型防砂筛管,提高防砂有效期。     

新型预充填筛管在渤海QHD32-6油田的应用

砾石充填完井作业时间长,质量控制难度大,充填效率难以保证,用于海上油田综合成本较高,工艺应用受限。研发一种新型预充填筛管,并在渤海QHD32-6油田调整井中使用。新型预充填防砂筛管是在车间充填砾石后,直接下入生产井完井防砂井段,依靠充填砾石层实现高效防砂,与传统预充填筛管相比,预充填的砾石不固结,密度低,亲油疏水,具有强自洁能力。现场使用表明:新型预充填筛管在挡砂精度、抗堵能力、下入阻力方面有显著优势,且具有部分控水功能,是可部分替代现场砾石充填防砂完井的新型防砂工具,可用于提速增效、增油控水,大位移水平井的高效防砂。     

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。