绕丝筛管挤压砾石充填防砂技术
浅层稠油井挤压砾石充填防砂技术应用研究
浅层稠油井挤压砾石充填防砂技术应用研究吴 军,阮林华,许 建(新疆油田公司重油开发公司,新疆克拉玛依 834000) 摘 要:克拉玛依六、九区稠油区块属砂岩油藏,该类油藏油层埋藏浅,胶结疏松,易出砂。
目前六、九区有近450口严重出砂的油井。
该类井由于出砂严重,导致油井减、停产和产生大量的修井费用,对整个油田的高效开采造成了严重影响。
根据六、九区油井生产特点,通过对挤压砾石充填防砂技术的研究与工艺优化,对2口出砂严重井进行了挤压砾石充填防砂应用试验,应用效果表明该工艺具有防砂效果好,有效期长的特点,能够达到改造油层、防砂增产的目的,为大量出砂破坏油层结构的油井治理提供了有效的方法。
关键词:浅层稠油;严重出砂井;挤压砾石充填;工艺优化 中图分类号:T E 358+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0117—03 克拉玛依六、九区稠油区块属砂岩油藏,该类油藏油层埋藏浅,胶结疏松,易出砂。
油层平均中部埋藏深度260m,油层有效厚度5～20m 。
目前出砂井占到开油井的27%,严重出砂井有近450口。
该类井由于出砂严重,导致油井减、停产和产生大量的修井费用,对整个油田的高效开采造成了严重影响。
而采用的化学防砂和机械管柱防砂效果差,有效期短,不能满足油田高效生产的需要。
为提高油田开发效果,同时为寻找该类油井长效的治理方式,通过挤压砾石充填防砂达到改造油层,改善油层近井地带导流能力,达到防砂增产的目的。
1 挤压砾石充填工艺技术简介利用挤压充填工具将绕丝筛管对准油层并悬挂、锚定、密封,然后打开充填通道,用大排量高砂比携砂液将地层和井筒用石英砂一次充填压实,形成连续稳定的高强度高渗透性砂体,阻止地层砂向井筒运移。
通过挤压砾石充填防砂达到改造油层,改善油层近井地带导流能力,达到防砂增产的目的。
2 挤压砾石充填传统工艺设计对六、九区生产的适应性分析传统设计中采用31/2"绕丝筛管,内径76mm;而六、九区广泛采用的56mm 和44mm 管式泵接箍外径为89mm,因此,按照传统设计,井下泵只能位于空心桥塞上方。
挤压砾石充填防砂工艺
辛 68 块 61.5 213 19.6 6.1 100 936 27.9 8.9
四、工艺管柱
一次管柱砾石充填防砂工艺管柱
一次管柱砾石充填防砂工艺
采用不同孔径炮眼压降与单孔产量关系
1
压降（MPa）
0.75
10mm
12mm
0.5
14mm
18mm
0.25
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
单孔产量（m 3 /d）
不同渗透率充填层的炮眼压降与产能关系
10
压降P（MPa）
8
120μm2
40μm2
6
15μm2
4
5μm2
2
0
0
1 单孔产量2Q（m 3 /d）3
解堵剂使用前后岩心渗透率变化
层号
S26 S27
使用前 （μm2）
1.14 1.65
使用后（μm2）
A
B
C
1.58
1.67
1.61
2.44
2.35
2.42
污染岩心经处理后渗透率恢复到80%以上
(二)炮眼充填层理论应用
1、炮眼压降数学模型
dp Q Q 2
dx
A
原油乳化 胶质沉淀
岩心渗透率变化比较结果
岩心
原始渗透率 （μm2)
测定渗透率 （μm2)
S26
2.047
1.14
S27
2.940
1.65
岩心污染后渗透率下降幅度较大，下降 率达40%-50%。
解堵剂配方
解堵剂 A B C
配方组成 污水+HCL+KBG+BG-02+柠檬酸+甲醛+D1112H 污水+HCL+HF+BG-02+柠檬酸+甲醛+D1112H 污水+BG-02+NH4CL+甲醛+D1112H
濮城油田绕丝筛管充填防砂技术的应用
濮城油田绕丝筛管充填防砂技术的应用摘要：濮城油田开发已进入中后期，地层出砂严重，致使采油井检泵周期缩短，激光割缝筛管、双层筛管、防砂泵、防砂气锚等简单的机械防砂技术，已不能满足出砂严重井的防砂要求，为此针对地层出砂严重的井我们应用了绕丝筛充填防砂工艺，此技术工艺简单，成本低，有效期长，经过采油井现场应用，经济效益显著。
关键词：濮城油田出砂机械防砂绕丝筛管充填防砂一、前言濮城油田开发进入中后期，随着开发程度的不断深入，油藏开采压差的增大，由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油气井出砂越来越严重，出砂油气井砂子随油流携带上升出井，砂上升的过程中会磨损抽油设备，致使产液量下降，泵效降低。
油气井出砂后一部分砂子沉积井中形成砂堵，增加油流阻力，降低油井产量，砂堵严重的井，砂柱可达百米以上高度，将油井堵死，使油井减产甚至停产。
为解决濮城油田采油井出砂严重的问题，我们研究应用了绕丝筛充填防砂工艺技术。
二、油气水井出砂机理地层是否出砂取决于颗粒的胶结程度—地层强度。
一般说来，地层应力超过过地层强度就可能出砂。
出砂影响因素很多，主要分为两大类：1、先天因素：指砂岩地层的地质条件，如胶结物含量及分布，胶结类型，成岩压实作用，地质年代等。
濮城油田地层流体粘度大，携带力强、油层胶结物类型以疏松的接触式及接触—孔隙式为主，孔隙度为16.9%—31.5%，泥质含量2%—20%，泥质中含有遇水易膨胀的蒙脱石，遇水变得松散，降低胶结性，因此，油井开发初期即出砂，进入注水开发后出砂日趋严重。
2、开发因素：1）采液速度突然发生变化或采油速度过高；2）低质量（指对地层伤害严重）和频繁的修井作业；3）不合理的生产及作业措施造成油层伤害；4）地层压力持续下降，油井含水上升；5）开发中、后期油井提液，加剧了对颗粒的冲刷，泥质胶结的地层防膨措施不当。
因此，随着开采时间的延长，地层结构破坏也就越严重，出砂也随之越来越严重。
三、油气水井出砂危害濮城油田开发进入中后期，出砂危害日见明显，使井下情况愈加复杂。
绕丝管高压充填防砂工艺存在的问题及对策
绕丝管高压充填防砂工艺存在的问题及对策摘要：目前，绕丝高压充填防砂工艺是孤岛油田常用的、效果最好的防砂工艺。
该工艺在孤岛油田应用以来，取得较好效果，提高了防砂成功率，有效降低了作业成本。
但部分绕丝防砂井有效期短，远远低于理论有效期。
本文对绕丝防砂失效原因进行了系统分析，指出了绕丝失效原因，提出了防治措施，对绕丝防砂工艺的应用有一定指导意义。
关键词：防砂绕丝油井工艺失效原因对策1 前言绕丝防砂工艺已成为孤岛油田主要防砂工艺，2012年孤岛采油厂作业（东区）防砂防砂施工120口，采用一绕丝防砂的有112口，防砂一次成功率达到93.3%，远远高于其它防砂方法，绕丝防砂工艺还具有防砂成本低的优点。
从理论上讲，绕丝防砂工艺有效期可以达到8--10年，但孤岛油田多数井没有达到理论上的有效期，表现在绕丝更换频繁，换绕丝工作量还较大。
绕丝失效主要表现在油井供液变差，即使地层能量充足，但油井产量却较低，动液面下降，不得不拔出绕丝重新防砂。
绕丝井供液变差又分两种情况：（1）绕丝防砂后开抽液量达不到作业前正常生产液量，这种情况在绕丝高压充填推广初期较多，据’统计2012年1-8月，作业（东区）施工的绕丝防砂井有6口完井后供液变差，由于作业前油井产量较高，但防砂后液量达不到修前液量，说明充填过程对油井供液能力产生了影响，只能从施工过程中找问题。
刮管洗井工序不合格，高压充填参数掌握不好，油层污染等都能产生上述结果，所以只要通过加强作业质量控制，提高充填质量，这类问题可以避免。
（2）高压充填后油井初期生产正常，但在不长的时间内。
产液量下降，液面下降，供液能力变差。
据统计，2012年，采用绕丝防砂后油井动液面平均下降200米，部分井产量逐渐降低，直到供液不足，本文主要对这类问题进行分析讨论。
2 绕丝管高压充填防砂工艺存在的问题与对策绕丝筛管下入井内，正对油层部位，再通过高压大排量携砂液把充填砂带入地层，在地层及油套环形空间形成连续的充填砂体，绕丝筛管把充填砂挡住，充填砂体把石英砂挡住，这就是绕丝防砂机理。
绕丝筛管高压充填防砂技术
３工 艺应 用 的选 井条 件 １ 、地层 出粉 细砂 严 重， 成化 学 防砂 无效 ， 造 而机 械 防砂又 容 易堵塞 的 油
井。 ２ 井 筒 附近 油层 堵 塞 ， 成 供 液 能力 变 差产 量 低 的油 井 。 、 造 ３ 由于 受配 套 设备 施 工 能力 有 限 （ 、 如施 工排 量 只能 达 到 １ ５ １ ６ ３ ．—．ｍ／ ｍｎ， ｉ ） 因此 使用 该工 艺选 井 时 防砂井 段 不易 过长 （ 般 ３ ５ 果最好 ） 一 — ｍ效 。
流体通过高渗的充填砂体时其流压梯度就大大降低， 从而缓解甚至避免油层骨 架 的进一 步破 坏， 缓解 出砂趋 势和 程度 。同 时高压 充填 又 可， 避免 上 履地 层 坍塌 出砂 。
２ 、增产 机理 （） 近井 地 带油层 的渗透 性 １ 提高
少 。
式 中 ： 一 为地层 充 填半 径， Ｒ 一般 取 ０ ６ ３ ， ．— ｍ Ｈ 一 为射 孔油 层厚 度， 中 ～ 为地层 充 填系 数 ， 一般 取 ０ ３ ０ ５ 。 ． — ． ｍ ４、配 套 工 具 及防 砂 管 柱设 计 高压 充填 防砂 工艺 管柱 配套 工具 设计 主要应 用 了 Ｐ Ｓ Ｆ 型系 列封 隔充 填一 体化 工 具 。该 工具 结 构 简单 、性 能 稳 定可 靠 、 操作 简 便，具 备 良好 的 适用
应用技术
啊 ｌ
绕丝筛 管高 压充填 防砂技 术
胡 世 东 ｌ ， ｚ
（ ． 南石 油大 学工 程硕 士 ： ２ 胜利 油 田鲁 明公 司） １西 ．
［ 摘 要］ 本文 主要 针对 疏 松砂 岩 油 层容 易 出砂 ， 致 油井 停产 的 问题 ， 进 了高压 充 填 防砂 工 艺， 导 引 阐述 了该 工 艺的 防砂 机 理 、增 产 机理 、工 艺 技术 参数 的设计 ， 以及 配套 防砂 工具 的原理 和 防砂 管柱 的设计 ， 定 了该 工 艺的基 本 原理， 过对 防砂 工艺 筛管 高压 充填 防砂 应用 情况 进行 分析 ， 出下 步整 改方 向， 确 通 提 进一
绕丝筛管砾石充填防砂
绕丝筛管砾石充填防砂砾石充填（gravel pack）防砂是应用最早，也是应用最广泛的机械防砂方法。
常用的砾石充填方式有两种：一是用于裸眼完井的裸眼砾石充填；二是用于射孔完井的套管内砾石充填。
裸眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果好，有效期长，对油层产能影响小。
常用于油井先期防砂，工艺较复杂，且对油层结构要求具有一定强度，对油层条件要求高(如厚度大、无气、水夹层的单一油层)。
其它情况则采用套管射孔完井后，再进行套管内砾石充填。
砾石充填防砂的施工设计应符合三条基本原则：一是注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和工艺步骤，以达到阻止油层出砂的目的；二是采用先进的工艺技术，最大限度地减少其对油井产能的影响；三是注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率，降低成本。
防砂设计要形成一套完整的程序，有利于方案的系统化和规范化，从而提高施工设计的质量。
一般程序为：充填方式选择－>地层预处理设计－>砾石设计－>防砂管柱设计－>携砂液设计－>施工工艺设计。
1) 充填方式选择根据防砂油层、油井的特点和设计原则，结合完井类型选择合适的砾石充填方式。
2）地层预处理设计根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况，确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施，同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。
这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。
3）砾石设计砾石设计主要包括确定砾石尺寸、砾石质量控制和砾石用量。
（l）砾石尺寸选择通过筛析实验取得防砂井油层砂样粒度中值d50后，根据计算公式求得所需用的砾石尺寸，即砾石的粒度中值D50。
目前普遍采用Saucier公式D50＝(5～6) d50该公式是在大量实验基础上得到的，实验测得的砾／砂粒径比与渗透率的关系曲线如图8－6所示。
图8－7为砾石挡砂机理示意图，图中(a)表示D50／d50＜6时，砾石与油层砂界面清楚，砾石挡住了油层砂，油气井无砂生产；图中(b)表示6＜D50／d50＜14时，油层砂部分侵入砾石充填层，造成砾／砂互混，砾石区渗透率下降，尽管油气井不出砂，但产量下降；图中(c)表示D50／d50＞14时，油层砂可以自由通过砾石充填层，防砂无效。
常用防砂工艺及选井条件
二、化学防砂技术
1、水带干灰砂防砂技术（水防） 2、树脂涂敷砂防砂技术（涂防） 3、高分子聚合物抑砂技术（固砂） 4、HY化学防砂技术
1、水带干灰砂防砂技术（水防）
原理：以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例在地面搅拌均匀，用 携砂液携至井下挤入套管外已出砂地层，凝固后形成具有一定强度和渗透性的 人工井壁，防止地层出砂。
绕丝筛管
充填砾石 绕丝筛管
充填前后砾石渗透率之比
充填砾石及筛管尺寸选择
1
0.8
砾石绝对
0.6 渗透率太 理
低
0.4
想 的 粒
径
0.2
比
地层砂侵导致 充填体渗透率 急剧下降
地层砂可以 自由通过
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
砾石与地层砂粒度中值之比
砾石的质量要求：
超大或过小尺寸的颗粒含量不得超过砾石 总质量的2%； 砾石的圆、球度不低于0.6； 在标准土酸中的酸溶度小于1%； 砾石试样水浊度不大于50度； 显微镜观察不能发现两个或两个以上的颗 粒结晶快； 抗破碎试验产生的细颗粒砂质量应符合要 求。
3、生产压差过大导致作用在涂料砂层的剪切应力大而破坏人工井壁，因 此对于涂防井在后期的生产中必须严格控制压差生产。
3、高分子聚合物抑砂（简称抑砂或固砂）技术
A、抑砂机理
水介质中的粘土和砂岩表面均带负电 荷，阳离子聚丙烯酰胺通过其聚合物长 链上的阳离子与砂岩和粘土颗粒带负电 荷的表面相互作用，长链聚合物可以与 多个粘土或粉砂颗粒相互作用而把它们 连接在一起，使颗粒间引力增加，从而 起到很好的砂岩稳定作用。
高分子聚合物分子链 大、小颗粒地层砂
高分子聚合物抑砂示意图
底部挤压充填防砂技术在孤东油田应用
浅谈底部挤压充填防砂技术在孤东油田的应用摘要：通过对孤东油田开发后期，绕丝挤压充填防砂工艺在生产层位多、层间间距大以及大厚度油层井应用存在问题分析，提出了底部挤压充填防砂工艺对发挥多层井的各层潜能，通过现场应用见到了良好效果，达到了提高单井产量，降本增效目的。
关键词：防砂绕丝管底部充填abstract: based on the gudong late stage of oilfield development around the wire extruding filling sand control technology in the production of more than a between layers, the distance between the thickness and big oil wells application problems are analyzed, and the bottom extrusion process of sand control filling play multiplayer well of the layers of potential, and through the field application meet good effect, and enhanced the single well production, reducing efficiency purpose.keywords: sand control around the bottom of the fiber tube filling中图分类号：te34文献标识码：a 文章编号：孤东油田是国内著名的出砂油田，主力油层馆陶组含油层系形成于上第三纪的河流沉积，其埋藏浅，泥质含量高，胶结疏松及油稠等因素造成了油层出砂严重，防砂治砂一直是井下作业生产的一项主要任务，从开发初期到目前采用机械、化学几十种的防砂方法，通过多年的摸索论证，绕丝管砾石充填防砂方法对孤东油田地层类型较适应而被目前广泛采用。
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绕丝筛管挤压砾石充填防砂技术
工艺原理：在井眼内（裸眼或套管内）正对出砂地层下入金属全焊接绕丝筛管，然后泵入砾石砂浆于筛管和井眼环空，通过多级过滤屏障，保证油流沿充填体内多孔系统经过筛管被源源不断地举升至地面，而地层砂则被控制在地层内，确保油井正常生产。
技术特点：具有成功率高，有效期长，适应性强，防砂效果好，油井产量高等优点，而且不受井段长短、井底温度和压力等条件限制。
适用范围：可用于单层、多层的直井、斜井、水平井防砂。
下入充填反洗丢手座封留井图防砂管柱结构及施工步骤示意图
二、技术特点
优点：
（1）施工成功率高，达80~95％；
（2）方法可靠，有效期3~10年；
（3）适应性强，可通过砾石防不同直径的地层砂，可用于单层、多层的直井、斜井、水平井防砂；
（4）对油层伤害小，渗流面积大，油井产油指数高。
（5）可用于严重出砂井坍塌油层地应力的恢复和油井复产。
缺点：
（1）施工复杂，车组动用多；
（2）费用高，单井实施费用最低15万；
（3）不适用于细粉砂地层防砂。
三、选井条件
1、7"井眼井，无套变；
2、多油层井油层跨度不超过20米；
3、具有一定产能，日产油3吨以上；
4、累计冲砂厚度高、出砂量大的生产井。
四、要求提供以下数据：
1、单井储量
2、油层厚度及跨度
3、完钻井深
4、冲砂次数、冲砂厚度
5、日均产油量
6、检泵周期。