10、国内外防砂工艺技术现状及新进展课件

国内外防砂工艺技术现状及新进展江汉采油院二零一零年三月国内外防砂工艺技术现状及新进展江汉采油院二零一零年三月目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、适用性分析五、结论与建议三、防砂技术发展方向目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、已形成的防砂工艺技术已形成的防砂工艺技术机械防砂占主流（80%），压裂充填成为当前主流的化学方法

机械防砂占主流（80%），压裂充填成为当前主流的化学方法不同胶结和出砂类型，不同开发阶段，采取相应措施

四大观念的突破突破一：基础理论研究获得新突破突破二:油水井维护措施转变为防砂增产措施；突破三：单纯重视工艺转变为工艺油藏并重；突破四：单一防砂工艺转变为与其它采油工艺有效集成。四项新技术的形成新技术一：高压挤压充填防砂工艺技术

新技术二：压裂防砂工艺技术新技术三：水平井为代表的复杂结构井防砂技术新技术四：分层注水防砂一体化技术

适度防砂，求得防砂与产能平衡不同胶结和出砂类型，不同开发阶段，采取相应措施四大观念的突国外对防砂的认识独立筛管完井：表皮系数较低，初期产能高，但经常在初期大量出砂，随后，出砂量降低，但仍有间歇性大量出砂。随着含水上升，出砂量进一步上升，最终导致侧钻。膨胀式筛管完井：表皮系数较低，与裸眼砾石充填防砂效果相当，初期产能高，但水窜后膨胀筛管的性能和长期可靠性尚待改善。许多膨胀筛管井短期投产后都改为转注井，但也有持续5年不出砂的井。套管井砾石充填：完井表皮系数较高，如今，多数套管井砾石充填采用高压充填或压裂充填（采用哪种方法根据现场经验、材料和设备情况而定）。压裂防砂包括常规处理和端部脱砂（TSO）处理，可将出砂量减少到最小，甚至可防止出砂。裸眼砾石充填：表皮系数较低，能提供较好的井眼稳定性，长期产能高，比独立筛管或膨胀筛管更易稳定产量和防止地层出砂，国外公司当前倾向于选择的一种防砂方式。国外对防砂的认识独立筛管完井：表皮系数较低，初期产能高，但经国外对防砂的认识Chirag油田完井表皮系数裸眼砾石充填下套管射孔独立筛管膨胀防砂筛管井斜(层面)，度完井表皮系数BP公司在Chirag油田完井表皮系数数据。Chirag油田下套管射孔完井的表皮系数较低。独立筛管完井表皮系数也较低。然而，当含水上升时，这两种完井方法都大量出砂。膨胀式防砂筛管表皮系数较低，也能防砂，但其在发生水窜后的效果如何尚不明确。BP公司通过不断改进流体设计和作业方式公司通过不断改进流体设计和作业工艺，将裸眼砾石充填的完井表皮系数降到了接近零。裸眼砾石充填是一种得到证实的在油井产水后也能防砂的方法。由此，裸眼砾石充填技术是目前Azeri油田、Chirag油田以及Guneshli油田的基本完井方法。国外对防砂的认识Chirag油田完井表皮系数裸眼砾石充填下套目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、适用性分析五、结论与建议三、防砂技术发展方向目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、射孔防砂一体化油水井射孔防砂一体化管柱实现了射孔工艺和防砂工艺的有机结合，即利用一趟管柱首先实施射孔作业，再下放管柱实施防砂施工。该技术的应用可以缩短射孔和防砂之间的施工时间，减轻地层出砂和油层污染，减少一趟管柱。

适用条件：新井第一次射孔，且射孔井段内无闭射夹层；老井（试油井）上返补孔，且为单采、单注（单试）补孔段，射孔段内无闭射夹层；油井井筒斜度小于60℃。图1射孔防砂一体化管柱施工流程图射孔防砂一体化油水井射孔防砂一体化管柱实现了射孔防砂一体化斯伦贝谢：射孔+充填+测试一趟管柱应用井次：15口深水井射孔：大孔径最大井深：3300m孔密：<21spf最大井斜：75°方式：撞击杆/液压井滤失：400bbl/h压力：17MPa作业时间节省：37万美元射孔防砂一体化斯伦贝谢：射孔+充填+测试一趟管柱机械防砂过去十年间，国外服务公司开发了多种新型精密筛管用于独立筛管完井，以解决独立筛管常见的堵塞和磨蚀问题，尤其适用于水平井完井。目前国外应用最为广泛的主流精密筛管有：ResScreen筛管Con-slot筛管

Excluder2000筛管（贝克）

Stratapac筛管（威德福）

PoroMax筛管（哈里伯顿）

StrenSC2000筛管

MeshRite筛管（斯伦贝谢）

ESS膨胀筛管（威德福）国内近几年在引进国外精密筛管的基础上，一些油田服务公司如大港安东集团和西安集益公司等也开发出了精密微孔、PK分极控砂筛管等。机械防砂过去十年间，国外服务公司开发了多种新型机械防砂独立筛管主要用于出砂粒径均匀且以粗砂为主的地层。选用原则：D10D10/D95<10绕丝筛管：D40/D90<3，粉砂（0.44mm）<2%预充填筛管/精密筛管：3<D40/D90<5，2%<粉砂<5%机械防砂独立筛管主要用于出砂粒径均匀且以粗砂为主的地层。新型滤砂管——EXCLUDER抗冲蚀防砂筛管

EXCLUDER筛管是美国Baker公司的产品，坚固，抗损坏能力强，主要有保护罩、单层滤膜网、贝克焊接内衬管及基管，能够优化产量、延长筛管寿命，EXCLUDER筛管还具有较好的抗冲蚀能力，其结构如图2所示。主要适用于水平井、小井眼井、重复作业井，尤其是裸眼井效果更好。

图2EXCLUDER筛管结构图3外保护筛管(a)及内层滤膜网结构(b)新型滤砂管——EXCLUDER抗冲蚀防砂筛管EXC新型滤砂管——EXCLUDER抗冲蚀防砂筛管

Excluder2000有三种尺寸指标：细：

D10为100-200微米级（均匀孔隙提供高防砂效率和较大的入流面积，防砂的同时不会产生大压差）。

中：

D10为200-300微米级（优化后的编织膜允许泥浆固相返排而阻挡出砂）。

粗：

D10>300微米级（孔隙尺寸允许可能造成砂堵的极细砂通过）。粗中细新型滤砂管——EXCLUDER抗冲蚀防砂筛管Exc新型滤砂管——STRATAPACTM多层充填组合筛管

STRATAPACTM的技术核心是保尔PMM不锈钢介质。PMM复合片是由不锈钢粉末烧结成的薄片，位于不锈钢丝编织网的孔隙结构内。它把高孔隙体积的保尔PSS粉末与有特殊刚度和韧性的保尔Regimesh编织丝介质结合在一起，是一种具有韧性和抗损坏的材料，也是常规砂烧结金属或树脂胶结材料无法比拟的。优越性

PMM介质、内外泄流网和保护罩的总厚度不超过1/4in（6.35mm），OD/ID比很小，可应用于小井眼防砂，能够比常规的预充填筛管通过更大的流量。

独立的层间结构及韧性材料在有严重机械变形情况下，也不影响防砂效果。

重量较轻，具有较好的柔性和抗弯曲能力，适合于水平井及大斜度井的防砂。滤砂管渗透率高，生产压差小，产能高。

已在墨西哥湾、路易斯安那的海上，以及陆地进行了大量的现场应用，取得了良好的防砂效果。新型滤砂管——STRATAPACTM多层充填组合筛管新型滤砂管——STRATAPACTM多层充填组合筛管STRATAPAC筛管过滤层的挡砂性能介质介质尺寸（um）等量砾石尺寸PMM6040/60目（US）PMFII20/4012520/40目（US）PMFII12/24040012/20目（US）新型滤砂管——STRATAPACTM多层充填组合筛管S新型滤砂管——光纤适配筛管是斯伦贝谢公司原有标准绕丝筛管和分流筛管基础上开发的产品。具有改进的保护外套和内嵌式设计，以固定密封扁平装置及埋入的双控制线。扁平装置被固定在筛管内嵌槽内，并隔一定距离采用焊接在外套上的夹具进行固定，另外还在每一接头处采用一种特殊夹具固定。该系统能测取井筒内每隔1m的温度，能够与湿式接头精确匹配以实现层段密封，能在生产管柱下入后提供地面到筛管鞋之间（往返）控制线连续和通讯。

光纤精密筛管(左)和光纤分流筛管(右)剖视图新型滤砂管——光纤适配筛管是斯伦贝谢公司原有标准绕丝筛管和分新型滤砂管——光纤适配筛管用途·监测水平井筒温度；

·裸眼井砾石充填；

·裸眼井独立筛管完井；

·分流筛管作业。基管外径重量筛管外径护套外径偏心角度角度公差无分流管的筛管外径尺寸接近。光纤精密筛管(左)和光纤分流筛管(右)剖视图新型滤砂管——光纤适配筛管基管外径重量筛管外径护套外径偏多层滤网结构新型滤砂管——PK分级控砂筛管

分级控砂筛管由多层过滤网组成，各层过滤精度不同，外层大于内层，粗砂被外层过滤网挡住，形成一级砂桥；更细的砂将被内部过滤层过滤，形成二级砂桥，粉砂随流体产出。1具有螺旋中心孔的芯管；2内层支撑套；3底层支撑扩散层（可选）；4金属烧结毡过滤层（可选）；5中间支撑扩散层；6金属密纹网过滤层；7外保护支撑套（可选）；8端部支撑环。PK分级控砂筛管结构图结构特点：

从内到外由中心管、防砂过滤套、不锈钢外保护套等组成。中心管采用API标准套管或油管，防砂过滤套由金属丝编织方孔网、金属丝编织密纹网、金属纤维烧结毡三种材料叠加焊接而成。多层滤网结构新型滤砂管——PK分级控砂筛管分级控砂新型滤砂管——PK分级控砂筛管

现场应用：

2009年一季度，由大港采油院、工程院和安东石油技术有限公司合作开展了分级控砂筛管完井试验，在大港油田港西、港东4口井取得成功。4口井的0.04mm～0.06mm细粉砂含量达42%，且分选差，防砂投产后日产油15-35t/d，井口不含砂。新型滤砂管——PK分级控砂筛管现场应用：新型滤砂管——热溶性防砂管

机械防砂管柱存在无法进行堵水、分层开采等其它工艺措施的问题。为此胜利油田滨南采油厂研制了稠油开采用的热溶性防砂管柱。

热溶性防砂管采用高强度、高渗透性的BNDSCS-1高分子材料制成割缝防砂管(φ89和φ73mm)下入井内,对地层及套管内实施高温涂料砂充填进行防砂。注汽过程中,当油层达到一定温度后,防砂管溶解(不可逆转),高温涂料砂胶结形成挡砂屏障,达到防砂的目的。在室内对热溶性材料热力学性能试验表明，260℃下可分解为液体,过程不可逆,该液体在25℃时的粘度为0.978mPa·s(接近水)。另外，将热溶材料加工成外径80mm、内径60mm的油管,用AG25T电子万能力学试验机测定了抗拉强度，结果表明，其抗拉强度完全可以满足油田井下生产和作业的要求。新型滤砂管——热溶性防砂管机械防砂管柱存在无法进行堵混纤维砂浆充填防砂

作用机理将一定量的纤维材料（如玻璃纤维、石棉纤维、金属纤维、聚合物纤维等）混入支撑剂中，随压裂液一起挤入地层，使纤维在颗粒之间构成网络，限制支撑剂的移动，减少支撑剂之间的碰撞，达到理想的压裂充填效果。图7形成的3D网状结构示意图施工程序用地层预处理液处理目的层→挤入前置液造缝→加大砂比，用压裂液携带混有纤维的支撑剂挤入裂缝，进行充填→继续挤入携砂液，砂比降为零，顶替→压后关井。混纤维砂浆充填防砂作用机理图7形成的3D网状混纤维砂浆充填防砂

施工注意事项

▲为了使纤维能够与携砂液均匀混合，要求使用延迟胶联压裂液，延迟交联时间一般为2～3min左右。▲纤维既可以在加砂压裂的全程使用，也可以后期尾追加入；为了节约成本，一般推荐纤维尾追加入，在尾追量较低时，随着纤维尾追量的增加，防砂效果变好，当尾追量大于30%后防砂效果趋于稳定。做压裂设计时可按照PT软件形成的缝高和缝宽，计算出缝口至裂缝约40-60m段支撑剂的体积作为尾追量。现场应用

2005年孤岛油田工艺所在室内研发了纤维网络防砂剂，2005年11月进入现场，试验表明对孤岛油田粉细砂防砂具有较好的适应性,大大提高了化学防砂有效期。

我国的四川气田、长庆气田和吐哈油田等都开展了研究与应用，大大降低返排时的出砂量。混纤维砂浆充填防砂施工注意事项无筛管防砂

有限防砂/出砂管理技术是一种不采用常规防砂方式而通过监控油井压力、流量和产砂量来优化生产的操作理念。近几年，出砂管理已经全球北海和其它地区的常规油气开采中大量使用。现场应用表明，该技术几乎在所有情况下都是可行的，并且最终形成了更低的表皮系数。1、压力保持通过注水或注气保持储层压力有减少出砂，甚至实现无砂生产。“无砂产量”的数值可以通过出砂探测器确定。2、井筒结构设计避免采用大井筒实施分段措施使用割缝衬管裸眼完井无筛管防砂有限防砂/出砂管理技术1、压力保持2、井筒结构设无筛管防砂

3、优化射孔避免使用负压射孔；采用选择性或定向射孔，使炮眼远离欠稳定层段；小孔径比大孔径更加坚固；高孔密能提高开放的油流面积；4、化学固砂树脂体系：树脂注入近井疏松地层基质后发生聚合反应，树脂硬化后形成塑性材料，将砂粒粘结在一起，防止其运移。斯伦贝谢的K300就是一种呋喃树脂体系。

涂覆砂体系：在炮眼内和套管外形成一个坚固而渗透率高的人工砾石充填砂岩带，防止地层物质进入井筒。斯伦贝谢公司的SANDLOCKV涂料砂能快速在井下固化，携砂液能快速降粘，返排时间更短，用20/40目砾石，固化后能形成耐压强度20.5MPa，渗透率100D的砂岩网络。无筛管防砂3、优化射孔4、化学固砂无筛管防砂

5、压裂充填+端部脱砂通过支撑剂和砾石充填相结合的充填压裂，在地层内形成短而宽的裂缝，通过端部脱砂使缝宽进一步增大。为了提高压裂效果，国外在压裂中采用了低伤害非聚合物液体（清洁压裂液），以扩大缝宽和提高导流能力，采用了连续油管定向压裂，一趟管柱处理多层，精确造缝，减少用液量。6、支撑剂返排控制树脂涂覆支撑剂：快速返排时，防止支撑剂回流纤维网络添加剂无筛管防砂5、压裂充填+端部脱砂6、支撑剂返排控制无筛管防砂

斯伦贝谢FracTROL无筛管完井技术将射孔、固砂、压裂和支持剂返排控制等技术集成在一起。新井

射孔+固砂无筛管防砂完井压裂防砂化学剂固砂射孔防砂无筛管防砂技术新井一次完井防砂

无筛管防砂斯伦贝谢FracTROL无筛管完井技术无筛管压无筛管防砂

老井固砂+定向压裂+支撑剂返排控制·优化射孔：如果后续实施压裂的话，要根据地层应力分布，采取180°或0°向位在限定层段内射孔。·化学固砂：稳定地层和炮眼砂。

·压裂增产：利用连续油管实现CoilFRAC定点水力压裂。·返排控制：利用涂料砂、PropNET纤维添加剂控制支撑剂返排。原炮眼凝胶固砂通过固结基质压裂老井防砂作业无筛管防砂老井原炮眼凝胶固砂通过固结基质压裂无筛管防砂

筛管失效后的老井无筛管防砂作业

老井射新层后进行无筛管防砂第1步：凝胶固砂第2步：重新射孔第3步：压裂充填第1步：废弃下层第2步：射开新层第3步：压裂新层无筛管防砂筛管失效后的老井无筛管防砂作无筛管防砂

现场应用

在Valhall油田弱胶结白垩系地层，早期的砾石充填和射孔完井有效期短，于是斯伦贝谢公司对其多口套管射孔水平井实施了无筛管防砂处理，压裂中多采用了在5英尺层段内实施180°相位射孔，端部脱砂和支撑剂返排控制，取得了优秀的效果，随后该油田进行100多口井的推广应用。处理后数据显示，单井压裂增产达到150-450m3/d，且沿水平段的产出剖面更加均匀。无筛管防砂现场应用水平井防砂技术

——滤砂管

水平井防砂仍然是技术研究的难点，滤砂管是目前主要的防砂方法，水平井滤砂管防砂工艺施工周期短、成功率高，防砂综合效果好。镶嵌式金属纤维滤砂管预充填双层绕丝筛管水平井防砂技术——滤砂管水平井防砂仍然是技术研究水平井防砂技术

——滤砂管

独立筛管完井初始产能一般较好，但随着时间的推移，由于筛管局部堵塞或磨蚀，产量大大降低。金属毡滤砂管具有强度高，弹性好，渗透率高，使用方便，用液少，对地层污染小等优点。整体式金属纤维滤砂管水平井防砂技术——滤砂管独立筛管完井初始产能一般水平井防砂技术

——滤砂管

主要有两种置入方式：悬挂式和平置式水平井防砂技术——滤砂管主要有两种置入方式：悬挂水平井防砂技术

——膨胀筛管

膨胀防砂筛管大多应用于裸眼水可膨胀式筛管防砂技术平井，少数用于套管井。它将膨胀式筛管(ESS)悬挂在防砂井段，然后下入膨胀工具将筛管胀开，紧贴在井壁。2001～2002年期间，普遍采用非柔性固定锥体工具使筛管膨胀。如今，已有了柔性更好的膨胀工具（但受井眼尺寸限制）。图7膨胀式防砂筛管优点：适用于套变井，裸眼井、侧钻井。扩展后直径可增加1倍，可提供更大的流动面积。缺点：成本高，下入时间长，长期靠性欠佳（堵塞和磨蚀）。水平井防砂技术——膨胀筛管膨胀防砂筛管水平井防砂技术

——EquiFlow®流入控制装置EquiFlowICD是一种适用于疏松储藏的防砂筛管。储层内的流体通过防砂筛管流动腔，会穿越1道或多道管体，通过滑套改变筛管与流体接触的长度和改变管体内径即可重新调整入流面积，优化设计并形成所需的压降，以流体更加均匀稳定的流入筛管内。

●通过平衡完井管柱内流体流动，EquiFlowICD改善了井筒产能、生产动态和开采效率，使各层段获得了更加均匀一致的流体流动。●EquiFlowICD有助于减轻稠油井或水平井因拐点效应或水窜而引起的产水。●可与实际完井管柱配接，提高低产层/段产量，抑制高产层/段。图10EquiFlow筛管结构图固定式可调式（通过活动滑套打开或关闭部分筛管）水平井防砂技术——EquiFlow®流入控制装置水平井防砂技术

——EquiFlow®流入控制装置使用前使用后邻井资料随钻测井资料识别裂缝发育层\出水层配制管柱NEToolICD遇水膨胀封水平井防砂技术——EquiFlow®流入控制装置使用前水平井防砂技术

——EquiFlow®流入控制装置扩孔：8.5”——8.75”管柱：20段7”×8.125”ICD+17段7”×8.2”膨胀封产量：投产后2000桶/天，每段ICD产量100桶/天应用：2006年底，在挪威Troll油田已安装126井次。主要用于高渗透薄油层，最长水平井段3900m。隔离气层隔离裂缝隔离裂缝水平井防砂技术——EquiFlow®流入控制装置扩孔：水平井防砂技术

——水平井砾石充填

砾石充填能提供较好的井眼稳定性，比独立筛管更易稳定产量和防止地层出砂。国外应用较多，且认为比膨胀管更经济有效，国内在该技术上目前也取得了较大的突破。裸眼砾石充填：工艺比较经济，可选择常规筛管和分流筛管进行，且两种方式在国外都得到了成功的验证。套管井砾石充填的关键是砾石的携带以及防止砾石在水平段形成砂桥或砂丘，保证水平段上侧密实。工作介质：水和凝胶。水平井防砂技术——水平井砾石充填砾石充填能提水平井防砂技术

——水平井砾石充填

常规筛管充填：井眼必须由有效的滤饼密封以减少滤失。使用低粘流体（盐水）进行砾石充填。砾石先以α波（1～5）向水平段端部移动。如果形成桥堵或到达端部后，就以β波（6～10）向跟部移动。优点：经济，占井时间短。缺点：充填不完全，现场需要经验丰富的专家监督。跟部砂浆套管β波筛管井壁端部光管砾石砂丘α波裸眼滤饼筛管冲管砾石井壁水力充填典型地面处理压力曲线时间min前置液地面泵压psi加砂驱替α波到达端部β波环空填实冲管水平井防砂技术——水平井砾石充填常规筛管充填：井眼必须水平井防砂技术

——水平井砾石充填

壳牌石油开发公司对QWSB-53井进行了完井，在裸眼中下入294m（或32个接头）不带扶正器的筛管。地面控制井下安全阀95/8in套管裸眼截面套管截面7in衬管跟部砾石7in衬管6.184in294m的绕丝筛管端部裸眼井底部2868m处4.5in砾石充填封隔器3.958in2.875in油管2.441inFIV地层隔离阀7in衬管砾石充填封隔器位于井深2522m处6in裸眼4.45in筛管4in中心管3.548in2.875in套管2.441in斯伦贝谢对QWSB-53井进行了砾石充填，砾石充填以0.56、0.48、0.4和0.16m3/min排量注入。在α波时约有75%的砾石沉积，25%的砾石在β波沉积。时间，分钟QWSB-53裸眼砾石充填压力psiα波β波注入压力含砂量注入速度含砂量lbm/gal注入速度bbl/min12%的氯化钾盐水

泵入6123kg砾石

初期原油产量为517m3/d

水平井防砂技术——水平井砾石充填壳牌石油开发公司对QWS水平井防砂技术

——水平井砾石充填

分流筛管充填：对滤饼没有依赖性。如果环空堵塞，泵压升高，砂浆会转向分流管，绕过桥堵段。施工采用高粘携砂液和高砂比(48～960kg/m3)。优点：成功率高，对滤饼依赖性小。缺点：分流管受到了筛管尺寸的限制。跟部套管砂浆分流管喷嘴井壁冲管光管砾石筛管裸眼滤饼端部

保护罩分流管筛管典型泵压曲线到达端部α波环空填实前置液加砂驱替阶段分流，压力升高砾石形成时间：分钟min地面压力保护罩输送管充填管井壁砾石喷嘴中心管筛管水平井防砂技术——水平井砾石充填分流筛管充填：对滤饼没水平井防砂技术

——水平井砾石充填

ALLPAC:砾石充填。同心或偏心。分流管1”×0.5”，喷嘴尺寸0.25”(6.4mm)，每个分流管排量：<2桶/分

ALLFRAC:压裂充填。同心或偏心。分流管1”×0.75”，喷嘴尺寸0.375”(9.5mm)，每个分流管排量：<8桶/分斯伦贝谢直井/斜井用分流筛管水平井防砂技术——水平井砾石充填ALLPAC:砾水平井防砂技术

——水平井砾石充填

ALLPAC:水平井砾石充填。偏心。传送管1”×0.75”，分流管1”×0.5”，喷嘴尺寸0.25”(9.5mm)。保护外套。斯伦贝谢水平井用分流筛管水平井防砂技术——水平井砾石充填ALLPAC:水平井砾水平井防砂技术

——水平井砾石充填

斯伦贝谢水平井用分流筛管规格基管尺寸筛管外径总管外径1型总管外径2型水平井防砂技术——水平井砾石充填斯伦贝谢水平井用分流水平井防砂技术

——水平井砾石充填

QUANTUM砾石充填封隔器位于6875m处504m的AllPAC筛管油层95/8in套管位于6969m处井斜84°裸眼段尾部7481m输送管喷嘴筛管保护罩保护套充填管图2：Chirag油田井筒和完井示意图。BP公司在A-19井裸眼段处下入504m的AllPAC筛管并进行砾石充填。（AllPAC筛管带有两个充填分流管，两个输送分流管和一个保护罩。水平井防砂技术——水平井砾石充填QUANTUM砾石充填封水平井防砂技术

——水平井砾石充填

环空最后填实6-ppa浓度分流时间（时：分：秒）砂比Ibm/gal注入排量bbl/min地面压力psi泵压注入排量流体返排速度砂比Chirag油田A-19井砾石充填处理。水平井防砂技术——水平井砾石充填环空最后6-ppa分流时水平井防砂技术

——水平井砾石充填

SLCH水平井砾石充填工艺为了有效地消除充填过程中的砂堵，防砂充填管柱上设置了分流装置，将较长的水平井段分成了若干小段来充填，其原理是：从油管内正循环泵入的砂浆，通过充填工具的转换孔流入筛套环空，在筛管周围形成稳定的平衡堤式充填，由于该工艺在筛管和冲管之间分段设置了分流装置开关，在水平井筒末端筛套环空未填满砾石以前，返出液体只能从末端的分流装置开关之后的冲管流入；只有当末端的分流装置开关之后的筛套环空填满砾石，充填压力上升到一定程度后，使分流装置开关开启，返出液体从分流装置开关处流入冲管，从而形成了由水平井筒末端向井筒前端逐渐充填的过程，避免了出现提前砂堵的现象。水平井防砂技术——水平井砾石充填SLCH水平水平井防砂技术

——水平井砾石充填

图11SLCH防砂工艺基本管柱结构示意图图12SLCH防砂工艺基本原理示意图水平井防砂技术——水平井砾石充填图11SLCH防砂工水平井防砂技术

——水平井砾石充填

水平井逆向充填防砂工艺孤岛采油厂针对目前水平井出砂严重等问题，工艺所科技人员转变思路，打破惯性思维定式进行技术上的攻关，采取逆向砾石充填工艺。逆向砾石充填工艺的砾石是由层段的下部向上部循环的，相对于正向充填具有减缓砾石沉降速度，便于砂浆挤入炮眼，环空充填密实等优点。水平井GD2-28P538于5月6日正式施工，填砂过程历时2小时，注入携砂液285方，挤入60吨石英砂，加砂过程中施工压力从16MPa升至20MPa，达到了预期的指标。水平井防砂技术——水平井砾石充填水平井逆向充填防砂工艺目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、适用性分析五、结论与建议三、防砂技术发展方向目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、防砂技术发展方向总体发展趋势

1、朝着技术集成、采油技术一体化、系统化方向发展，如压裂防砂、射孔防砂一体化、防砂解堵一体化等；2、朝着解决油田开发后期开采高含水地层剩余储量和难动用储量（如超稠油、超深井等）过程中防砂问题的方向发展；3、朝着深入研究水平井和特殊井身结构的水平井（台阶、多分枝、侧钻、大井眼）防砂的方向发展。

4、朝着技术装备智能化方向发展，地面实时监控井下流体状况，并相应调节筛管过流面积。防砂技术发展方向总体发展趋势1、朝着技术集成、采油就具体技术而言1、压裂充填技术将进一步改进。装置将进一步简化，地球物理评价、测井解释、压裂充填施工数据和试井解释等多专业集成将用于压裂充填的施工解释，并进一步优化施工。2、分层技术和装置进一步发展，以满足分层防砂或裂缝发育或复杂井的分层压裂充填需要。所有压裂措施都将会分层、分级实施，最终会形成经济可靠的分层方案。当前已有一些可用的分层工具，但不是过于昂贵，就是操作困难，其它替代方法聚合物法、打砂塞等，通常成功率又很低。防砂技术发展方向就具体技术而言1、压裂充填技术将进一步改进。装置将江汉油田适用性分析就具体技术而言3、独立筛管进一步改善长期可靠性。包括各种筛管设计改善，和确保裸眼井内筛管周围均匀承压、防止筛管局部挤损的技术。随着安装和膨胀工艺的不断改进，膨胀筛管将在防砂中得到更广泛的应用。4、分流筛管将进一步改善压裂充填沿长水平段的分流，多种带有电子存储功能的温度计将会装在冲管内，以监测不同井段砂浆的分流情况。江汉油田适用性分析就具体技术而言3、独立筛管进一目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、适用性分析五、结论与建议三、防砂技术发展方向目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、江汉油田适用性分析1、射孔防砂一体化技术射孔防砂一体化管柱技术主要通过改进射孔管柱实现，该技术应用于出砂油水井完井措施中，一趟管柱完成射孔、防砂施工，减轻了油层污染，降低了施工费用，国内四川钻采院和大港钻采院都开展了这一方面的研究，实现难度较小。2、混纤维砂浆充填防砂该技术是压裂充填防砂技术的进一步优化，通过在地层内形成纤维网络，巩固了层内防砂效果，尤其适用于出细粉砂的地层。该技术在胜利油田得到了有效应用，八面河油田地层条件比较类似，且压裂充填防砂技术在八面河油田已有较成功的经验，因此混纤维砂浆充填技术应该有较好的应用前景。江汉油田适用性分析1、射孔防砂一体化技术3复杂结构井用新型防砂管随着八面河油田对水平井、侧钻井等复杂结构井的推广应用，其相应的防砂技术也成为开发难题，国内外目前主要采用独立防砂管实现防砂，精密微孔滤砂管在国内胜利油田取得了成功应用，PK分级控砂筛管大港、胜利、长庆、四川等油气田的水平井和侧钻井应用中取得成功，膨胀防砂筛管由于对井径具有更高的可适性，更加适用于裸眼井、侧钻井和套变井，国外EquiFlow水平井流入控制装置更将防砂、抑制水锥和平衡分段产量有机的结合在一起，对于区块长期有效开发具有较好作用。4水平井砾石充填技术水平井砾石充填防砂技术是水平井防砂技术的难题，国外应用较广泛，国内胜利油田成功应用的SLCH砾石充填和逆向充填技术可以为八面河油田M120和M138区块稠油水平井防砂提供了解决方案。江汉油田适用性分析3复杂结构井用新型防砂管江汉油田适用性分析目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、适用性分析五、结论与建议三、防砂技术发展方向目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、结论及建议1、加强成熟技术配套与集成，形成适应不同疏松砂岩油藏的防砂工艺系列污染油藏、稠油油藏地面条件限制、边缘井、复杂结构井含水高亏空大油井非均质油藏注水开发滤砂管主导，实施挤压充填挤压充填主导，实施压裂防砂压裂防砂主导、配套挤压充填分层注水防砂主导，配套化学固砂结论及建议1、加强成熟技术配套与集成，形成适应不同疏松砂岩油结论及建议2、加强一体化防砂工艺的完善与实施。射孔防砂一体化防砂解堵一体化防砂抽油泵一体化防砂堵水一体化结论及建议2、加强一体化防砂工艺的完善与实施。射孔防砂一体化结论及建议3、开展水平井砾石充填防砂技术的攻关水平井高压挤压充填工具、工艺管柱的设计及施工参数优化水平井低密度充填材料的研制水平井携砂液的研究结论及建议3、开展水平井砾石充填防砂技术的攻关水平井高压挤结论及建议为解决侧钻井和复杂结构井的防砂问题，着重引进PK分极控砂筛管、可膨胀防砂筛管、EquiFlow水平井流量控制装置等先进的设计和工艺。4、开展新型滤砂管的引进。结论及建议为解决侧钻井和复杂汇报完毕Thankyou!汇报完毕国内外防砂工艺技术现状及新进展江汉采油院二零一零年三月国内外防砂工艺技术现状及新进展江汉采油院二零一零年三月目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、适用性分析五、结论与建议三、防砂技术发展方向目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、已形成的防砂工艺技术已形成的防砂工艺技术机械防砂占主流（80%），压裂充填成为当前主流的化学方法

机械防砂占主流（80%），压裂充填成为当前主流的化学方法不同胶结和出砂类型，不同开发阶段，采取相应措施

四大观念的突破突破一：基础理论研究获得新突破突破二:油水井维护措施转变为防砂增产措施；突破三：单纯重视工艺转变为工艺油藏并重；突破四：单一防砂工艺转变为与其它采油工艺有效集成。四项新技术的形成新技术一：高压挤压充填防砂工艺技术

新技术二：压裂防砂工艺技术新技术三：水平井为代表的复杂结构井防砂技术新技术四：分层注水防砂一体化技术

适度防砂，求得防砂与产能平衡不同胶结和出砂类型，不同开发阶段，采取相应措施四大观念的突国外对防砂的认识独立筛管完井：表皮系数较低，初期产能高，但经常在初期大量出砂，随后，出砂量降低，但仍有间歇性大量出砂。随着含水上升，出砂量进一步上升，最终导致侧钻。膨胀式筛管完井：表皮系数较低，与裸眼砾石充填防砂效果相当，初期产能高，但水窜后膨胀筛管的性能和长期可靠性尚待改善。许多膨胀筛管井短期投产后都改为转注井，但也有持续5年不出砂的井。套管井砾石充填：完井表皮系数较高，如今，多数套管井砾石充填采用高压充填或压裂充填（采用哪种方法根据现场经验、材料和设备情况而定）。压裂防砂包括常规处理和端部脱砂（TSO）处理，可将出砂量减少到最小，甚至可防止出砂。裸眼砾石充填：表皮系数较低，能提供较好的井眼稳定性，长期产能高，比独立筛管或膨胀筛管更易稳定产量和防止地层出砂，国外公司当前倾向于选择的一种防砂方式。国外对防砂的认识独立筛管完井：表皮系数较低，初期产能高，但经国外对防砂的认识Chirag油田完井表皮系数裸眼砾石充填下套管射孔独立筛管膨胀防砂筛管井斜(层面)，度完井表皮系数BP公司在Chirag油田完井表皮系数数据。Chirag油田下套管射孔完井的表皮系数较低。独立筛管完井表皮系数也较低。然而，当含水上升时，这两种完井方法都大量出砂。膨胀式防砂筛管表皮系数较低，也能防砂，但其在发生水窜后的效果如何尚不明确。BP公司通过不断改进流体设计和作业方式公司通过不断改进流体设计和作业工艺，将裸眼砾石充填的完井表皮系数降到了接近零。裸眼砾石充填是一种得到证实的在油井产水后也能防砂的方法。由此，裸眼砾石充填技术是目前Azeri油田、Chirag油田以及Guneshli油田的基本完井方法。国外对防砂的认识Chirag油田完井表皮系数裸眼砾石充填下套目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、适用性分析五、结论与建议三、防砂技术发展方向目录采收率一、国内外技术现状二、新型防砂工艺四、射孔防砂一体化油水井射孔防砂一体化管柱实现了射孔工艺和防砂工艺的有机结合，即利用一趟管柱首先实施射孔作业，再下放管柱实施防砂施工。该技术的应用可以缩短射孔和防砂之间的施工时间，减轻地层出砂和油层污染，减少一趟管柱。

适用条件：新井第一次射孔，且射孔井段内无闭射夹层；老井（试油井）上返补孔，且为单采、单注（单试）补孔段，射孔段内无闭射夹层；油井井筒斜度小于60℃。图1射孔防砂一体化管柱施工流程图射孔防砂一体化油水井射孔防砂一体化管柱实现了射孔防砂一体化斯伦贝谢：射孔+充填+测试一趟管柱应用井次：15口深水井射孔：大孔径最大井深：3300m孔密：<21spf最大井斜：75°方式：撞击杆/液压井滤失：400bbl/h压力：17MPa作业时间节省：37万美元射孔防砂一体化斯伦贝谢：射孔+充填+测试一趟管柱机械防砂过去十年间，国外服务公司开发了多种新型精密筛管用于独立筛管完井，以解决独立筛管常见的堵塞和磨蚀问题，尤其适用于水平井完井。目前国外应用最为广泛的主流精密筛管有：ResScreen筛管Con-slot筛管

Excluder2000筛管（贝克）

Stratapac筛管（威德福）

PoroMax筛管（哈里伯顿）

StrenSC2000筛管

MeshRite筛管（斯伦贝谢）

ESS膨胀筛管（威德福）国内近几年在引进国外精密筛管的基础上，一些油田服务公司如大港安东集团和西安集益公司等也开发出了精密微孔、PK分极控砂筛管等。机械防砂过去十年间，国外服务公司开发了多种新型机械防砂独立筛管主要用于出砂粒径均匀且以粗砂为主的地层。选用原则：D10D10/D95<10绕丝筛管：D40/D90<3，粉砂（0.44mm）<2%预充填筛管/精密筛管：3<D40/D90<5，2%<粉砂<5%机械防砂独立筛管主要用于出砂粒径均匀且以粗砂为主的地层。新型滤砂管——EXCLUDER抗冲蚀防砂筛管

EXCLUDER筛管是美国Baker公司的产品，坚固，抗损坏能力强，主要有保护罩、单层滤膜网、贝克焊接内衬管及基管，能够优化产量、延长筛管寿命，EXCLUDER筛管还具有较好的抗冲蚀能力，其结构如图2所示。主要适用于水平井、小井眼井、重复作业井，尤其是裸眼井效果更好。

图2EXCLUDER筛管结构图3外保护筛管(a)及内层滤膜网结构(b)新型滤砂管——EXCLUDER抗冲蚀防砂筛管EXC新型滤砂管——EXCLUDER抗冲蚀防砂筛管

Excluder2000有三种尺寸指标：细：

D10为100-200微米级（均匀孔隙提供高防砂效率和较大的入流面积，防砂的同时不会产生大压差）。

中：

D10为200-300微米级（优化后的编织膜允许泥浆固相返排而阻挡出砂）。

粗：

D10>300微米级（孔隙尺寸允许可能造成砂堵的极细砂通过）。粗中细新型滤砂管——EXCLUDER抗冲蚀防砂筛管Exc新型滤砂管——STRATAPACTM多层充填组合筛管

STRATAPACTM的技术核心是保尔PMM不锈钢介质。PMM复合片是由不锈钢粉末烧结成的薄片，位于不锈钢丝编织网的孔隙结构内。它把高孔隙体积的保尔PSS粉末与有特殊刚度和韧性的保尔Regimesh编织丝介质结合在一起，是一种具有韧性和抗损坏的材料，也是常规砂烧结金属或树脂胶结材料无法比拟的。优越性

PMM介质、内外泄流网和保护罩的总厚度不超过1/4in（6.35mm），OD/ID比很小，可应用于小井眼防砂，能够比常规的预充填筛管通过更大的流量。

独立的层间结构及韧性材料在有严重机械变形情况下，也不影响防砂效果。

重量较轻，具有较好的柔性和抗弯曲能力，适合于水平井及大斜度井的防砂。滤砂管渗透率高，生产压差小，产能高。

已在墨西哥湾、路易斯安那的海上，以及陆地进行了大量的现场应用，取得了良好的防砂效果。新型滤砂管——STRATAPACTM多层充填组合筛管新型滤砂管——STRATAPACTM多层充填组合筛管STRATAPAC筛管过滤层的挡砂性能介质介质尺寸（um）等量砾石尺寸PMM6040/60目（US）PMFII20/4012520/40目（US）PMFII12/24040012/20目（US）新型滤砂管——STRATAPACTM多层充填组合筛管S新型滤砂管——光纤适配筛管是斯伦贝谢公司原有标准绕丝筛管和分流筛管基础上开发的产品。具有改进的保护外套和内嵌式设计，以固定密封扁平装置及埋入的双控制线。扁平装置被固定在筛管内嵌槽内，并隔一定距离采用焊接在外套上的夹具进行固定，另外还在每一接头处采用一种特殊夹具固定。该系统能测取井筒内每隔1m的温度，能够与湿式接头精确匹配以实现层段密封，能在生产管柱下入后提供地面到筛管鞋之间（往返）控制线连续和通讯。

光纤精密筛管(左)和光纤分流筛管(右)剖视图新型滤砂管——光纤适配筛管是斯伦贝谢公司原有标准绕丝筛管和分新型滤砂管——光纤适配筛管用途·监测水平井筒温度；

·裸眼井砾石充填；

·裸眼井独立筛管完井；

·分流筛管作业。基管外径重量筛管外径护套外径偏心角度角度公差无分流管的筛管外径尺寸接近。光纤精密筛管(左)和光纤分流筛管(右)剖视图新型滤砂管——光纤适配筛管基管外径重量筛管外径护套外径偏多层滤网结构新型滤砂管——PK分级控砂筛管

分级控砂筛管由多层过滤网组成，各层过滤精度不同，外层大于内层，粗砂被外层过滤网挡住，形成一级砂桥；更细的砂将被内部过滤层过滤，形成二级砂桥，粉砂随流体产出。1具有螺旋中心孔的芯管；2内层支撑套；3底层支撑扩散层（可选）；4金属烧结毡过滤层（可选）；5中间支撑扩散层；6金属密纹网过滤层；7外保护支撑套（可选）；8端部支撑环。PK分级控砂筛管结构图结构特点：

从内到外由中心管、防砂过滤套、不锈钢外保护套等组成。中心管采用API标准套管或油管，防砂过滤套由金属丝编织方孔网、金属丝编织密纹网、金属纤维烧结毡三种材料叠加焊接而成。多层滤网结构新型滤砂管——PK分级控砂筛管分级控砂新型滤砂管——PK分级控砂筛管

现场应用：

2009年一季度，由大港采油院、工程院和安东石油技术有限公司合作开展了分级控砂筛管完井试验，在大港油田港西、港东4口井取得成功。4口井的0.04mm～0.06mm细粉砂含量达42%，且分选差，防砂投产后日产油15-35t/d，井口不含砂。新型滤砂管——PK分级控砂筛管现场应用：新型滤砂管——热溶性防砂管

机械防砂管柱存在无法进行堵水、分层开采等其它工艺措施的问题。为此胜利油田滨南采油厂研制了稠油开采用的热溶性防砂管柱。

热溶性防砂管采用高强度、高渗透性的BNDSCS-1高分子材料制成割缝防砂管(φ89和φ73mm)下入井内,对地层及套管内实施高温涂料砂充填进行防砂。注汽过程中,当油层达到一定温度后,防砂管溶解(不可逆转),高温涂料砂胶结形成挡砂屏障,达到防砂的目的。在室内对热溶性材料热力学性能试验表明，260℃下可分解为液体,过程不可逆,该液体在25℃时的粘度为0.978mPa·s(接近水)。另外，将热溶材料加工成外径80mm、内径60mm的油管,用AG25T电子万能力学试验机测定了抗拉强度，结果表明，其抗拉强度完全可以满足油田井下生产和作业的要求。新型滤砂管——热溶性防砂管机械防砂管柱存在无法进行堵混纤维砂浆充填防砂

作用机理将一定量的纤维材料（如玻璃纤维、石棉纤维、金属纤维、聚合物纤维等）混入支撑剂中，随压裂液一起挤入地层，使纤维在颗粒之间构成网络，限制支撑剂的移动，减少支撑剂之间的碰撞，达到理想的压裂充填效果。图7形成的3D网状结构示意图施工程序用地层预处理液处理目的层→挤入前置液造缝→加大砂比，用压裂液携带混有纤维的支撑剂挤入裂缝，进行充填→继续挤入携砂液，砂比降为零，顶替→压后关井。混纤维砂浆充填防砂作用机理图7形成的3D网状混纤维砂浆充填防砂

施工注意事项

▲为了使纤维能够与携砂液均匀混合，要求使用延迟胶联压裂液，延迟交联时间一般为2～3min左右。▲纤维既可以在加砂压裂的全程使用，也可以后期尾追加入；为了节约成本，一般推荐纤维尾追加入，在尾追量较低时，随着纤维尾追量的增加，防砂效果变好，当尾追量大于30%后防砂效果趋于稳定。做压裂设计时可按照PT软件形成的缝高和缝宽，计算出缝口至裂缝约40-60m段支撑剂的体积作为尾追量。现场应用

2005年孤岛油田工艺所在室内研发了纤维网络防砂剂，2005年11月进入现场，试验表明对孤岛油田粉细砂防砂具有较好的适应性,大大提高了化学防砂有效期。

我国的四川气田、长庆气田和吐哈油田等都开展了研究与应用，大大降低返排时的出砂量。混纤维砂浆充填防砂施工注意事项无筛管防砂

有限防砂/出砂管理技术是一种不采用常规防砂方式而通过监控油井压力、流量和产砂量来优化生产的操作理念。近几年，出砂管理已经全球北海和其它地区的常规油气开采中大量使用。现场应用表明，该技术几乎在所有情况下都是可行的，并且最终形成了更低的表皮系数。1、压力保持通过注水或注气保持储层压力有减少出砂，甚至实现无砂生产。“无砂产量”的数值可以通过出砂探测器确定。2、井筒结构设计避免采用大井筒实施分段措施使用割缝衬管裸眼完井无筛管防砂有限防砂/出砂管理技术1、压力保持2、井筒结构设无筛管防砂

3、优化射孔避免使用负压射孔；采用选择性或定向射孔，使炮眼远离欠稳定层段；小孔径比大孔径更加坚固；高孔密能提高开放的油流面积；4、化学固砂树脂体系：树脂注入近井疏松地层基质后发生聚合反应，树脂硬化后形成塑性材料，将砂粒粘结在一起，防止其运移。斯伦贝谢的K300就是一种呋喃树脂体系。

涂覆砂体系：在炮眼内和套管外形成一个坚固而渗透率高的人工砾石充填砂岩带，防止地层物质进入井筒。斯伦贝谢公司的SANDLOCKV涂料砂能快速在井下固化，携砂液能快速降粘，返排时间更短，用20/40目砾石，固化后能形成耐压强度20.5MPa，渗透率100D的砂岩网络。无筛管防砂3、优化射孔4、化学固砂无筛管防砂

5、压裂充填+端部脱砂通过支撑剂和砾石充填相结合的充填压裂，在地层内形成短而宽的裂缝，通过端部脱砂使缝宽进一步增大。为了提高压裂效果，国外在压裂中采用了低伤害非聚合物液体（清洁压裂液），以扩大缝宽和提高导流能力，采用了连续油管定向压裂，一趟管柱处理多层，精确造缝，减少用液量。6、支撑剂返排控制树脂涂覆支撑剂：快速返排时，防止支撑剂回流纤维网络添加剂无筛管防砂5、压裂充填+端部脱砂6、支撑剂返排控制无筛管防砂

斯伦贝谢FracTROL无筛管完井技术将射孔、固砂、压裂和支持剂返排控制等技术集成在一起。新井

射孔+固砂无筛管防砂完井压裂防砂化学剂固砂射孔防砂无筛管防砂技术新井一次完井防砂

无筛管防砂斯伦贝谢FracTROL无筛管完井技术无筛管压无筛管防砂

老井固砂+定向压裂+支撑剂返排控制·优化射孔：如果后续实施压裂的话，要根据地层应力分布，采取180°或0°向位在限定层段内射孔。·化学固砂：稳定地层和炮眼砂。

·压裂增产：利用连续油管实现CoilFRAC定点水力压裂。·返排控制：利用涂料砂、PropNET纤维添加剂控制支撑剂返排。原炮眼凝胶固砂通过固结基质压裂老井防砂作业无筛管防砂老井原炮眼凝胶固砂通过固结基质压裂无筛管防砂

筛管失效后的老井无筛管防砂作业

老井射新层后进行无筛管防砂第1步：凝胶固砂第2步：重新射孔第3步：压裂充填第1步：废弃下层第2步：射开新层第3步：压裂新层无筛管防砂筛管失效后的老井无筛管防砂作无筛管防砂

现场应用

在Valhall油田弱胶结白垩系地层，早期的砾石充填和射孔完井有效期短，于是斯伦贝谢公司对其多口套管射孔水平井实施了无筛管防砂处理，压裂中多采用了在5英尺层段内实施180°相位射孔，端部脱砂和支撑剂返排控制，取得了优秀的效果，随后该油田进行100多口井的推广应用。处理后数据显示，单井压裂增产达到150-450m3/d，且沿水平段的产出剖面更加均匀。无筛管防砂现场应用水平井防砂技术

——滤砂管

水平井防砂仍然是技术研究的难点，滤砂管是目前主要的防砂方法，水平井滤砂管防砂工艺施工周期短、成功率高，防砂综合效果好。镶嵌式金属纤维滤砂管预充填双层绕丝筛管水平井防砂技术——滤砂管水平井防砂仍然是技术研究水平井防砂技术

——滤砂管

独立筛管完井初始产能一般较好，但随着时间的推移，由于筛管局部堵塞或磨蚀，产量大大降低。金属毡滤砂管具有强度高，弹性好，渗透率高，使用方便，用液少，对地层污染小等优点。整体式金属纤维滤砂管水平井防砂技术——滤砂管独立筛管完井初始产能一般水平井防砂技术

——滤砂管

主要有两种置入方式：悬挂式和平置式水平井防砂技术——滤砂管主要有两种置入方式：悬挂水平井防砂技术

——膨胀筛管

膨胀防砂筛管大多应用于裸眼水可膨胀式筛管防砂技术平井，少数用于套管井。它将膨胀式筛管(ESS)悬挂在防砂井段，然后下入膨胀工具将筛管胀开，紧贴在井壁。2001～2002年期间，普遍采用非柔性固定锥体工具使筛管膨胀。如今，已有了柔性更好的膨胀工具（但受井眼尺寸限制）。图7膨胀式防砂筛管优点：适用于套变井，裸眼井、侧钻井。扩展后直径可增加1倍，可提供更大的流动面积。缺点：成本高，下入时间长，长期靠性欠佳（堵塞和磨蚀）。水平井防砂技术——膨胀筛管膨胀防砂筛管水平井防砂技术

——EquiFlow®流入控制装置EquiFlowICD是一种适用于疏松储藏的防砂筛管。储层内的流体通过防砂筛管流动腔，会穿越1道或多道管体，通过滑套改变筛管与流体接触的长度和改变管体内径即可重新调整入流面积，优化设计并形成所需的压降，以流体更加均匀稳定的流入筛管内。

●通过平衡完井管柱内流体流动，EquiFlowICD改善了井筒产能、生产动态和开采效率，使各层段获得了更加均匀一致的流体流动。●EquiFlowICD有助于减轻稠油井或水平井因拐点效应或水窜而引起的产水。●可与实际完井管柱配接，提高低产层/段产量，抑制高产层/段。图10EquiFlow筛管结构图固定式可调式（通过活动滑套打开或关闭部分筛管）水平井防砂技术——EquiFlow®流入控制装置水平井防砂技术

——EquiFlow®流入控制装置使用前使用后邻井资料随钻测井资料识别裂缝发育层\出水层配制管柱NEToolICD遇水膨胀封水平井防砂技术——EquiFlow®流入控制装置使用前水平井防砂技术

——EquiFlow®流入控制装置扩孔：8.5”——8.75”管柱：20段7”×8.125”ICD+17段7”×8.2”膨胀封产量：投产后2000桶/天，每段ICD产量100桶/天应用：2006年底，在挪威Troll油田已安装126井次。主要用于高渗透薄油层，最长水平井段3900m。隔离气层隔离裂缝隔离裂缝水平井防砂技术——EquiFlow®流入控制装置扩孔：水平井防砂技术

——水平井砾石充填

砾石充填能提供较好的井眼稳定性，比独立筛管更易稳定产量和防止地层出砂。国外应用较多，且认为比膨胀管更经济有效，国内在该技术上目前也取得了较大的突破。裸眼砾石充填：工艺比较经济，可选择常规筛管和分流筛管进行，且两种方式在国外都得到了成功的验证。套管井砾石充填的关键是砾石的携带以及防止砾石在水平段形成砂桥或砂丘，保证水平段上侧密实。工作介质：水和凝胶。水平井防砂技术——水平井砾石充填砾石充填能提水平井防砂技术

——水平井砾石充填

常规筛管充填：井眼必须由有效的滤饼密封以减少滤失。使用低粘流体（盐水）进行砾石充填。砾石先以α波（1～5）向水平段端部移动。如果形成桥堵或到达端部后，就以β波（6～10）向跟部移动。优点：经济，占井时间短。缺点：充填不完全，现场需要经验丰富的专家监督。跟部砂浆套管β波筛管井壁端部光管砾石砂丘α波裸眼滤饼筛管冲管砾石井壁水力充填典型地面处理压力曲线时间min前置液地面泵压psi加砂驱替α波到达端部β波环空填实冲管水平井防砂技术——水平井砾石充填常规筛管充填：井眼必须水平井防砂技术

——水平井砾石充填

壳牌石油开发公司对QWSB-53井进行了完井，在裸眼中下入294m（或32个接头）不带扶正器的筛管。地面控制井下安全阀95/8in套管裸眼截面套管截面7in衬管跟部砾石7in衬管6.184in294m的绕丝筛管端部裸眼井底部2868m处4.5in砾石充填封隔器3.958in2.875in油管2.441inFIV地层隔离阀7in衬管砾石充填封隔器位于井深2522m处6in裸眼4.45in筛管4in中心管3.548in2.875in套管2.441in斯伦贝谢对QWSB-53井进行了砾石充填，砾石充填以0.56、0.48、0.4和0.16m3/min排量注入。在α波时约有75%的砾石沉积，25%的砾石在β波沉积。时间，分钟QWSB-53裸眼砾石充填压力psiα波β波注入压力含砂量注入速度含砂量lbm/gal注入速度bbl/min12%的氯化钾盐水

泵入6123kg砾石

初期原油产量为517m3/d

水平井防砂技术——水平井砾石充填壳牌石油开发公司对QWS水平井防砂技术

——水平井砾石充填

分流筛管充填：对滤饼没有依赖性。如果环空堵塞，泵压升高，砂浆会转向分流管，绕过桥堵段。施工采用高粘携砂液和高砂比(48～960kg/m3)。优点：成功率高，对滤饼依赖性小。缺点：分流管受到了筛管尺寸的限制。跟部套管砂浆分流管喷嘴井壁冲管光管砾石筛管裸眼滤饼端部

保护罩分流管筛管典型泵压曲线到达端部α波环空填实前置液加砂驱替阶段分流，压力升高砾石形成时间：分钟min地面压力保护罩输送管充填管井壁砾石喷嘴中心管筛管水平井防砂技术——水平井砾石充填分流筛管充填：对滤饼没水平井防砂技术

——水平井砾石充填

ALLPAC:砾石充填。同心或偏心。分流管1”×0.5”，喷嘴尺寸0.25”(6.4mm)，每个分流管排量：<2桶/分

ALLFRAC:压裂充填。同心或偏心。分流管1”×0.75”，喷嘴尺寸0.375”(9.5mm)，每个分流管排量：<8桶/分斯伦贝谢直井/斜井用分流筛管水平井防砂技术——水平井砾石充填ALLPAC:砾水平井防砂技术

——水平井砾石充填

ALLPAC:水平井砾石充填。偏心。传送管1”×0.75”，分流管1”×0.5”，喷嘴尺寸0.25”(9.5mm)。保护外套。斯伦贝谢水平井用分流筛管水平井防砂技术——水平井砾石充填ALLPAC:水平井砾水平井防砂技术

——水平井砾石充填

斯伦贝谢水平井用分流筛管规格基管尺寸筛管外径总管外径1型总管外径2型水平井防砂技术——水平井砾石充填斯伦贝谢水平井用分流水平井防砂技术

——水平井砾石充填

QUANTUM砾石充填封隔器位于6875m处504m的AllPAC筛管油层95/8in套管位于6969m处井斜84°裸眼段尾部7481m输送管喷嘴筛管保护罩保护套充填管图2：Chirag油田井筒和完井示意图。BP公司在A-19井裸眼段处下入504m的AllPAC筛管并进行砾石充填。（AllPAC筛管带有两个充填分流管，两个输送分流管和一个保护罩。水平井防砂技术——水平井砾石充填QUANTUM砾石充填封水平井防砂技术

——水平井砾石充填

环空最后填实6-ppa浓度分流时间（时：分：秒）砂比Ibm/gal注入排量bbl/min地面压力psi泵压注入排量流体返排速度砂比Chirag油田A-19井砾石充填处理。水平井防砂技术——水平井砾石充填环空最后6-ppa分流时水平井防砂技术

——水平井砾石充填

SLCH水平井砾石充填工艺为了有效地消除充填过程中的砂堵，防砂充填管柱上设置了分流装置，将较长的水平井段分成了若干小段来充填，其原理是：从油管内正循环泵入的砂浆，通过充填工具的转换孔流入筛套环空，在筛管周围形成稳定的平衡堤式充填，由于该工艺在筛管和冲管之间分段设置了分流装置开关，在水平井筒末端筛套环空未填满