激光割缝筛管-压裂碎石防砂技术研究

激光割缝筛管-压裂碎石防砂技术研究

1松松井、气井出砂防、排综合配套技术激光切缝编辑-压力损失填充防砂技术是近年来开发开发出的一种新防砂技术。在严重清除石油和气井中的砂和砾石时，采用了一种严重的防御和排砂技术。它的缝宽度可在0.15～0.45mm之间调节,极大地提高了防砂的成功率。它的优点在于不易对油气井产生淤堵现象,渗透性好,挡砂能力强,是一项经济实用型防砂技术。2工艺原理和技术2.1采用循环充填工艺将筛管,封隔器,中心管,填充接头连好下入井内,筛管正对油层。正替清水,灌满井筒。对于地层亏空大的油井采用挤压充填,即关闭套管阀门,由携砂液携砂通过填砂接头,进筛管与套管环空挤入地层亏空处,当地层填饱后,砂子堆积筛管与套管环空,泵压升高,当泵压升到设计值后,开套管阀门反洗,洗净井筒。投球打压座封,打丢手,起出井内管柱。对于地层亏空小的油井,采用循环充填,即:由携砂液携砂通过填砂接头换向进入筛管与套管环空,携砂液由筛管外部进入筛管内部,再进入中心管,通过填充接头换向进入油套环空,返回地面,砂子被滤在筛管环空中,形成挡砂墙壁,起到挡砂通油作用。当泵压升高到设计值后,开始反洗,洗净井筒,投球打压座封,打丢手,起出井内管柱,下泵投产。对于出砂量大的油层,由于采用了挤压充填,使地层内充分填饱,充填砂与地层砂紧密连接,防止地层砂随油流流动,减少了地层砂对充填砂层的堵塞作用,同时也增强了充填砂的挡砂能力,提高了防砂效果。填砂原理见图1。2.2采用先进的激光切割缝(1)单层整体结构取代多层组合式的结构,强度高、刚度小,筛管的通径变大,便于采油生产与后期打捞作业。(2)挤压充填,使地层充填密实,增加了挡砂性能,减少了地层堵塞作用。(3)由于是按轴向布缝,所以不会因为弯曲而导致筛缝尺寸不均。(4)采用最先进的激光技术割缝,缝宽均匀一致,精度高,公差可控制在±0.01mm。而绕丝筛管的可控公差为±0.05mm。(5)激光割缝避免了以前机械加工所造成的缝开度不均,缝口处强度下降。另外机械加工较难解决缝密度小、加工慢、费工费时等问题。(6)由于采用了激光割缝,因此在缝的表面被“淬火”,所以可形成0.3mm厚的高强度耐腐蚀表面,使缝的强度提高,有利于长期生产。2.3指标激光割缝筛管工艺技术的各项技术指标见表1。3设计中布置开口的尺寸3.1桥堵结合剂治疗砂桥割缝筛管的宽度必须根据油藏地层砂粒度分析数据进行合理选择。Abrams在研究地层中颗粒运移时提出了著名的1/3桥堵原理,即固相颗粒在地层孔喉处形成堵桥的条件是颗粒尺寸为地层孔喉尺寸的1/3,并对此用实验给予了证实。对于割缝筛管防砂来说,1/3桥堵原理的实质是颗粒在割缝筛管表面的沉积,在一定条件下砂砾有可能“跨塌”,并随流体冲走。经过大量实验和研究,桥堵原理得到了修正和完善,提出了1/3～2/3架桥原理,即固相颗粒尺寸是孔喉尺寸的1/3～2/3时,能够形成稳定的砂桥。由于割缝管只能阻挡中、粗砂粒而不能防细粉砂,考虑生产后期可能放大生产压差进行开采,推荐筛管割缝宽度按e≤3/2d50设计。辽河油田根据现场试验和借鉴国内外的经验公式:e=1/3d砾石～1/2d砾石d砾石=4～6d50式中:e——筛管缝的宽度,mm;d砾石——充填砂的尺寸,mm;d50——地层的粒度中值,mm。确立了筛管防砂时所需的缝宽和充填砂砾的粒径大小。辽河油田油藏出砂的粒度中值大约在0.15～0.25mm之间,粒度中值取平均值按0.2mm计算,考虑到安全系数,分别对二者的取值为4、1/3。d砾石=4d50=4×0.2mm=0.8mme=1/3d砾石=1/3×0.8=0.267mm室内对0.6～0.9mm粒度的石英砂进行渗透率的测量,测得渗透率可达190～317μm2,可阻挡0.075mm以上的地层砂。考虑到小洼、锦采、曙采等出砂区块的粒度中值d50平均在0.2mm左右,因此选择0.6～0.9mm的石英砂作为填充砂是合理的。3.2缝长和缝眼数量根据断裂力学理论,割缝筛管缝长是依据井下应力状态、管径大小和缝眼的排列方式而定。由于垂直轴向割缝强度低,因此辽河油田主要采用的是平行轴向均布割缝。为确保筛管的强度和过流面积,缝长L一般取80～300mm,考虑到弯曲、扭转应力,割缝长度越长,对应力场强度因子值影响越大,因此,在辽河油田的缝长取值一般为150mm。缝眼数量应在保证筛管强度的前提下,有足够的流通面积。割缝筛管有效面积=日产液量/油层速敏临界值。割缝筛管割缝数量一般取割缝开口总面积为衬管外表面积的2%～6%,通常取2%。α=eLn/F式中:e——缝宽度,mm;L——缝长度,mm;F——每米筛管外表面积,mm2/m;n——割缝数量,条/m;α——割缝总面积占筛管表面积百分数,2%～6%。4超稠油体系出砂效果2000年4月份应用此项技术以来,目前已现场实施20多口井,取得良好的防砂效果,施工成功率100%,有效率90%,累计增油10350t,尤其是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高产。尤其是对辽河油田的超稠油(粘度150000mPa.s)油井的出砂情况,应用此项防砂技术解决了以往采用金属铸造颗粒或其它筛管防砂一防就堵的问题。5混砂压裂技术(1)由于使用了激光割缝技术避免了以前机械加工所造成的缝开度不均,缝口处强度下降等机械加工带来的问题,更好地保证了缝隙的精确度。(2)利用压裂车组将混砂液高泵压大排量正挤入筛套环空和地层中形成裂缝,优选的人工砾石在携砂液的携带作用下被带入裂缝中,在裂缝内形成高渗透率的人工砂桥作为第一道防砂屏障。而井筒内的防砂管柱作为第二道防砂屏障,防止人工砾石