防砂筛管性能评价方法综述

防砂筛管性能评价方法综述

防砂筛管的性能对于预防砂井生产能力的运行非常重要。影响防砂筛管性能的主要因素是节省钻头的机械防砂方法、防砂管类型、过滤精度和泥质含量。目前国内外防砂管性能的评价局限于挡砂机理方面的研究,对于挡砂效果的评价尚没有有效的方法,因此本文利用已研制出的出砂模拟实验装置,通过室内模拟实验评价待测防砂筛管的性能,结合实验结果形成一种防砂筛管性能的评价方法。1防砂试验的主要影响因素1.1井底完井与裸眼充填完井的地层将格局目前油井机械防砂方式包括两大类:一类是裸眼完井,另一类是套管射孔完井,其中裸眼完井包括裸眼筛管完井和裸眼砾石充填完井,套管射孔完井包括套管内筛管完井和套管内砾石充填完井。本文结合出砂模拟实验装置,考虑裸眼筛管完井和裸眼砾石充填完井。通过改变防砂方式,得出其对筛管性能的影响规律。1.2防砂筛管的筛选防砂管的类型包括割缝衬管、绕丝筛管、金属网优质筛管、金属棉优质筛管和膨胀筛管等,目前比较常用的有割缝衬管、绕丝筛管和优质筛管。本文结合出砂模拟实验装置,考虑了三种防砂筛管即割缝衬管、金属网优质筛管和金属棉优质筛管。通过改变防砂筛管的类型,得出其对筛管性能的影响规律。1.3筛管过滤介质的尺寸防砂筛管过滤精度:其实就是筛管过滤介质的孔径;携砂液通过筛管过滤介质时,允许通过的最大颗粒的尺寸。本研究通过改变防砂筛管的过滤精度,得出其对筛管性能的影响规律。1.4细粉砂砂/粘土质地层的含量泥质是指岩石中颗粒很细的细粉砂和粘土,泥质含量:岩石中颗粒很细的细粉砂和粘土的体积占岩石体积的百分数。本研究通过改变模拟地层砂中的泥质含量,得出其对筛管性能的影响规律。2防砂干扰性能评价实验2.1试验设备及系统全井眼尺寸出砂模拟实验设备的填砂容器高340mm,内径480mm,外径550mm,如图1所示,该容器耐高压、耐腐蚀,最高承压达40MPa。模型中填满模拟地层砂,在容器内壁设有分流滤网,能够充分模拟井下径向流动状态;通过顶部加压可以模拟上覆岩层压力。模拟实验装置的循环系统包括油泵,压力控制系统,高压管线,分流阀门等。油泵以恒压向填砂容器供油,模拟地层生产压差。压力测量系统如图2所示,分别在注入口、流出口、砂体中间以及环空中间放置了压力测量装置,用于监测压力的变化情况。为更好模拟井下的径向流动,在填砂容器的侧壁面上均匀分布四个进油通道,作为径向注油口。2.2实验方案的确定为了评价某油田某井的防砂方式、防砂管类型及挡砂参数等,实验方案的设计考虑到两种不同的完井方式,对于不同类型的防砂管进行评价,具体试验方案如下:2.2.1第一类实验两种完井方式:裸眼金属网优质筛管和裸眼金属网优质筛管+砾石充填;金属网优质筛管过滤精度:150μm;砾石尺寸:20-40目。2.2.2第二类实验完井方式:裸眼+防砂筛管三种防砂管:割缝筛管、金属棉优质筛管、金属网优质筛管三种防砂管的过滤精度:180μm。2.2.3第三类实验完井方式:裸眼+防砂筛管;两种防砂管:金属棉优质筛管、金属网优质筛管;泥质含量:0%和10%。2.3实验处理和结果分析2.3.1井方式实验流量对比通过大型出砂模拟实验,得出不同防砂方式(裸眼金属网优质筛管和裸眼金属网优质筛管砾石充填)下产能和出砂量随时间变化曲线。由图3可知,两种完井方式实验流量对比分析发现:砾石充填的流量明显高于未充填砾石的流量,并且随着生产压差的增大,流量也随之增加,当生产压差增大到一定程度时,两种完井方式下的流量增加并不明显。由图4可知,两种完井方式实验出砂量对比分析发现:前期未充填砾石的出砂量要远远高于充填砾石的出砂量,随着时间推移,两种完井方式下出砂量均很快降低到0.4‰以下,两种完井方式均能防住砂,相对来说,砾石充填的防砂效果要好于单纯的金属网优质筛管。2.3.2割缝管出砂量和金属编通过大型出砂模拟实验,得出不同防砂筛管类型(割缝筛管、金属网优质筛管和金属棉优质筛管)下产能和出砂量随时间变化曲线。由图5可知,三种防砂管初期流量相差很大,其中割缝管最高,金属编织网其次,金属棉最低。从整体来看,割缝管的流量呈下降趋势,金属棉的流量比较平稳,而金属网布的流量有所波动,这与三种防砂管的内部结构有关。由图6可知,实验初期,三种防砂管出砂量较高,但是金属网和金属棉的出砂量随着时间都急剧下降,很快趋近于零,而割缝筛管随着时间持续出砂,比较适合适度出砂;三种管型的油中含砂量都远远低于0.2‰,说明过滤精度为180μm的这三种防砂管都能够挡住砂子,满足油井正常生产要求。2.3.3金属网含量对防砂管过流能力影响通过大型出砂模拟实验,得出不同防砂筛管类型(金属网优质筛管和金属棉优质筛管)泥质含量对防砂管过流能力的柱状图。由图7和图8可知,从防砂初期来看,泥质含量对防砂管过流能力影响较小,金属棉优质筛管的过流能力不如金属网优质筛管;从防砂后期可以看出,金属棉优质筛管对泥质很敏感,对于泥质含量低于10%的地层优先选用金属棉优质筛管完井。3实验结果分析(1)全尺寸井眼出砂模拟实验装置可以模拟油田的地层特征,进行有围压情况下的径向流动出砂规律评价试验,使地层的出砂特征更符合地层的条件。(2)利用该实验装置针对某油田对防砂筛管性能的影响因素进行了室内实验研究,结果表明:①裸眼金属网优质筛管+砾石充填完井防砂方式要优于裸眼金属网优质筛管完井防砂方式;②割逢筛管产能最高,容易控制防砂精度,但是使用的局限性较大,仅适用于一些出砂不严重的中粗砂粒油层;③对于机械防砂,泥质含量往往是很一个重要的因素,地层粘土含量对筛管完井的寿命影响很大,一般认为当粘土含量小于5%时