防砂技术讲座课件.ppt

第一讲油井出砂机理与防砂方法 1.油层出砂原因 1.1油层出砂的地质原因 (1)地层构造应力状态变化 砂岩油层在钻井前处于应力平衡状态。钻开油层后，井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏，造成井壁附近岩石的应力集中。在其它条件相同的情况下，油层埋藏越深，岩石的垂向应力越大，井壁的水平应力相应增加，所以井壁附近的岩石就越容易变形和破坏，从而引起在采油过程中油层出砂。 ﹙裸露井眼的一面打破了六面受压的平衡﹚ 油层砂岩的胶结方式主要有三种(如图)，一是基底胶结，砂岩颗粒完全浸没在胶结物中，彼此互不接触或接触很少，其胶结强度为最大；二是接触胶结，胶结物的数量不多，仅存于岩石颗粒接触处，其胶结强度最低；三是孔隙胶结，胶结物的数量介于基底胶结和接触胶结之间，胶结物不仅存在于岩石颗粒接触处，还充填于部分孔隙中，其胶结强度也处于基底胶结和接触胶结之间。以接触胶结方式为主的油层岩石胶结物数量少，而且其中往往含有较多的粘土胶结物，最容易出砂。也就是说，最容易出砂的地层是以接触胶结方式胶结的泥质砂岩地层。﹙接触胶结方式最严重﹚  平均孔喉的计算： Coberly相关式： (4－39) Blake-Kozeny相关式： (4－40) (4)计算框图 ? (4)计算框图 4.1.7改善斜井砾石充填的措施 在井斜角大于45°的斜井中，常规砾石充填的充填效率随着井斜角的增加急剧下降，这主要是有于砾石重力作用的原因，砾石在井段顶部形成沙丘，过早地堵塞了环形空间，使防砂井段下部不能被砾石充填而充填了沙丘上部的井段。 改善斜井砾石充填有如下措施： 冲筛环形空间的阻力是影响砾石充填的重要因素，增大冲筛比可以减小冲筛环形空间，增大砾石砂浆在冲筛环空中的流动阻力，迫使砂浆在筛套环空中流动以将砾石携带到井段底部而不是过早地在顶部环空中形成沙丘。研究表明，当冲筛比大于0.6后，充填效率急剧增加。在斜度较大的井中砾石充填时，通常取冲筛比在0.8左右甚至更高，这时充填效率可达到90％以上。 ? 增大冲筛比 即在冲管上一定间隔距离内装橡皮挡板，阻挡携砂液在冲筛环空中的流动，控制携砂液流动途径，即使携砂液流入冲筛环空，遇到橡皮挡板时有被迫返回筛套环空，这样迫使大部分流体在筛套环形空间内流动，保持流动速度和携砂能力，防止形成砂桥，从而提高充填效率。 橡皮挡板之间的间距是这种方法的关键，挡板间间距太大会起不到挡板的作用，间距太小会增大压力损失，需要较高的循环泵压。另外，当砾石已充填了部分井段时，充填井段部分的挡板应该打开，允许流体从筛管内通过，而为充填部分的挡板继续起阻挡作用。 ? 橡皮挡板节流 在井斜角大于60°的高斜井中，为了提高携砂液的携砂能力，可以考虑采用中粘携砂液和底部信号筛管组合提高砾石充填效率。将密封的信号筛管置于生产筛管下部。迫使全部携砂液流经防砂井段底部，使底部能够被砾石充填。 ? 采用中粘携砂液和底部信号筛管 采用较小的砾石密度、较高的流体密度和较高的流速 ? 在斜井下端120°范围内射孔 4.2.1金属棉滤砂管设计 金属棉滤砂管分为单体式金属棉滤砂管和整体式金属棉滤砂管。单体式金属棉是由多孔盖（滤网）、不锈钢金属棉丝、压板、焊缝、基管组成。整体式金属棉滤砂管是由不锈钢金属棉丝、保护套（打孔套管）、中心管、扶正器组成。 4.2滤砂管防砂工艺设计 金属棉滤砂管优选原则是：既要防住地层0.06 mm以上的细纱，又要使滤砂管及近井地带保持足够的渗透率，防止部分粉细纱岩堵塞过滤体。它与金属棉过滤体的过滤面积、密集度、金属棉丝材质、厚度有着直接关系。 通过实验还发现：单体式金属滤砂管渗透率高，挡砂精度低；整体式金属棉滤砂管渗透率低，但挡砂精度高。单体式金属棉滤砂管抗内压6MP，整体式金属棉滤砂管抗内压能力更高，能满足胜利油田稠油注蒸气井防砂要求。金属棉的密集度是指单位体积金属棉的重量，金属棉滤体靠压制成型，压力越高，滤体的密集度越高，渗透率越低。 通过计算及实验，金属棉过滤体的密集度在1.75～1.90g/cm，厚度在7～10mm时，比较经济有效地适应胜利油田的疏松砂岩。 金属棉滤砂管规格的选择如下表。 表4－6 金属棉滤砂管规格的选择 82/78 108/102(镶嵌式) 113 127 5 82/78 108/102(镶嵌式) 125 139 51/2 31/2 82 133整体式 108(镶嵌式) 150 168 65/8 120 146/140