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玻璃钢筛管井下自生滤砂管防砂技术的应用

2021-05-17 136 上传者：管理员

摘要：针对套损井、大斜度井等复杂结构井机械防砂实施难度大、防砂有效期短、后期处理成本高等问题，研发了玻璃钢筛管井下自生滤砂管防砂技术。该技术具有低吸附、抗堵塞、易钻取等特点，防砂有效期长，后处理方便。现场应用26井次，平均增液46.8%,防砂有效期延长121d,大修率下降30%,有效改善了复杂结构井的防砂效果。

关键词：
充填
油田开发
涂覆砂
玻璃钢筛管
自生滤砂管
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随着孤岛油田开发的深入以及开发方式的不断调整，套损井、大斜度井等复杂结构井数量逐年增加。复杂结构井防砂难度较大，主要表现在：一是机械防砂实施难度大，充填过程易形成砂桥[1];二是化学防砂周期短，易引起套损加剧；三是防砂后期处理难度大、费用高。而针对套损井采取大修井筒恢复工艺技术不仅技术复杂、难度大，而且成本高、有效率低[2]。多重因素导致复杂结构井的开发受到严重制约，复杂结构井防砂问题亟待解决。为此，作者对玻璃钢筛管井下自生滤砂管防砂技术进行研发，以有效改善复杂结构井的防砂效果。

1、技术研究

井下自生滤砂管防砂技术就是将玻璃钢防砂筛管下入到位后，采用涂覆砂充填工艺，侯凝固结后涂覆砂包覆在玻璃钢防砂筛管上，在井下自行生成树脂滤砂管的工艺技术。

1.1 玻璃钢防砂筛管研制

1.1.1 材料选择

玻璃钢是一种新型的复合材料，其优点有：(1)低吸附性，对地层泥质和粉细砂吸附性差，油井正常生产过程中可直接携带出地面，治理防砂管堵塞有良好的效果；(2)轻质高强，拉伸强度接近甚至超过碳素钢，耐腐蚀，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力；(3)易磨钻，方便后期处理。因此，选择玻璃钢作为防砂筛管材料。

1.1.2 规格及参数优化设计

防砂筛管外径尺寸：根据不同的套管尺寸，设计完善了3种防砂筛管外径尺寸，分别为70mm、78mm、95mm。

防砂筛管缝隙尺寸：原则上应能挡住最小充填砾石。孤岛地层砂粒度中值分布在0.10～0.25mm之间，充填砂粒度在0.3～1.0mm之间，因此设计3种防砂筛管缝隙，分别为0.2mm、0.3mm、0.4mm,满足不同粒度分布的挡砂要求。

防砂筛管缝隙结构优化设计。矩形缝特点：结构简单，加工方便，缝隙宽度保持好，但操作可靠性差，缝隙易被细砂堵塞；梯形缝特点：锥度越大，自洁作用越强，缝隙宽度保持好，但易被流砂磨蚀，缝隙变宽，影响滤砂精度。为克服以上缺点，采用组合割缝技术(图1),外矩形缝一定深度，耐流砂磨蚀；内梯形缝呈扩散状，有利于保持缝隙清洁，不产生砂堵。

1.1.3 管柱设计

防砂筛管管柱进行组合设计，充填工具以下管柱采用玻璃钢材料，实现管柱后期处理可钻可捞，在常规打捞无效后直接井下削磨，避免取出，减少后期处理工序。配套的无锚牙式充填工具(图2)集密封、充填、丢手于一体，实现了一趟管柱完成环空填砂和座封丢手等多道工序，简化了施工工艺，降低了工人劳动强度和防砂作业成本，缩短了施工占井时间，生产效率大大提高。

2、实验研究

将防砂筛管与法兰盘用螺纹连接，置于可视化模拟井筒内，固定牢靠；启动高压柱塞泵，通过模拟炮眼进液模拟地层生产过程；根据渗流实验数据绘制时间-渗透率、流量-压力曲线。采集数据不少于3组，每组不少于5个流量值，每个流量值采集时间间隔不少于5min。

2.1 低吸附性能评价实验

取含泥量15%的采出液，分别采用玻璃钢防砂筛管与绕丝防砂筛管进行驱替实验[4],结果如图4所示。

由图4可以看出，玻璃钢防砂筛管抗堵塞性能明显优于绕丝防砂筛管。因此，玻璃钢防砂筛管对高泥油藏具有明显的抗堵塞优势。

沥青质原油(沥青质含量1.43%)在0.4～0.8mm厚的石英砂和涂覆砂表面的吸附量(沥青质含量与砂粒质量的比值)对比见表1。

由表1可知，2种沥青质原油在石英砂和涂覆砂表面均有吸附，在石英砂表面的吸附量远大于在涂覆砂表面的。表明，涂覆砂也具有明显的低吸附性能，可有效降低充填层堵塞。因此，可通过配套玻璃钢防砂筛管，有效改善高泥质含量复杂结构井的生产效果。

2.2 高渗透性能评价实验

对玻璃钢防砂筛管、玻璃钢井下自生滤砂管与常规滤砂管的渗透性能进行评价(图5),结果发现，玻璃钢井下自生滤砂管的渗透性能是常规滤砂管的1.2倍。

2.3 可取、可钻性能评价实验

2.3.1 可取性能评价实验

室内开展抗拉性能测试实验，在拉力达到180kN时玻璃钢防砂筛管脱扣；现场开展破坏性试验，下入负荷160kN的油管，上部连接玻璃钢防砂筛管，鱼腔内插入倒扣捞矛，用大钩上提，全井油管提起，玻璃钢防砂筛管完好，没有涨破[5]。

将不同防砂筛管砂埋一定深度，地面测试摩擦阻力。结果发现，砂埋玻璃钢防砂筛管的摩擦阻力较砂埋绕丝防砂筛管的大幅减弱；砂埋玻璃钢防砂筛管的摩擦阻力不随砂埋深度的增加变化，而是保持平稳。表明，玻璃钢防砂筛管的表面摩擦系数比绕丝防砂筛管更小，现场应用时可以满足后期打捞性能要求。

2.3.2 可钻性能评价实验

室内开展可钻破碎实验，用磨鞋钻头，分别加压20kN、40kN,分别以50r•min-1、80r•min-1的速度实施钻切破坏。结果发现，玻璃钢防砂筛管的可钻性能优良，可通过配套玻璃钢防砂筛管降低后期处理难度，降低作业成本。

3、现场应用

将玻璃钢筛管井下自生滤砂管防砂技术应用于孤岛油田，共26井次，其中套损井应用7井次，大斜度井应用8井次，成功率100%,平均防砂周期超过400d,防砂有效期可延长121d,平均单井增液46.8%,当年累计增油8675.7t,大修率下降30%,有效改善了复杂结构井的防砂效果。

4、结论

针对套损井、大斜度井等复杂结构井机械防砂实施难度大、防砂有效期短、后期处理成本高等问题，研发了玻璃钢筛管井下自生滤砂管防砂技术。该技术具有低吸附、抗堵塞、易钻取等特点，防砂有效期长，后处理方便。现场应用26井次，平均增液46.8%,防砂有效期延长121d,大修率下降30%,有效改善了复杂结构井的防砂效果。

参考文献:

[1]小乔治•O•苏曼.防砂手册[M].北京:石油工业出版社,1988:42-44.

[2]胡玉国,邓大智,宿辉,等.我国化学防砂工艺技术现状和发展趋势[J].精细与专用化学品,2002,23(11):14-16,11.

[3]王玉纯,顾宏伟.油层出砂机理与防砂方法综述[J].特种油气藏,1998,5(4):63-66.

[4]何生厚,张琪.油气井防砂理论及其应用[M].北京:中国石化出版社,2003.

[5]万仁溥.油田用封隔器及井下工具手册[M].北京:石油工业出版社,1981:98-101.

文章来源：刘为民.玻璃钢筛管井下自生滤砂管防砂技术的研制[J].化学与生物工程,2021,38(05):68-70+75.