防砂完井

防砂完井選擇方法

1．經(jīng)驗(yàn)分析方法

目前采用經(jīng)驗(yàn)方法對具體井進(jìn)行防砂方法選擇仍占主導(dǎo)地位，綜合分析油藏地質(zhì)、生產(chǎn)、完井等因素，借鑒實(shí)驗(yàn)研究成果及油田多年防砂完井實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成了比較完善的防砂方法選擇體系。該方法實(shí)施起來比較簡單易行，成功的關(guān)鍵取決于工程技術(shù)人員豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)。

2．防砂方法評價(jià)模型

1)綜合模糊評判

對現(xiàn)有的各種防砂方法的適應(yīng)性進(jìn)行歸納分析，建立防砂方法適應(yīng)條件知識數(shù)據(jù)庫，作為綜合模糊評判模型的基本依據(jù)。根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立各因素的權(quán)重系數(shù)數(shù)據(jù)庫，表達(dá)各因素在防砂方法優(yōu)選中的重要程度。引入隸屬系數(shù)和隸屬度計(jì)算各防砂方法對井的適應(yīng)性，最后可得到各種防砂方法的評判因子，根據(jù)評判因子優(yōu)詵出防砂方法。

技術(shù)評判指標(biāo)的計(jì)算步驟：

①讀取選定井對應(yīng)于全部因素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用隸屬函數(shù)計(jì)算具體井?dāng)?shù)對各個(gè)因素的全部模糊集合的隸屬度；

②讀取防砂方法適應(yīng)條件知識數(shù)據(jù)庫，獲取全部防砂工藝對全部因素的適應(yīng)模糊的標(biāo)識；

③利用隸屬函數(shù)計(jì)算給定井的數(shù)據(jù)對各適應(yīng)模糊集合的隸屬度；

④考慮各因素的權(quán)重系數(shù)計(jì)算綜合評判指標(biāo)。綜合評判指標(biāo)中，評判系數(shù)越大表示對應(yīng)的防砂方法對給定的井技術(shù)上越可行。選出前若干種評判系數(shù)較大的防砂方法后可以繼續(xù)對其進(jìn)行相對經(jīng)濟(jì)對比，從而優(yōu)選出技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都最優(yōu)的防砂方法?！?/p>

2)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目前應(yīng)用最廣泛的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是反向傳播(B-P)網(wǎng)絡(luò)，利用若干防砂方法選擇正確范例作為樣本輸入網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)果保存在各結(jié)點(diǎn)的權(quán)系數(shù)和閾值上。向網(wǎng)絡(luò)輸入待識別的防砂井的基本參數(shù)進(jìn)行識別計(jì)算，輸出向量中最大元素對應(yīng)的防砂方法應(yīng)該是最優(yōu)的防砂方法。因此，輸出結(jié)點(diǎn)數(shù)等于所有備選防砂方法的總數(shù)。

防砂完井選擇原則

①立足于先期防砂。根據(jù)油藏地質(zhì)和試采資料，結(jié)合出砂預(yù)測，一旦判定地層出砂，立足于先期防砂完井。

②結(jié)合油藏地質(zhì)特征，綜合考慮工藝、技術(shù)條件和防砂費(fèi)用，選擇最優(yōu)的防砂方法。

③立足于保護(hù)油層，減少傷害，又保持油井獲得最大產(chǎn)能為目標(biāo)，進(jìn)行方法優(yōu)選。

防砂完井考慮的因素

防砂方法決策需考慮的因素主要有完井類型、完井井段長度、井身狀況、油層物性、油藏流體物性、產(chǎn)能損失、成本費(fèi)用。 2100433B

按照目前國際上通行的分類方法，把防砂完仆分為獨(dú)市篩管防砂和礫石允填防砂兩個(gè)大類。根據(jù)儲層特征和工藝要求，派生出很多種類型的防砂完井系列，比如割縫襯管完井、繞絲篩管完井、金屬纖維篩管完井、燒結(jié)陶瓷篩管完井、金屬氈篩管完井、管內(nèi)繞絲篩管完井、管內(nèi)金屬纖維篩管完井、管內(nèi)燒結(jié)陶瓷篩管完井、管內(nèi)金屬氈篩管完井、多孔冶金粉末防砂篩管完井、管內(nèi)多孔冶金粉末防砂篩管完井、各種復(fù)合篩管完井、裸眼礫石充填完井、管內(nèi)礫石充填完井等等。

(1)繞絲篩管礫石充填防砂完井技術(shù)

繞絲篩管由篩筒、接頭、扶正器和基管等部件組成，篩筒是用特殊截面的不銹鋼絲在專用設(shè)備上采用先進(jìn)工藝技術(shù)燒焊制造而成的。該技術(shù)的防砂原理是通過防砂管柱將礫石砂漿送人套管與篩管的環(huán)形空間，借助于篩管阻擋礫石進(jìn)入井筒，而礫石層則充當(dāng)砂墻，成為阻擋地層出砂的可靠屏障，從而達(dá)到既保持油井高產(chǎn)又能控制地層出砂的目的。

這種防砂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是防砂可靠、有效期長；對油層傷害小、滲流面積大、油井采油指數(shù)高；適應(yīng)強(qiáng)，可通過礫石防不同粒徑的地層砂。缺點(diǎn)是施工復(fù)雜、車組動(dòng)用多、現(xiàn)場指揮困難；施工費(fèi)用高；只能地面選擇礫石直徑、一旦防砂失敗，不易補(bǔ)救，打撈十分困難。

(2)割縫管防砂完井技術(shù)

割縫襯管是在管壁上利用銑刀在銑床上銑削而成，其縫寬度取決于能通過襯管的砂粒粒徑大小，因此，針對不同砂粒，可選擇不同的割縫寬度來進(jìn)行防砂，從而達(dá)到防止地層出砂的目的。由于銑刀強(qiáng)度的限制，0.3mm以下的割縫寬度難以加工，因此割縫襯管只適用于中一粗粒徑油砂儲層。根據(jù)割縫管剖面來看，可分為平行割縫和梯形割縫，目前通常采用橫向梯形割縫結(jié)構(gòu)。

這種防砂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是加工制造簡單、成本低、內(nèi)徑大、打撈簡單、施工容易；缺點(diǎn)是縫隙尺寸易受腐蝕而變大，導(dǎo)致防砂效果差，流通面積相應(yīng)較小，“自潔”能力較弱。

(3)裸眼膨脹管完井技術(shù)

依賴于井下測量和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的進(jìn)步以及完井技術(shù)的逐步成熟，裸眼膨脹管完井技術(shù)得以迅速發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)包括膨脹尾管掛完井技術(shù)和膨脹篩管完井技術(shù)。前者主要是通過投球?qū)⑺嘧⑷肴缓蟊飰鹤鴴?，由于膨脹尾管取代了通常的卡瓦式尾管掛，使得注水泥與坐掛可一次完成。對于在完井過程中存在多套油水體系及泥巖夾層的情況，可以采用膨脹篩管完井技術(shù)，該技術(shù)除了類似于割縫管完井技術(shù)無需礫石充填、減少完井花費(fèi)外，最主要的是能夠減小生產(chǎn)壓差，增大油井過流面積，并能明顯延長油氣井壽命。

(4)金屬纖維篩管防砂完井技術(shù)

金屬纖維篩管的基本結(jié)構(gòu)主要由基管、保護(hù)管、內(nèi)外網(wǎng)、不銹鋼纖維充填層等組成。不銹鋼纖維的作用是選擇性過濾作用，其防砂參數(shù)主要是金屬纖維的尺寸、厚度、壓縮系數(shù)等。正確選擇防砂參數(shù)是防砂成敗的關(guān)鍵。液體攜帶的大部分砂被外層金屬纖維網(wǎng)擋住，在篩管外形呈穩(wěn)定的砂拱，地層出的砂也主要靠這個(gè)砂拱來阻擋過濾，中部的金屬纖維由于其排列是無規(guī)則的，具有一定的彈性，它叮以阻擋和大量吸附透過外網(wǎng)進(jìn)來的砂，從而起到擋砂的作用。該方法具有施工工藝簡單、成本低廉、成功率高，抗腐蝕能力強(qiáng)，孔滲性好，使用壽命長，適用范圍廣等特點(diǎn)。

(5)多分支防砂完井技術(shù)

在含重油的砂巖儲層中，砂質(zhì)顆粒具有固有的在重油中呈懸浮狀態(tài)的特征，因此必須實(shí)施有效的防砂完井技術(shù)，確保砂質(zhì)顆?？梢噪S重油一起采出到地表，又能很容易地實(shí)現(xiàn)分離。目前多分支鉆井技術(shù)在許多重油油藏的開發(fā)項(xiàng)目中都得到了廣泛應(yīng)用，并獲得了最大化的儲層產(chǎn)出。

礫石充填完井，在襯管和井壁之間充填一定尺寸和數(shù)量的礫石的完井方法。在進(jìn)行裸眼井下礫石充填時(shí)，有時(shí)礫石未完全充填完，井眼就發(fā)生坍塌。故水平井的防砂，多采用預(yù)充填礫石篩管，金屬纖維篩管完井。迄今，水平井段礫石充填技術(shù)仍未過關(guān)。

下面不同種類的完井方法提供了各種不同有效程度地控制油層的完井方式。這其中一些是基本的，一些是復(fù)雜的。完井方法的選擇必須符合生產(chǎn)限制條件和儲層特性。完井方式也要依據(jù)巖石強(qiáng)度、堵水堵氣要求、預(yù)期流動(dòng)率、完井壽命、頁巖的活動(dòng)性和穩(wěn)定性、顆粒排序和紋理的影響。

井筒穩(wěn)定是主要的考慮因素。對于夾層形式，礫石充填擠壓成型并且穩(wěn)定礫石。對于顆粒排序良好的非夾層形式，如果不考慮完井壽命，或者油井正在以高流動(dòng)率生產(chǎn)，一般考慮非礫石充填完井就足夠了。

現(xiàn)今可以選擇的膠結(jié)地層的完井方式如下：

裸眼完井

裸眼完井用于油井生產(chǎn)時(shí)不會坍塌的穩(wěn)定膠結(jié)地層。此時(shí)應(yīng)對水錐進(jìn)和氣錐進(jìn)的趨勢進(jìn)行認(rèn)真研究，因?yàn)檫@種完井設(shè)計(jì)允許無預(yù)防性的意料之外產(chǎn)生的水或氣的阻斷。

預(yù)鉆或割縫襯管完井

當(dāng)考慮井筒穩(wěn)定性或者需要考慮出砂的時(shí)候，我們一般用割縫襯管。割縫襯管或者帶眼襯管直接放在裸眼里或者懸掛在生產(chǎn)套管上。另外，如果地層構(gòu)造中有反應(yīng)性頁巖，襯管是一種合適的防止井眼脫落或者坍塌的選擇。

在固結(jié)地層結(jié)構(gòu)中，預(yù)鉆襯管通常代替割縫襯管使用。預(yù)鉆或割縫襯管完井。只有在預(yù)期沒有增產(chǎn)并且不用考慮不包括有害的諸如水或氣的流體的時(shí)候，可以考慮用預(yù)鉆或割縫襯管完井。

裸眼篩管帶管外封隔器完井

套管封隔器通常用于在無水泥封固的裸眼完井中的不同流體類型或者壓力之間形成一個(gè)有效的環(huán)形密封。當(dāng)區(qū)域需要隔離時(shí)，這種完井方式相比襯管完井是一種改進(jìn)。套管封隔器漲封后密封井眼內(nèi)徑，作為襯管整體的一部分使用?？梢杂盟酀{或水泥使其膨脹。當(dāng)正常膨脹的時(shí)候，分割器可以提供一個(gè)有效的密封環(huán)境用于選擇性生產(chǎn)，增產(chǎn)或者其它的注水目的。套管封隔器一般與割縫襯管，篩管，預(yù)鉆篩管或襯管和滑動(dòng)套筒配合使用。

射孔完井

套管井眼完井定義是在生產(chǎn)層位中襯管或套管被封固來代替射孔封堵。與其它完井方式相比，套管井眼完井方式對井眼的控制和儲層的操控程度最高。由于在自然壓裂形式下可能存在水泥入侵，套管井眼完井方式一開始時(shí)被用于非自然壓裂儲層。套管井眼完井對于水平井來說可以減少鉆井過程中的錐進(jìn)問題。射孔可以選擇性地阻止不需要的流體流入。

預(yù)鉆襯管和裸眼篩管完井

裸眼篩管完井一般用于需要進(jìn)行防砂的非固結(jié)地層。篩管不需要進(jìn)行礫石充填來阻止地層砂進(jìn)入流體中。如果存在不需要的流體，這種完井方式可以結(jié)合套管封隔器施工。獨(dú)立篩管完井可以預(yù)充填。預(yù)充填篩管實(shí)際上是模塊化的礫石充填因?yàn)橛袠渲糠蟮[石或者松散砂充填在它們周圍來阻止砂通道的形成。如果在水平井中不需要礫石充填那么預(yù)充填篩管完井是一種合適的方式。但是，儲層要求相對干凈，同時(shí)地層砂要求非常一致，最好沒有細(xì)沙粒和平均體積流動(dòng)率。

裸眼篩管完井

裸眼篩管完井由于在預(yù)射孔襯管內(nèi)工作所以提高了篩管的位置度。這項(xiàng)技術(shù)主要用于由于反應(yīng)性頁巖的存在造成的井眼不穩(wěn)定有防砂要求的疏松巖石。

裸眼篩管礫石充填完井

裸眼篩管礫石充填完井是在篩管和裸眼之間形成礫石充填層。這種完井方式的優(yōu)點(diǎn)是可維持生產(chǎn)率和完井壽命相比于獨(dú)立篩管完井。一次成功的水平井礫石充填完井要求井眼干凈、穩(wěn)定并且沒有損壞以放置礫石充填篩管。之前滑進(jìn)井眼中或者在礫石充填的過程中滑入井眼中的反應(yīng)性頁巖是裸眼篩管礫石充填完井的主要阻礙。不穩(wěn)定的臟井眼會污染礫石，引起油井生產(chǎn)率下降如果儲層結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，完井過程中不需要考慮防砂，則可以選用預(yù)鉆襯管裸眼完井方式。

一般來講，襯管可以在鉆井過程中或者鉆井完成之后安裝。從長遠(yuǎn)考慮，想檢測以后生產(chǎn)過程中的出砂量，那就需要安裝預(yù)鉆襯管。進(jìn)一步講，可能出現(xiàn)的水錐進(jìn)或氣錐進(jìn)問題應(yīng)該被考慮，如果沒有這些問題的話，則推薦用裸眼完井。除了精確地生產(chǎn)控制，如果需要隔離油井中的特殊區(qū)域，那么應(yīng)該用到套管或者尾管，注水泥固井射孔完井。

除了這些完井方式，也可以應(yīng)用預(yù)鉆襯管或者割縫襯管配合套管封隔器完井方式。如果考慮儲層結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，那么首先要考慮是否需要防砂。如果不需要防砂，在鉆水平井的過程中需要安裝襯管。如果生產(chǎn)過程中存在出砂問題，就需要檢查一下地層分布。除去包括油井工作時(shí)間、油井生產(chǎn)率、可能存在的水錐進(jìn)或者氣錐進(jìn)的額外考慮，這里還有三種基本的完井方式：裸眼篩管完井；預(yù)鉆襯管裸眼完井和獨(dú)立篩管裸眼篩管礫石充填完井。

裸眼篩管礫石充填完井是近幾年發(fā)展非常迅速的一項(xiàng)新技術(shù)，目前裸眼篩管礫石充填完井綜合評價(jià)效果最好，優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)為：

①礫石層厚，擋砂效果好。能有效地阻擋底層砂進(jìn)入井筒，并且擋砂的同時(shí)可以避免機(jī)械篩管被地層砂堵塞。

②管外充填形成的礫石層滲透率遠(yuǎn)高于地層原始滲透率，能夠獲得較低的防砂完井表皮，提高水平井產(chǎn)量。

③射孔炮眼及與篩管環(huán)形空間形成較好的礫石充填層，有利于水平井入流剖面均勻，對防止錐進(jìn)有一定作用。

④防砂有效期長，綜合防砂效果好。