分層防砂工藝技術(shù)

分層防砂工藝技術(shù)基本原理

是采用一趟管柱將防砂器材全部下入井中, 利用專(zhuān)用的封隔器把多層厚夾層油井分隔成數(shù)段, 對(duì)每段分別進(jìn)行地層擠壓和環(huán)空充填施工, 從而在井筒周?chē)欢ò霃絻?nèi)形成密實(shí)的高滲透帶, 形成多級(jí)擋砂屏障擋砂體系, 達(dá)到降低油井生產(chǎn)壓差、實(shí)現(xiàn)油井防砂增產(chǎn)的目的。

管柱結(jié)構(gòu)組成: 分層管柱由頂部主封隔器、中間封隔器、內(nèi)外充填總成、信號(hào)器、繞絲篩管、擠充轉(zhuǎn)換總成、底部橋塞等組成，如圖《多油層礫石充填一次管柱》所示。

分層防砂工藝技術(shù)工藝特點(diǎn)

①一趟管柱可以完成多個(gè)油層的擠壓充填施工;

②施工時(shí)不用關(guān)閉套管閘門(mén),可封閉其他層而選擇性地對(duì)目的層進(jìn)行擠壓, 避免了層間串通, 配合施工參數(shù)的優(yōu)選, 可有效地把礫石擠進(jìn)地層;

③ 擠壓后再環(huán)空充填, 提高了礫石充填密實(shí)度;

④ 信號(hào)器準(zhǔn)確地顯示充填進(jìn)程, 并使礫石準(zhǔn)確地覆蓋油層一定的高度;

⑤ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 可操作性強(qiáng), 易于現(xiàn)場(chǎng)推廣。

分層防砂工藝技術(shù)施工方法

分層防砂管柱施工前必須用φ152mm通井規(guī)對(duì)全井進(jìn)行通井, 用φ164mm刮管器在封隔器座封位置附近刮削5次以上, 并通過(guò)洗井洗出并內(nèi)全部雜物。

按施工設(shè)計(jì)連接防砂管柱, 依次下入防砂外管工具。下至懸掛丟手封隔器時(shí)將外管暫時(shí)懸掛在井口調(diào)配好坐封內(nèi)管并插入防砂外管內(nèi)腔, 確保各級(jí)密封組合正對(duì)相應(yīng)的液壓坐封工具。用懸掛丟手封隔器將防砂內(nèi)、外管連為一體, 向防砂管柱內(nèi)灌滿(mǎn)清水, 試驗(yàn)其靜水密封性。觀察液面, 5min后液面不降, 即可將管柱下入井內(nèi)。

防砂管柱下至設(shè)計(jì)位置, 反洗井14d, 清除井內(nèi)污物。

坐封, 在油管內(nèi)打液壓8,12 ,15 和18MPa, 各穩(wěn)壓5min, 完成坐封。

丟手, 向油管內(nèi)投入φ45mm鋼球, 從油管內(nèi)加液壓至約20MPa, 至壓力突降實(shí)現(xiàn)丟手, 起出丟手管柱。如果液力丟手不成則上提管柱, 正轉(zhuǎn)15~20圈丟手。

疏松砂巖油藏的注水井, 一旦改變注水制度或因各種原因停注時(shí), 就會(huì)導(dǎo)致地層反吐而大量出砂, 從而堵塞注水管道甚至砂埋部分油層,導(dǎo)致注水困難甚至被迫停注。因此, 為延長(zhǎng)注水周期, 減少作業(yè)次數(shù), 對(duì)疏松砂巖油藏的注水井應(yīng)進(jìn)行防砂措施。勝利油區(qū)研制開(kāi)發(fā)的分層注水防砂一體化管柱, 解決了分層注水井的防砂難題。分層注水防砂一體化管柱主要由Y441 封隔器、Y341 封隔器、Y445 丟手懸掛封隔器、濾砂管、注水閥和安全接頭等組成, 管柱結(jié)構(gòu)如圖《分層注水防砂一體化管柱》所示。

該管柱施工簡(jiǎn)單, 分層可靠, 經(jīng)過(guò)防砂后的注水井即使砂埋防砂管柱后也能把水均勻地注入到地層中。

其工作原理是防砂管柱將外層防砂管柱和內(nèi)管坐封管柱按設(shè)計(jì)調(diào)配好, 下到設(shè)計(jì)位置。油管加壓, 各級(jí)封隔器同時(shí)坐封。坐封后, 管柱可采用正轉(zhuǎn)倒扣丟手和油管加壓丟手兩種方式實(shí)現(xiàn)丟手, 丟手后起出內(nèi)管坐封管柱, 井內(nèi)留下的就是完井后的防砂工藝管柱即“ 內(nèi)井筒” 。

注水管柱按設(shè)計(jì)將注水管柱調(diào)配好, 下至預(yù)定深度。油管加壓, 各級(jí)封隔器坐封。其中, 配水器帶相應(yīng)的死芯子下入。封隔器坐封后, 利用鋼絲絞車(chē)帶下配水器芯子的打撈工具將各級(jí)死芯子撈出。然后根據(jù)測(cè)試資料將配好水嘴的注水芯子從油管投入, 再利用鋼絲絞車(chē)帶下加重桿和球頭將各級(jí)注水芯子送至空心配水器內(nèi)工作位置。防砂濾砂管阻擋地層砂進(jìn)入防砂管內(nèi), 注入水經(jīng)濾砂管注入地層, 當(dāng)雜質(zhì)堵塞濾砂管, 吸水量降低時(shí), 可通過(guò)反洗井將濾砂管內(nèi)壁的雜質(zhì)沖出,改善濾砂管的滲透性。

注水正常注水時(shí)見(jiàn)圖, 總注入水量仇在配水器的上端分為兩部分, 一部分水流量, 經(jīng)配水器注水芯子上的水嘴注入層, 另一部分水流量口。沿配水器下行水流量。在配水器的上端又分為兩部分, 一部分水流量口。經(jīng)配水器注水芯子上的水嘴注入層, 另一部分水流量經(jīng)配水器注入層。

洗井見(jiàn)圖各級(jí)配水器在彈簧作用下自動(dòng)關(guān)閉, 洗井液從套管注入, 首先推開(kāi)可洗井封隔器的洗井閥穿過(guò)封隔器, 沿防砂管柱內(nèi)腔與注水管柱間的環(huán)空下行, 推開(kāi)可洗井封隔器的洗井閥穿過(guò)封隔器, 從注水管柱底部的單流閥進(jìn)入油管, 上行直至井口, 完成一個(gè)洗井循環(huán)。

在井筒內(nèi)下入繞絲篩管或割縫襯管等機(jī)械管柱后，再用礫石或其它類(lèi)似材料充填在機(jī)械管柱與套管的環(huán)形空間內(nèi)，并擠入井筒周?chē)貙?，形成多?jí)濾砂屏障，達(dá)到擋砂目的。這類(lèi)方法設(shè)計(jì)及施工復(fù)雜，成本較高；但擋砂效果好，有效期長(zhǎng)，成功率高，適用性廣，可用于細(xì)、中、粗砂巖地層，垂直井，定向井，熱采井等復(fù)雜條件。礫石充填防砂的缺點(diǎn)主要是施工復(fù)雜，一次性投入高；若礫石尺寸選擇不當(dāng)，地層砂侵入礫石層后會(huì)增加油流入井的阻力，影響防砂后的油井產(chǎn)能。

研究結(jié)果表明，礫石充填井筒附過(guò)主要壓降損失在填有礫石的射孔炮眼內(nèi)。因施工過(guò)程較長(zhǎng)，必須注意減少作業(yè)過(guò)程中對(duì)油層的作害。

防砂壩是建在泥石流形成區(qū)或形成-流通區(qū)溝谷內(nèi)的一種橫斷溝床的人工建筑物，是防治泥石流最具重要性和有效性的工程建筑物之一。其主要的功能在于攔蓄河道泥沙、調(diào)節(jié)泥沙輸送、防止侵蝕、控制流心及抑止土石流等。我國(guó)興建了超過(guò)數(shù)千座的防砂壩，但這些防砂壩的攔砂壽命通常都很短，當(dāng)大量的砂石被防砂壩攔阻后，防砂壩將漸漸淤滿(mǎn)，最后無(wú)法繼續(xù)攔砂，只好在下游繼續(xù)建新的防砂壩，最后使得山區(qū)到處都建滿(mǎn)了防砂壩。加上過(guò)去的工程建設(shè)過(guò)于注重安全性與實(shí)用性，忽略了對(duì)生態(tài)環(huán)境所造成的沖擊，大大破壞了原本的自然環(huán)境。近年來(lái)，由于生態(tài)保育的觀念提升，國(guó)內(nèi)外都有壩體改善或拆除工程的研究，例如：美國(guó)為了保護(hù)瀕臨絕種生物及恢復(fù)河流環(huán)境或其他種種原因，而開(kāi)始?jí)误w移除的行動(dòng)，為全球最早開(kāi)始進(jìn)行壩體移除的國(guó)家；在法國(guó)也先后為了恢復(fù)鮭魚(yú)的棲地進(jìn)行了壩體移除；日本則是凍結(jié)許多水壩建設(shè)計(jì)劃，面臨計(jì)劃終止的水庫(kù)就有 92 座。

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(duì)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(lái)比較簡(jiǎn)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(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。

2．防砂方法評(píng)價(jià)模型

1)綜合模糊評(píng)判

對(duì)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，作為綜合模糊評(píng)判模型的基本依據(jù)。根據(jù)專(zhuān)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(kù)，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(duì)井的適應(yīng)性，最后可得到各種防砂方法的評(píng)判因子，根據(jù)評(píng)判因子優(yōu)詵出防砂方法。

技術(shù)評(píng)判指標(biāo)的計(jì)算步驟：

①讀取選定井對(duì)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(duì)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取全部防砂工藝對(duì)全部因素的適應(yīng)模糊的標(biāo)識(shí)；

③利用隸屬函數(shù)計(jì)算給定井的數(shù)據(jù)對(duì)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(píng)判指標(biāo)。綜合評(píng)判指標(biāo)中，評(píng)判系數(shù)越大表示對(duì)應(yīng)的防砂方法對(duì)給定的井技術(shù)上越可行。選出前若干種評(píng)判系數(shù)較大的防砂方法后可以繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行相對(duì)經(jīng)濟(jì)對(duì)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(duì)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(shí)別的防砂井的基本參數(shù)進(jìn)行識(shí)別計(jì)算，輸出向量中最大元素對(duì)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(cè)，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(lèi)型、完井井段長(zhǎng)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(guó)際上通行的分類(lèi)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(lèi)。根據(jù)儲(chǔ)層特征和工藝要求，派生出很多種類(lèi)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(zhuān)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(guò)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(zhǎng)；對(duì)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(guò)礫石防不同粒徑的地層砂。缺點(diǎn)是施工復(fù)雜、車(chē)組動(dòng)用多、現(xiàn)場(chǎng)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(guò)襯管的砂粒粒徑大小，因此，針對(duì)不同砂粒，可選擇不同的割縫寬度來(lái)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(chǔ)層。根據(jù)割縫管剖面來(lái)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(jiǎn)單、成本低、內(nèi)徑大、打撈簡(jiǎn)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(lài)于井下測(cè)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(guò)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(duì)于在完井過(guò)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(lèi)似于割縫管完井技術(shù)無(wú)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(guò)流面積，并能明顯延長(zhǎng)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(guò)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(lái)阻擋過(guò)濾，中部的金屬纖維由于其排列是無(wú)規(guī)則的，具有一定的彈性，它叮以阻擋和大量吸附透過(guò)外網(wǎng)進(jìn)來(lái)的砂，從而起到擋砂的作用。該方法具有施工工藝簡(jiǎn)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(zhǎng)，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(chǔ)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(kāi)發(fā)項(xiàng)目中都得到了廣泛應(yīng)用，并獲得了最大化的儲(chǔ)層產(chǎn)出。