【文章內(nèi)容簡介】 管（未鉆孔）原有的抗拉強度的 80％。繞絲篩管最常用的扣型為API 平式扣（ NU）、短螺紋扣（ STC）、和長螺紋扣（ LTC）。 3）預充填礫石篩管。 預充填礫石篩管是指內(nèi)部充填了一層樹脂涂敷的礫石層篩管，樹脂涂敷礫石層起著阻擋地層砂的作用。預充填礫石篩管是可用于充填礫石防砂作業(yè)的井中，以防萬一充填礫石防砂作業(yè)失敗，如充填礫石質(zhì)量差或篩管外出現(xiàn)空穴，預充填礫石篩管也可阻擋地層出砂，盡管預充填礫石篩管的樹脂涂敷礫石層也會被堵塞，但是局部的堵塞仍可以使油氣 井生產(chǎn)。預充填礫石篩管主要是用于難以進行充填礫石防砂作業(yè)的地方（如防砂層段很長，大斜度井、水平井、多層非均質(zhì)地層）。 有幾種不同類型的預充填礫石篩管。最常見的雙層繞絲預充填礫石篩管。單層繞絲預充填礫石篩管和 Slimpak 預制篩管。 雙層繞絲預充填礫石篩管包括二層篩套，一層標準繞絲篩套在里面，另一層繞絲篩套在外面，在二層篩套之間的環(huán)空部分填滿樹脂涂敷的礫石。整個篩管最后被放在火爐上“烘烤”使樹脂涂敷的礫石固結(jié)。 單層繞絲預充填礫石篩管是由標準的繞絲篩管發(fā)展而來的。這類篩管，將一特殊的 帶孔管罩在篩套外，帶孔管外又罩上一層特殊的紙來密封帶孔管的扎眼，并在帶孔管與管罩之間環(huán)空部分充填滿樹脂涂敷的礫石，然后將單層繞絲預充填礫石篩管放在“烤爐”上烘烤，使樹脂涂敷的礫石固化，帶孔管外罩的一層紙也就被除去了。外面的帶孔管比篩罩要結(jié)實一些，更不易損壞，特別適合下入“狗腿”角度大的井中或磨銑開窗側(cè)鉆井中。 Slimpak 篩管與標準繞絲篩管的制造工藝基本類似，它有兩大特點：第一，纏繞在帶孔基管外面的是網(wǎng)眼很細的篩網(wǎng)，并且固定在基管上，然后才在篩網(wǎng)外面罩上繞絲篩套；第二，在篩網(wǎng)與繞絲篩套之間的空間 充填滿樹脂涂敷的礫石。最后將 Slimpak 篩管放在烤爐上烘烤，使樹脂涂敷的礫石固化，在篩罩與篩網(wǎng)之間形成一層薄的固化的礫石層。 Slimpak 篩管與其它預充填礫石篩管相比，它的主要優(yōu)點是內(nèi)徑最大。 （ 3）礫石充填防砂 礫石充填防砂經(jīng)幾十年的技術(shù)改進和配套，是目前最有效的防砂方法。 礫石充填的工藝方法是在油氣井中下入濾砂管柱后，再進行濾砂管柱外部（包括炮眼和地層近井地帶）充填礫石，建立人工防砂屏障。 目前，礫石充填有四種方法： l）低密度充填法：即礫石水充填，用低粘度 的攜砂液或鹽水，用低的攜砂比將礫石攜帶至防砂井段和防砂管柱外。 2）高密度充填法：即礫石膠液充填，用凝膠作攜砂液，并用高的攜砂比將礫石攜帶至防砂井段和防砂管柱外。 3）振動充填法：井下充填工具中帶有振動裝置，在礫石充填過程中引發(fā)濾砂管、盲管等擋砂管柱振動，迫使礫石趨向緊密堆積。 4）壓裂充填法：將產(chǎn)層用水力壓出裂縫后向裂縫擠人礫石，造成離井眼更遠的礫石充填，進一步降低近井帶的流動阻力和流速。 （ 4）化學防砂方法 將化學原料注入地層，膠結(jié)地層砂或?qū)⒒瘜W膠結(jié)劑預先涂在固體 顆粒表面，然后將其擠進套管外形成人工井壁以達到防砂的目的。表 924 為化學防砂選用參數(shù)表。 化學防砂方法隨著機械防砂技術(shù)的發(fā)展已越來越顯得不重要，其優(yōu)、缺點如下： 優(yōu)點：對細粉砂地層的防砂效果優(yōu)于機械防砂。因為目前機械防砂的最小孔隙只達到防（ 10μ ）以上的砂粒， 以下的粉狀砂就只有依靠化學防砂方法。 缺點：化學防砂的膠結(jié)劑進入地層，降低地層滲透率；膠結(jié)劑易老化，壽命不長；一般化膠結(jié)劑價格昂貴，成本高；作業(yè)成功率低于機械防砂。 表９ ２ ４ 化學防砂選用參數(shù)表 方 法 配方（質(zhì)量比） 適 用 范 圍 水泥砂漿 水 :水泥 :砂＝ ::4 油、水井后期防砂 原料來源廣，強度較低，有效期較短 水帶干灰砂 水泥 :砂＝ 1:2 高含水油井和注水井后期防砂 原料來源廣，成本低，堵塞較嚴重 柴油水泥漿乳化液 柴油 :水泥 :水＝ 1:1: 少量出砂的油水井防砂 原料來源廣，成本低，堵塞較嚴重 酚醛樹脂溶液 苯酚 : 甲醛 : 氨 水＝1:: 油、水井先期和早期防砂 適應(yīng)性強，成本高，樹脂儲存期短 樹脂核桃殼 樹脂 :核桃殼＝ 1: 油、水井早期 和后期防砂 膠結(jié)強度高，原料來源少，施工較復雜 樹脂砂漿 樹脂 :砂＝ 油、水井后期防砂 膠結(jié)強度高，施工較復雜 酚醛溶液地下合成 苯酚 :甲醛 :固化劑＝1:2:（ ～ ） 油層濕度在 60℃以上的油水井先期和早期防砂 溶液粘度低，易于泵送，可分層防砂 樹脂涂層礫石 樹脂：礫石＝ 1:（ 10～ 20） 油層濕度高于 60℃以上的油水井早期和后期防砂 強度較高，滲透率高，施工簡單 三、防砂方法的選擇 按儲集層保護理論和防砂實踐的經(jīng)驗，對油氣水層實施早期防砂比中、后期防砂效果好 ，特別是對海上油氣田更應(yīng)該考慮早期防砂。選擇防砂方法通常應(yīng)綜合考慮以下因素的利弊。 1．完井類型 完井類型分裸眼防砂和管內(nèi)防砂完井。要綜合井身結(jié)構(gòu)、井眼形狀、地層強度、工藝水平等條件選擇防砂方式。原油粘度偏高、地質(zhì)條件相對簡單，地層砂具有一定膠結(jié)強度、產(chǎn)層較薄但又要求高產(chǎn)量，可以考慮裸眼完井防砂，以增大井底滲流面積；而地層條件復雜，含有水、氣、泥巖夾層的井應(yīng)考慮采用管內(nèi)防砂。管內(nèi)防砂也分直井和斜井、水平井管內(nèi)防砂。水平井、多底井、多分枝井（ 3 個分枝井眼以上）一般選用濾砂管防砂。 2． 防砂井段長度 機械防砂不受井段長度的限制。隔層厚的井，可考慮分層防砂?；瘜W防砂只能在薄層段進行。 3．井筒和井場條件 化學膠結(jié)防砂方法適用小井眼、異常壓力井。溫度對化學防砂有直接的影響，應(yīng)注意井筒的溫度范圍，老油井不適合采用化學防砂方法。無鉆機或修井機條件的井，如不能進行礫石充填防砂，可選用 Pal1（頗爾）公司用連續(xù)油管下入的金屬網(wǎng)加金屬顆粒濾砂管防砂。 4．地層砂物性 化學防砂對地層砂粒度范圍適應(yīng)性大，礫石充填對地層滲透率的均勻性要求不高。 5．產(chǎn)能 裸眼防砂和壓裂礫石充填防砂能建立長期較高的、穩(wěn)定的產(chǎn)能，有條件時應(yīng)盡量采用。 6．費用 應(yīng)該考慮綜合經(jīng)濟效果，如海上油田應(yīng)考慮防砂的壽命和濾砂的效率。 根據(jù)防砂地層和油、氣井的不同類型和特點，綜合考慮上述因素，對照表 925 選出合適的防砂方法。 表 925 主要防砂方法優(yōu)缺點 序號 防砂方法 優(yōu) 點 缺 點 建 議 1 控制生產(chǎn)壓差 1）費用低 1） 無井下監(jiān)測出砂儀器，難以準確操作 2） 影響產(chǎn)量 3） 砂拱穩(wěn)性差 4） 容易發(fā)生砂堵管柱 一般不選用 2 濾砂管防 砂 1） 施工成功率高 2） 對井眼形狀適應(yīng)性強 3） 方法可靠，有效期較長 4） 可用于多層完井 5） 作業(yè)簡便，有補救方法 6） 可進和酸化解堵 7） 適用油氣井 1） 濾砂管易被堵塞，影響產(chǎn)能 2） 濾砂管易受磨蝕 3 礫石水充填防砂 1） 成功率高達 95％以上 2） 方法可靠，有效期 10 年以上 3） 作業(yè)相對簡單，費用中等 4） 材料來源廣 5） 適用油氣井 1） 不適用于細粉砂地層防砂 2） 對異常高壓井不選用 3） 一定程度上影響產(chǎn)能 4） 多層防砂費用較高 建議應(yīng)用（海上） 4 礫石膠液充填防砂 1） 成功率高達 95％以上 2） 方法可靠，有效期 10 年以上 3） 材料來源廣 4） 適用油氣井 1） 目前不太適用于水平井、分 枝井和多底井 2） 不適用于細粉砂巖 3） 作業(yè)相對復雜 4） 不適用于高溫高壓井 5） 一定程度上影響產(chǎn)能 建議應(yīng)用（海上） 續(xù)表 序號 防砂方法 優(yōu) 點 缺 點 建 議 5 礫石振動充填（與水充填相近）防砂 1） 成功率高達 95％以上 2） 方法可靠，有效期 10 年以上 3） 作業(yè)相對簡單，費用中等 4） 材料來源廣 5） 適用油氣井 6） 充填密實 1） 同礫石水充填 2） 井下工具結(jié)構(gòu)復雜，易出故障 6 壓裂法礫石充填防砂 1） 井眼附近滲透性高，流動壓差低，防砂效果好 2） 方法可靠，有利于高產(chǎn)，有效期長 3） 適用于油氣井，特別適宜細粉砂硫松地層的氣 井防砂 1） 目前不適用于水平井、分枝井、多底井 2） 動用設(shè)備多，作業(yè)相對復雜 3） 施工時間長 4） 不適用于高溫高壓井 5） 費用高 適用于油氣井，特別是硫松砂巖、粉細砂巖氣層防砂 7 化學防砂 目前水平下不適宜海上使用 第三節(jié) 管內(nèi)礫石充填防砂工藝 管內(nèi)礫石充填防砂是油氣井在套管射孔后，將礫石充填在射孔炮眼內(nèi)及篩管／套管、盲管／套管環(huán)形空間的一種機械防砂方法。 一、管內(nèi)礫石充填防砂設(shè)計 1．設(shè)計原則 防砂井設(shè)計應(yīng)符合以下三個基本原則： 1）注重防砂效果。正確選用防砂方法，合理 設(shè)計工藝步驟和工藝參數(shù)，使防砂井的原油含砂量小于 ％。 2）發(fā)揮油井產(chǎn)能。盡量采用先進的工藝技術(shù)，最大限度地發(fā)揮可能出砂井的產(chǎn)能，甚至增產(chǎn)。 3）講求綜合經(jīng)濟效益。提高設(shè)計質(zhì)量，施工成功率，降低成本，使防砂井具有高的經(jīng)濟效益。 2．礫石充填設(shè)計步驟 施工設(shè)計要形成一個完整的程序，有利于方案的系統(tǒng)化和規(guī)格化，不至于顧此失彼而影響設(shè)計質(zhì)量。設(shè)計應(yīng)分步進行，如圖 931 防砂施工分步設(shè)計程序所示，逐項展開。 地層預處理設(shè)計要根據(jù)地層砂樣分析化驗的結(jié)果和防砂 井的具體情況，確定酸化解堵方案和粘土穩(wěn)定處理方案，同時考慮防乳化，防止新生沉淀物等化學處理的問題，對于提高作業(yè)成功率，發(fā)揮防砂井的產(chǎn)能有密切的關(guān)系。 3．礫石的選擇 （ 1）收集地層砂樣 礫石充填的原理是地層砂被較大礫石擋住，而礫石本身又被篩管擋住。因此，在礫石充填完井中，最重要的設(shè)計參數(shù)，是有代表性的地層砂樣。通常有幾種方法可以獲得砂樣。下面按其可信程度的次序列出可以獲得地層砂樣的四種方法，應(yīng)該盡一切努力，使用第 1 種和第 2 種方法獲得砂樣。 1）用橡皮套取心筒取心，也稱密閉式取 心。 2）用鋼絲繩方法進行井壁取心。 3）用打撈桶撈砂。 4）生產(chǎn)時隨產(chǎn)液帶出來的砂。 將取得的砂樣送到實驗室進行篩析分析，盡量使具有代表性的砂樣總重量不少于 200g。 另外，在進行防砂技術(shù)設(shè)計時，仔細借鑒相同區(qū)域其它井在防砂時所使用的礫石尺寸和經(jīng)驗。 假如得不到樣品，而且，該地區(qū)也沒有其它井進行過礫石充填作業(yè)，那么，最好的辦法就是使用最小尺寸的礫石。 （ 2）地層砂樣的篩析 1）篩析地層砂樣粒度中值 d50。 取得砂樣以后，在實驗室進行篩析。步驟 如下：先清洗砂粒表面粘附的原油，再進行解集和烘干，使砂樣變成無油污、干燥、潔凈的單顆粒狀態(tài)。然后稱取 100g 潔凈砂樣，放入10 個一組不同篩目的標準組篩的頂篩之中并裝入振篩機，進行振動分篩 10min 以后，停機取出組篩，并在精確天平上稱取每一級標準篩中保留的砂樣質(zhì)量。 假設(shè)如表 931 篩析結(jié)果。根據(jù)這些篩分數(shù)值，計算各級篩目的累積質(zhì)量百分比。 ① S 形曲線法。 把篩目號與對應(yīng)的累積質(zhì)量百分比描繪到半對數(shù)紙上，如圖 932 篩析曲線所示，得到一條 S 形曲線。在此曲線上找出累積質(zhì)量百分比為 50％這點上所對應(yīng)的篩目尺寸，即為地層砂粒度尺寸，定義為該砂樣的粒度中值 d50。（本例 d50＝ ）。 有時候，所獲得的砂樣是取自相同層段的幾個不同的部位，在這種情況下，必須對每個不同部位樣品作出“ S”形曲線。通常這些“ S”形曲線都繪制在同一張圖表下，而且每個“ S”形曲線都應(yīng)標出 50％點處的粒度值。為了計算出合適的礫石尺寸，不能取它們在 50％點處的平均值，只能以在 50％點處粒度值最小的那根“ S”形曲線為標準，來選擇礫石尺寸。 表 931 篩析結(jié)果 篩目號 所得砂樣的質(zhì)量， g 累積質(zhì)量百分比，％ 16 － － 25 1 1 35 3 4 45 7 11 60 10 21 80 23 44 120 35 79 170 15 94 230 3 97 灰分 3 100 “ S”型曲線為大多數(shù)地區(qū)所使用的一種方法。這是一種已經(jīng)得到了證實的可靠的礫石尺寸選擇方法。 ②對數(shù)曲線法。 把篩目號和累積質(zhì)量百分比描繪到對數(shù)概率紙上形成篩析曲線，如圖 933 對數(shù)概率篩析曲線所示。它表明了同一口油井三個砂樣的篩析曲線。 對數(shù)概率曲線不是“ S”形的，如果所有使 用的砂樣是有代表性的話，對數(shù)概率曲線應(yīng)是一條直線。 這種對數(shù)概率法有其固有的優(yōu)點。首先，