防砂讲座(吴承浩)

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防砂完井、机采技术讨论会
中海天津分公司钻井部 渤海石油公司实业公司完井中心 2004年12月


一、渤海地区防砂完井技术的发展与进步 二、完井监督应具有的基本知识和能力
A、油藏地质知识 B、采油工艺知识 C、机械知识 D、组织协调能力
三、防砂完井作业的基本设计程序和方法
a、前期准备工作阶段 b、设计阶段
适宜用
3)电潜螺杆泵:现在正处于试验阶段,看来效果不错 4)气举:受气源影响(是否有高压天然气?平台上很难另设氮气
制造设备)黏度过高的稠油井不适用
14、优化生产管柱设计 ● 满足正常安全生产要求 ● 满足生产测试和有关增产措施要求 ● 便于今后修井,结构越简单越好; 注:绝不是越复杂越好!
15、优选地面(作业)设备 主要根据完井方式、作业负荷、所需场地面积、安全
不同孔密可以选择相同相位 相同孔密可以选择不同相位
1350/450 相位,15孔/ft
1800 2250 2700 3150 0 00 450 900 1350 1800
0 76.2
135/450相位
6in
153.4mm
228.6 12 304.8
(a)
1350/450相位,12孔/ft
1800 1800 2700 2400 3000 00 00 600 900 1200 1800 1800
D、组织协调及相关能力
1、陆地/海上组织协调
2、外语知识 3、计算机知识(WORD、EXCEL、POWERPOINT)
4、其它相关知识和能力
三、防砂完Hale Waihona Puke Baidu作业的基本设计程序和方法
(从细化ODP开始~交完井总结)
a、前期准备工作阶段
1、成立相应的组织机构,任命项目经理; 2、细化“ODP”报告资料,首先确定好完井方式; 3、收集有关地质资料 防砂完井作业之前,完井设计工程师首先必须认真收集、 整理、准备好以下油蒇地质资料: 1)岩心全分析及岩心五敏性资料 将有代表性的岩心委托有关权威部门进行全分析和五敏性实 验以便获得岩心具体的组成成分和相应的含量。特别是粘土的组
1、地层砂中值(即d50)由甲方地质部门提供
2、(防砂用)砾石直径=5~6×d50
3、筛管缝隙≤ 2/3 ×( 5~6×d50) 注:取 5~6×d50 的平均值 4、根据5~6×d50 值,从有关资料上查对应的筛目号,从而获
得相应的砾石尺寸号
地层砂筛析曲线
等 级 筛目号 保留重量 累积百分率(%) 18 25 35 中砂 45 60 细砂 80 120 极细砂 170 230 粉砂和黏土 PAN d50 d40 d90 均匀系数 C=d40÷d90
14、声波/密度测井 15、砂岩粒度中值的选择
B、采油工艺知识
1、设计合理的生产管柱结构 2、一般的增产措施及相应的工具 3、一般的测试工具(仪器) 4、一般投堵/打捞 5、油层保护知识 6、机械采油知识
C、机械知识
1、机械常识/基本绘图知识 2、液压原理和基本计算知识 3、作业管柱/井下工具受力分析
2) 抗压强度≥3500psi 3) 标准强度=5000psi 4) ±5% per ± 1000psi
套管(L80)
诺模图
待射孔地层的实际穿深(in) 待射孔地层抗压强度 (psi) 导向线 贝岩靶的实际打靶穿深 (in)
贝岩靶孔 隙度
6)相位选择
若射孔相位选择不合适,将会对套管的强度和产量产生影响。
极粗砂
筛目号(美国目)
粗纱
1
3 7 10 23 35 15 3 3 100 砂参数 D40 D50
1 4 11 21 44 79 94
97
100
均匀砂: C<3
非均匀砂:C>5
0.0074” 0.0066”
D90
C
0.0039”
1.90
砂粒度直径(IN)
极不均匀砂: C<10
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5、完井液体系配方设计/ 优选有关的化学药品
一般情况下此项工作应委托有关科研单位或大专院校,根据甲方
提供的全岩分析资料、五敏数据、流体性质和油气特性进行配方优选。 这里最关键的是,甲方的人员如何验收乙方所提供的配方的科学性, 以及如何在实践中来跟踪观察、分析这种配方的实际效果。
(实例:)
6、确定完井液过滤标准(需要过滤掉的固体颗粒直径大小) 由具有代表性的油层岩心的渗透率决定: DS=1/3~1/7√ 平均渗透率 DS----- 微米; 平均渗透率----- md;
配合管柱说明 4)完井管柱(含防砂管柱和生产管柱)以及主要工具尺寸
5)射孔方式以及相应技术数据说明 6)完井液体系配方、基液过滤标准/浊度值要求
7)砾石/筛管尺寸的选择 (如果防砂的话)
8)机采方式(如果采用机采方式) 10)防喷器组合形式
11)采油树规格/性能
12)主要作业步骤 13)作业施工计划
7、选择合适的砾石尺寸和相应生产筛管 一般选砾石直径为地层砂粒度中径的5~6倍。既: D50=5~6×d50 D50≥2/3 筛管缝隙 式中: d50----地层砂中径,mm; D50 ---- 砾石直径,mm; d50的选择方法 (见图示)
注: 地层砂(d50)直径、砾石直径、筛管缝隙 砾石尺寸号之间的相互关系
同位素接头
震击器
安全接头
压力传递接头
封隔器
负压阀
不锈钢传递管
吸震器
释放接头
点火头
负压阀
点火头 射孔枪
射孔枪总成
最大负压值,psi
负 压 值 选 择 曲 线
最大负压值,psi
10、优选油管尺寸
● 若是自喷井生产,要特别注意油管尺寸的选择(计算机 优选、用图表优选),油管直径的大小将直接影响油井的 自喷期(很敏感) ● 电潜泵井对油管尺寸不很敏感
5)穿深(mm):首先要保证穿透污染带之后,还有一定的穿深
应以油层部位的最 大扩眼直径为准
水泥环 可能的污染带 套管 射孔枪
枪外径
套管内径
水泥环外径
水泥环厚度
实际打靶穿深 L2 套管壁厚
资料设计穿深 L1
水泥靶
100mm
外壳,2~2.5mm 低碳钢 混凝土: 2:1:0.5(质量比) 干砂:水泥:水 注: 1) 养护 ≥28天
2、用途: 3、和易熔塞/高 低压导向装 置配套用;
弹簧
阀体阀兰 阀门
高压释放装置
低压释放装置
和生产管线连接
高低压导向装置
(HIGH LOW PILOT)
电 缆 穿 透 器
压紧螺丝
动力电缆
承托体
塑料压板
密封胶皮
塑料垫板
“o” 密封
采油树本体
12、根据完井方式,优选防砂工具和完井工具 (防砂工具、封隔器、安全阀、滑套以及和其配套的各种附件)
经验及现场作业经验的高素质的监督人才。
二、完井监督应具备的起码基本知识和能力
A、油藏地质知识 1、油层静压、生产流压、生产压差、泡点压力、负压
2、空隙度 3、渗透率 4、原油黏度 5、原油密度/岩石密度
6、气液比/油气比
7、喉道直径 8、全岩分析 9、乳化原油 10、CO2分压值/H2S知识 12、地层水矿化度 13、采油指数(PI/IPR曲线)
成成分、粘土的类型和其相对含量、有代表性的油层砂的粒度中
值d50和均匀性(d40/d90)、岩心的五敏性数据。
2)流体性质 包括原油的密度、粘度和凝固点、天然气的组成成分、 CO2分
压值、H2S含量和地层水性质。
3)油气层特性 油气层渗透率和层间渗透率差异、油气层压力和层间压力差 异、油层温度以及油气层的底水和边水情况 4、细化油藏地质资料 一般情况下,设计人员在掌握了上述地质资料的基础上,再 参考钻井时的测井资料、钻井液体系配方、邻近井或邻近类似油 田的防砂完井经验、权衡主次矛盾、经济效益和社会效益后,即 可获得比较满意的防砂完井方式选择。
设施和经济效益而定;
QK18-1-1井完井管柱(7层)---因-插入进去的密封件起不出来,为了下ESP,已将管柱切断。
639m
b、详细设计和汇报审批阶段
在完成了对ODP报告详细的细化、优化工作之后,根据现场的实 际情况,写出类似于汇报、介绍式性质的“详细或基本(方案)设计。 这种详细或基本(方案)设计既不同于只讲大原则、粗线条、总体概 括式的“ODP”报告,也不同于面面具到的现场“施工设计”。 详细或基本设计(方案)主要内容应包括: 1)前言 2)确定是用钻井船完井还是用生产平台完井 3)选定的完井方式
防砂工具的操作难易度/可靠性、有关工具的压力/温度级别、最小
内径/最大外径、坐封/解封方式、操作难易度/可靠性、防腐性,等; 13、优选机采方式(如果采用机采的话)
对渤海湾油田,可能的机采方式有:
1)电潜泵:对砂敏感、若井下原油黏度>400cp,要慎用 2)螺杆泵:大斜度井、井口距离过小的平台、深井、大排量井不
★ 另外,膨胀式防砂筛管技术,由于它独特的设计原理、施工工艺
和近似裸眼完井的优点,现场使用效果正在逐渐显示出它的优势,它 将来很可能成为一种有竞争力的防砂完井技术。
★ 目前海上油田已很少使用STRAT PACK防砂完井技术。用得最多的是
“DUAL TRIP”(两趟管柱,多层防砂)技术和“ONE TRIP”(一 趟管柱,多层防砂)技术; ★ 膨胀式防砂筛管技术在南海油田有少量试用,并获得了较好的防 砂效果。
c、现场施工阶段
四、ONE TRIP 技术 五、适度防砂概念
一、渤海地区防砂完井技术的发展与进步
● 防砂完井作业作为完井技术已经走过了几十年的历史,但真正比较成 熟的防砂完井技术始于80年代中后期。 ● 80年代以后,由于大量高科技的广泛应用,解决了疏松砂岩井、特别 是疏松砂岩稠油井防砂完井技术中一系列的难题。因此,现在的防砂 完井技术和完井综合质量都达到了相当高的水平。 ● 目前世界上最具代表性防砂完井技术为有: a、STRAT PACK(逐层射孔,逐层防砂)技术; b、DUAL TRIP(两趟管柱,多层防砂)技术; c、ONE TRIP(一趟管柱,多层防砂)技术;
地面安全系统
易熔塞 易熔塞
易熔塞
易熔塞 高低压 导向 易熔塞
液面 控制 分 离 器
脱手器
油嘴 气动安全阀
气体外 输管线
油嘴 外输油管线
气源管线
气动快速 释放阀
多井控制盘
高低压导向 低压控制管线
紧急关断
井底安全阀
地面安全阀
阀杆 密封圈 来直空气控制管线的压力 压力缸
密封圈
1、工作原理:
活塞
限位螺丝
11、优选采油树 压力级别、防腐级别、主通径尺寸、单/双翼、阀门型式、 主法兰尺寸、钢丝绳切割阀、地面安全阀、最大外型尺寸、某些 特殊接口尺寸(含:井口安全阀/控制管线/穿透器--BIW、自制 穿透器,等);
1.
地面安全阀
采 油 树 电缆穿透器

2. 油 管 头
油 树
3. 套 馆 头
注: 本井无钢 丝切割阀!

近十多年来,渤海地区采用ONE TRIP和DUAL TRIP防砂技术已完成
防砂作业600多口井,创造了海总内完井防砂史上23个单项技术第 一,打破海总内29个防砂完井作业单项记录。
▲ 目前海总内的防砂综合效益是1985年以前的60倍。
▲ 目前海总内已拥有一批具有较高防砂理论水平、防砂详细设计、防砂 施工设计、项目组织管理能力的技术骨干队伍和具有丰富的现场指挥
8、确定射孔参数 (假如采用射孔完井的话)
1)枪直径: 7”套管-----9-5/8”套管-4-5/8”射孔枪 6.1”~7”射孔枪
2)炮弹药量(克):不同的厂家,虽然同样的药量,但由于聚能罩
的形状和材料不同,穿深和孔径都不一样。因此,定 货时,不必指定药量,只提孔径和孔深要求; 3)孔密:防砂井一般取39孔/m(12孔/ft),原则上孔越密越好, 但要考虑套管的强度和经济性; 4)孔径(mm):对防砂井,孔径越大越好。但同样药量的炮弹,孔 径大了,穿深必然浅。因此,要根据孔密、穿深和经济性 要求综合评价选取;
15)主要安全措施(一般情况下可以不写。但若有严重安全隐患时必须写)
17)详细费用预算并和ODP费用比较
注:● 若对ODP报告大的方面有修改,必须有详细理由说明。 ● 如果油/气井具有明显或严重的腐蚀性介质存在,在选材
(含生产油管、完井工具、生产工具、机采设备等)和
作业过程中还应有特别说明; ● 详细设计一旦获批准后,应立即组织有关专家对方案进
1350/450,相位
0
0
3 6in
76.2 152.4
9
12
228.6
304.8
(b)
600相位, 5孔/ft 600相位
135/450 相位, 5孔/ft 135/450相位
(c)
液压点火 、选择合适 99 、选择合适的 的射孔方 射孔管柱和 式和负压 负压值 值
钻杆
同位素接头
机械点火
钻杆
震击器 安全接头 压力传递管 射孔封隔器
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