影响水平井砾石充填效能的因素
水平井筛管防砂完井及砾石充填防砂新工艺的研究与应用
术 。该技术利 用裸 眼封 隔器 、分级 箍 、盲板 、洗井阀等特殊完井工具 在 水平井 造斜段实现注水泥 ，根据油藏情况利用裸眼封隔器和 大通径 筛管对 油层部位进行分段完井 。完井时 ，首先对造斜段注水泥 固井 ， 然 后钻除固井盲板 ，最后下入洗井酸化胀封管柱 ， 对油层进行洗井 和
（ ） ８ １ 沾ｌ 块水平井完井方法优选 。
完 井方式 裸 眼 预充 填砾 石筛 管完 井 裸 眼金 属 纤堆 筛管 完井 裸 眼烧 蛄 陶瓷 筛管 完井 裸 眼金 属毡 缔管 完井 裸 眼 井下砾 石充 填 完井 开 井产量 （ ／ 经 济效益 ｆ 吨 天） 万元１ ５ ３ ２ ０ ５ ３ ４ ４ ５ ３９ ６ ５ ４６ ７ ６ ８６ ５ １８ １ ｏ ４１ ３ １５ ２ ８ ５０ ０ １２ ７ ４ ５８ ２ １ ５４ ３ ５９ Ｓ １３ ３ ２ ９６ ６ 生产 时 闻（ 天） ９ ２ １６ ０ ０ ９ ２ １６ ０ Ｏ ９ ２ １６ ０ Ｏ ９ ２ １６ ０ Ｏ ９ ２ １６ ０ ０
放。
ｌ ：Ｆ ＝二二二二二
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匡 匿
图 ９ 井段 ２ ８￣２６ ｍ页 岩段 地 层 厚度 校 正 ４８ ５ ４
本 井在井段２８ ～ ５ ４ 录取页岩层 ，录取地层厚度为７ ｍ， （ ４８ ２６ｍ ６ 见 图９ ）井段换算 成垂深２ ０ ～ ４ ０ ４ ０ ２ ２ ｍ，垂厚为２ ｍ，其实这个 厚度仅仅 ０ 为一 个视厚度 ，在图 中表 现为Ｈ ＡＨ 与 的和 ，如果要求 出真实地层 厚 度还 得消除地层 倾角带来 的影响 ，本层在轨 迹方 向地 层倾角为３ ， 。 那 么就 得用地层倾 角消 除地层下倾带来地层 增厚影响 。ＡＨ＝ （ 层底 水平位移一 层顶 水平位 移 ）× ｇ 。 ，ＡＨ＝５ ×ｔ 。 ＝２ ｍ，得 出 ｔ３ ２ ｇ ３ ． ７ 地层 真实厚 度为１ ．ｍ。 ７３ （ ）引入特殊 录井手段 。非常规 油气勘探打破 了常规油气 录井 ５ 石油地质理论 ，引入一些特殊的录井方法尤其 重要 ，本井在录井过程 （ １４ ） 接 ０ 页 粘度 。根据砾 石充填机理 与固液两相 流理论 ，建立了水 平井砾石充填数模 ，研究 各参数对砾 石充填的影响 ，以达到充填防砂 施工 各参数 的最优 。沾 ｌ 块方案设 计用２ ８ ％防膨 抑砂剂配 成２ ｍ ８ ℃ ５ ） （ 以上本地 热污水溶 液挤前置液 ，携 砂液为 １０ 防膨清洁压 裂液 ，设 ８ ｍ
水平井砾石充填可视化模拟及充填效果评价
水平井砾石充填可视化模拟及充填效果评价白易;董长银;任闽燕【摘要】水平井砾石充填过程是复杂条件下的固液两相变质量流动,存在携砂液向地层的滤失以及井筒环空、冲筛环空间的流体质量交换.根据井筒、冲筛环空两个独立流动系统的砂、液质量和动量守恒方程,以及各系统间的流动耦合方程,建立了描述α充填过程的时间相关数学模型.补充辅助方程后可数值求解,并提出了充填效果综合评价指标的计算方法.利用数值模型开发软件可对整个充填过程进行可视化模拟.结果表明,模型和软件对顺利充填和提前堵塞两种情况均可适用,并能预测是否堵塞、堵塞位置、充填率以及计算充填效果综合评价指标.分析了充填过程中的各动态参数的变化规律,在充填前沿位置,由于沉积砂床消失,系统间窜流最为明显,各动态参数在充填前沿前后均有剧烈变化.%The process of gravel-packing in horizontal wells is really a solid-liquid two-phase flow in complicated conditions, which concerns the filtration flow of carrier fluid into the formation and the exchange flow through the screen slots between two flow system. That is, solid-fluid two phase flow in wellbore annular and single phase flow t in wash pipe and screen annular. According to the mass and momentum conservation equations of gravel and fluid, with the coupling equations, the lime-dependent numerical model for a step in horizontal gravel-packing is evolved. And the calculation method for the evaluation index of packing effect is put forward. The model and software can be used to simulate the entire packing process visually for full packing and premature plugging, predict plugging point and packing efficiency, and calculation evaluation index. The change characters of dynamicparameters during the packing process are also analyzed. At the packing forehead, because of the sudden disappear of sand bed, the exchange flow rate is relatively very evident and other flow parameters also change obviously across the packing forehead.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)017【总页数】5页(P4149-4153)【关键词】水平井;砾石充填;数值模拟;数学模型;可视化;效果评价【作者】白易;董长银;任闽燕【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛 266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛 266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛 266555;中国石化胜利油田分公司技术发展处,东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TE355.9水平井砾石充填一般分为α(井筒底部“平衡堤”的正向充填过程)和β(沉积砂床顶部的反向充填)前后两个充填阶段。
砾石充填水平井产能简易预测方法
ｈ ＝Ｓ ｆ ｄ ｄ ｌ Ｌ （ ｓ 根 Ｋａａ等人 的研究结果￣ ｈ／ 据ａ ｋｓ 平 ～～ ” … ： 一 一 蕃 ｌ … 井 弓～ …。 轰 薹 菇 荏 … 旱 … … 一～ ｒ ，相应 直井的损害表 皮系数 Ｓ 的计 、 … …
一
Ｓ
则水平井近井 区域垂直平面 内的流动方程 为：
… ＋ Biblioteka １ ｆ） ８ 对 于砾 石充填防砂水平井开发 的疏 松砂岩油藏 ，若忽略 油水 的粘 度差或 油井 的含水率较低 ，则流体 的流动 可以看作单相流 ，采用拟三 维思想 ， 流体在三维空间 的流动分 为 ：①油藏内流体 由供给边缘 向 把 水平 井近 井区的 流动 ，可看作 水平 地层 内流体 向一条垂 直裂 缝的流 动 ，称 为外部流动 ；②流体 由水平 井近 井区至砾石充填层外边缘 的低 速径 向流动 ，可看作垂直面 内的低速径 向流动 ；③砾石充填层 内的径 向流 。假设油藏条件 为 ：在油藏厚度 为ｈ 的无限 大疏 松砂岩油藏 中有 口裸 眼砾 石充填 防砂 水平井 ，长 度为 ，则油 藏渗 流模型 推导 如
（１ ）水平 面内向垂直 裂缝的 流动。油藏 内流体 由供给 边缘 向水
平井近 井区的 流动 ，可看作 水平地层 内流体向一 条垂直裂缝流 动 ” 。 通过各 向异性 地层水平井油藏 内渗 流的研 究知 ，油藏 内流体 向垂直 裂 缝流动 的流 动方程 ：
ｐ — ｐ 一
Ｑ ｏｌ ＱＢ ， ｎ ｇ Ｕ 誓 ｏ ｏ Ｂ
当粘度过 大时 ，产量变化速度减慢 ，这 主要 是由于随着地层油粘 度的 增加 ，渗流阻 力增 大 ，压 差降低过快 ，从而导 致产量 下降 ；从 图４ 、
５ 可知 ，当渗透 率在２１ （ ｍ 以上时 ，砾 石层渗透 率的变化 对于水 平井
水平井砾石充填研究进展及展望
王海彬等 水平井砾石 充填研究进展及展 望
１ ５
在 非完 全悬 浮 的情况 下 ， 当排量 一 定时 ， 由于 井
筒 内具 有较 大 的流通 面积 ， 流体 携带 能力 不强 ， 力 重
返 回地面 。这 一充 填过 程称 为第 二充 填 阶段或 Ｂ充
填。 从 刚 开始 填 满 井筒 底 部 到全 部 覆 盖 筛管 ， 过 该
１ 水平 井砾 石充 填技 术和 过程 目前普遍 让 人接 受的 水平井 的 砾石 充填方 法是
“
ａ ” —ｐ充填技术［。 ２ 水平井砾石充填一般分为ａ ］ 和ｐ
海油陆采等， 在控制底水锥进 ， 提高采收率方面成效 显著 。对 于疏 松砂 岩油 藏 ， 油井 出砂严 重 ， 别是 裸 特
果。
关键 词 ： 水平 井 ； 石 充填 ； 砾 泡沫 流体
中图 分类 号 ： ３ ８ ． ＴＥ ５ １
文献 标识码 ： Ａ
文章 编号 ：Ｏ ６ ７８ （００ １— ｏ １一 Ｏ １ Ｏ— ９１ ２１ ）ｏ ０ ４ ６
研究进 展 ， 分析 水平井 砾 石充填 研 究的 展望 。
随着 石 油工 业 的 高速 发 展 ， 用 水平 井 开 采油 应 气 田的优 越性 及 显著 的经济 效益 已越 来越 被世 界各 国所重 视 ， 几 年来 ， 近 水平 井 各 项技 术 迅速 发 展 ， 并 广 泛应 用 于开 采 稠 油 、 余 油 、 剩 低渗 透 、 水 油藏 和 底
作 用 明显 ， 浆 内的砾 石先 沉积 下来 ， 渐形 成一个 砂 逐 砂 丘 。当砂 丘 达 到 一 定 高度 时 ， 由于 流通 面 积 的减 小， 流体 的流速 增 加 ， 冲刷 能力增 强 。 当速度 压头 Ｆ 动
水平井砾石充填难题及数学模型研究
流 眦 引起的魂
匕 为： ｄ （ ｍ ｖ ） ｓ ｏ ｌ Ａ Ｖ ｏ ｄ （ Ｖ ｏ ）
（ ５ ） （ ６ ）
流体与管壁的剪切应力方程为： 仁 — 卢
忽略流体通过筛 管缝 隙的流动阻力 。 冲筛 环空 、 井简环空 之间的 流体质量交换 受 ２ 个 系统的压力和压力梯 度相等 的原则控制。 冲筛环 空单相流动与井筒环空固液两相流动 ２ 个系统间的耦合方程为 ：
式中， Ｐ ｒ ， ｔ ） 为井筒环空砂浆流动压力， Ｐ ａ ； ｐ 为砂浆混合物的密
度， ｋ ｇ ／ ｍ ， ； Ｓ … Ｓ 和 分别为流动砂浆与筛管外壁 、 井 筒或套管 内壁 、
有 如下 面 系： Ａ ‘ ） ＋ Ａ ） ＝ 孚（ Ｄ ￣ ｗ － Ｄ ２ ）
（ １ ７ ）
沉积砂床表面 的接 触周长 ， ｍ； ７ 、 ｆ 和 分别 为井筒环 空砂浆与 筛
砂 床上 部流通面积 Ａ 。 以及接触周 长 ｓ Ｉ 、 Ｓ ～ｓ ｓ 与砂床高度 Ｈ 之间的几何关 系可简单表示为 ： 管外壁 、 井筒或套管内壁 、 沉积砂 床表面的摩擦剪切应力 ， Ｐ ａ ； 、 和 Ａ ＝ Ｓ （ Ｈ ｂ ） Ａ ， ｊ ： Ｓ （ Ｈｂ ） Ｓ Ｓ （ Ｈｂ ） Ｓ ｍ ＝ ． Ｓ ￣ （ Ｈ ｂ ）Ｓ Ｈ 产Ｓ № （ Ｈ ｂ ）（ １ ８ ） 分别为砾石砂浆与筛管外壁 、 井筒或套管 内壁 、 沉积砂床表 面的摩 擦系数 式 中， Ｈ 为平衡砂床高度 ， Ｉ ｎ 。 平衡砂床高度与砂浆流量 、 携砂 比、 砂液 物性 、 管径等参数 有关 。 ２ ． ２ ． ３ 充填前沿前方井段井筒环空动量守恒方程 在 充填过程 中 ．在充填前沿前方 的井段 中不存在砾石沉 积砂 根据概率模 型 ， 可由这些参数计算平衡砂 床高度 。砂 床高度可简单表 床， 井筒环空 中为纯携砂液 单相流动 ． 与 冲筛 环空仍然存在流体 质量 示为 ： 交换。 考虑到质量变化引起 的动量变化 ， 采用同样 的分析方法得到筛 套环空携砂 液流动 的动量守恒方程为 ：
水平井裸眼砾石充填防砂完井技术研究
水平井裸眼砾石充填防砂完井技术研究摘要：高孔高渗储层在全球占有较大比例，对高孔高渗油藏实施防砂完井能够大大延长油井的开采有效期，提高油井采收率。
目前水平井的开发是实现油井高产稳产的有效手段，水平井的开采一般采用潜油电泵强采，液量大，油井开采后近井地带亏空，地层骨架松散，会造成油井大量出砂；水平井、大针度井的砾石充填完井可以将防砂有效期延长至十年。
笔者对砾石充填完井技术进行了相应管柱结构及配套工具性能的研究，对各项施工参数进行了设计，为相关技术人员的现场应用和技术研究提供了有意义的参考。
关键词：水平井；裸眼砾石充填防砂完井1、前言为实现疏松砂岩水平井的有效开发，笔者对水平井裸眼充填完井技术进行了研究，研究了配套的防砂完井管柱、筛管和配套工具的结构与性能，对完井过程中的施工过程中的泵压、排量、砂比等重要参数进行了优化。
在现场进行砾石充填的过程中，由于影响砾石充填效果的因素比较多，所以在实际的防砂完井设计中需要加强对井径数据、完井液、管柱结构、防砂工具等的优化分析。
在现场的应用过程中，采用的砾石充填砂比保持在5%-10%，排量保持在500-1000L/min。
通过采用循环充填方式进行筛管与裸眼之间的砾石充填，挡住了有层中的砂子讲入井筒。
2、水平井裸眼砾石充填完井技术特点分析对于水平井而言，为了在最短的时间内获得最大的经济回报，较好的开采方式是电泵强采，但这也会造成油井过早出砂，检泵作业频繁，生产成本大大增加。
较为理想的完井方式是采用筛管外充填挡砂砾石的方式，裸眼完井方式保证了油层与井筒的接触面积，同时在筛管外部采用挡砂砾石，不仅能够起到筛管和砾石多级挡砂屏障的效果，还可以机械支撑井壁，避免井壁在开采一段时间后因骨架松散发生坍塌。
在油井生产出去，细粉砂能够随液体流人井筒，有了砾石充填层的保护能够降低液体对筛管的直接冲刷，提高了筛管的挡砂有效期。
因此采用裸眼+筛管+砾石充填层的完井方式大大提高了油井防砂时间，能够满足日产液100方以上的生产需求。
影响水平井砾石充填效能的因素
影响水平井砾石充填效能的因素摘要：用专门为水平井砾石充填设计的3d模拟器研究了4个影响水平井砾石充填效能的主要因素。
这些因素包括沉淀作用、砾石含量、注入率、传输液粘度。
实验中模仿砾石充填过程，用模拟器进行砾石充填的效能研究工作。
通过粘度从1到51cp变化，注入率每分钟变化1-4桶，砾石含量每分钟变化0.5-4磅，以此来研究传输液对砾石充填效能的影响。
这3个影响砾石沉淀的因素，能影响砾石在水平位置充填过程中砾石聚集的效能。
关键词：砾石充填，注入率，砾石含量，粘度前言油层出砂是油田开发过程中经常遇到的问题，不仅给采油工艺带来许多麻烦，而且影响储层采油速度及油气采收率，严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏，乃至油井报废。
目前，国内外在防砂工艺方面均有长足发展，使国内的防砂工艺花样翻新。
从长远的观点看来，水平井是开发油藏的主要手段，其经济价值大大超出直井。
出砂又是油井开采中难题，水平井的工艺相对复杂，这样研究水平井的防砂显得十分重要。
值得注意的是，水平的防砂主要以砾石充填为主，然而目前阶段对于水平井砾石充填机理的研究还是停留在不成熟的阶段。
有必要进行进一步的探讨。
1 砾石充填的因素研究中问题国内外的专家为了能获得一个有效的砾石充填过程，已经发表了影响砾石传输和安置的诸多文献。
建立了一个关于筛管参数、流体和砾石特性、完井配置、井眼斜度倾角的函数，并做了实验，测量了充填效率。
研究发现，模型可以用来确定砾石充填过程的平衡块的高度；砾石浓度和粘度越低，流动率越高，在尾管和筛管中流体流动的阻力越大，充填效率越高。
同时流体粘度越大，砾石含量越高，环内速度越大，砾石充填的效率就越高。
然而他们的工作是基于垂直井的。
Nguyen et al.利用3d数值模拟器展示了直井和水平井的砾石充填分析。
他们研究结论概括为：标准方程是不考虑物理学基本原理和条件的经验公式。
后来，Winter-feld和Schroder发明了限定部件的数值模拟器，预测斜井内射孔和环内的砾石停滞。
砾石充填作业异常情况原因探讨(XIN)
目录一、摘要二、前言三、渤海油田防砂作业程序简要介绍四、提前出现脱砂压力五、形成砂桥六、砾石充填环空压力异常七、对现场作业的建议摘要：ONE-TRIP(MINI-BETA)防砂技术是世界上较为先进的技术，自渤海油田引进这项技术并在JZ9－3油田成功应用以来，砾石充填防砂技术得到了广泛应用，已经逐渐标准化、成熟化。
此项技术与以往单层防砂技术相比，大大缩短了完井周期，提高了作业效率，节省了大量人力、财力。
在实际操作中，个别油井因各种不同原因导致砂卡事故。
本文将首先对MINI-BETA防砂工具及程序做一个简要介绍，并结合现场防砂作业出现的异常情况实例，从油井的地层特性、油层物性和防砂工具等方面，探讨防砂异常情况的潜在原因，为今后的防砂优化作业提供一定的参考。
主题词：渤海油田砾石充填异常情况潜在原因前言到目前为止，渤海油田防砂技术得到了大面积的应用，取得了可喜的成绩，并逐渐走向标准化、成熟化和操作人员的国产化。
与以往单层防砂技术相比，大大缩短了完井周期，提高了作业效率，节省了大量的物力、财力。
现场根据理论分析和对地层的初步摸索来作业，难免会出现各种意想不到的事故，诸如管柱插不到位、砂卡、泵砂过程中的异常变化等等。
鉴于此，总结现场的防砂作业，从技术特点入手，层层剖析，探讨砾石充填作业异常情况的原因，为今后的优化作业提供参考。
一、渤海油田防砂作业程序简要介绍1．一次多层防砂完井过程：刮管洗井，确保井筒干净——TCP负压射孔射开全部油层——再次刮管洗井，确保射孔段无毛刺，沉砂口袋能满足要求——下如沉砂封隔器——组下MINI-BETA防砂工具——到位后座封顶部封隔器，服务工具脱手，自下而上座封所有隔离封隔器，然后再下放至底层正常下入位置，自下而上进行砾石充填。
2．防砂前的作业准备熟悉井况，包括人工井底的长度、地质特征（泥质含量、平均渗透率及分布）、井斜及狗腿变化度、油层分布情况。
并准确丈量工具及配管，配管原则如下：2．1外层管柱配管原则:1）沉砂封隔器在射孔段底部5ft左右。
水平井砾石充填阻流器的研制及应用
在阻流 器截面变化 处产生 阻流 压力 ，利 用流体 力学方程 可
平 井砾石 充填率。 关键词 ：水平 井 ，砾石 充填 ，阻流 器 水平 井砾石 充填防砂是 一种在筛 管外部充 填砾石 ，进而利
用砾 石 与地层 砂界面 形成 的人 工砂桥 进行 防砂 的水 平井 开采 配套 技 术 ，适 用于 裸 眼完井 、筛 管完 井或套 管射孔 完井 的水平
计算 出不 同阻流器使用数量 下产生的阻流压差 。
连续性方程 ：ＶｌＡ，＝ｖ２Ａ：
动量方程 ：ｐ．Ａ 一ｐ （Ａ，一Ａ。）一Ｐ Ａ：＝ｐＱ（ ：一 ．）
２
２
能量方程 ： ｎ ＋ ．，
＝
＇ ．
＋ Ｕ２＋ｈ
ｙ ｚｇ ｙ
ｊ
井 。防砂 现场 实践表 明 ，砾石 充填 防砂效 果突 出 ，防砂 有效期 长 ，因此 砾石充填 防砂完井是 水平井的最佳 完井 工艺 选择 。辽 河 油 田采 用砾石 充填防 砂完井 的水平井 已超过 ９Ｏ多 口。相 比 筛 管防 砂完井 ，水平 井砾石 充填 防砂完 井投资 大 ，提 高防砂 效 果 才能获得 更好的投资 回报率 。 目前 ，困扰水平 井砾石充填 效
水平井砾 石充填 阻流器的研制及应用
陈大钊（中国石油辽河油 田钻采工艺研究院 ，辽宁 盘锦 １２４０１０）
摘 要 ：辽 河油 田油藏 以疏松砂 岩 为主 ，砾 石 充填 防砂 完井 而达到 阻流 的作用 ，防止携 砂液 提前通过 筛管 向环空 Ｂ滤失 ，确
是 水 平 井的主要 完 井方式之 一 。而砾石 充填 率是决 定水 平井 保 砾石不会堆积 在充填工具 的出 口附近 ，而是随 携砂液在 环空
果 的关键是 如何提高循 环充填砾 石充填率 ，循环 充填砾石 充填 损失 ，ｇ为重 力加 速 度 。算 例 ：清水 ，筛 管外 径 １７７．８ｒａｍ，内径
疏松砂岩油藏水平井砾石充填防砂技术
下井外 管柱 成 由下 到上为 ： 丝堵 ＋ 盲管 短节 ＋ 水平井 专用 筛管 ＋ 管短 节 盲 十 分流 装 置 ＋ 管短 节 ＋水平 井专 用筛 管 ＋ 管短 节 ＋ 盲 盲 安全 总承 ＋ 带关 闭孔 眼 滑套 的处循 环 总成 ＋ 隔器 ＋一个 带锚 定和扶 正功 能 的服务 工具 ＋ 封 施工 油管 。 下井 管 柱组成 由下到上 为 ： 管 ＋ 冲 分流 开关 ＋ 密封 总成 ＋内转 换 总成 ＋内
目前水 平井砾 石充填 作业还 存在相 当的风 险， 主要 表现在 当充填 砾石 还没 有达到 水平井 筒末 端 时就发 生提 前堵 塞， 使作 业失 败 。 针对 疏松 砂岩 油藏 水平 井 防砂 完井工 艺而 言， 与其 它完 井方 式相 比， 水平 井砾 石充 填完井 具有 更大 的 优越 性 。 １水 平井 砾石 充填 过 程 及墙 塞机 理 １ １水 平井 砾石 充填 过程 ． 普通 管道 中固液 两相 流动 而言 ， 平井 砾石 充填 的 情况 更为 复 杂。其 充 水 填效果与 流体携砂 能力密 切相 关， 砂能力 过高 ， 携 砾石 颗粒无 法沉积 ： 而携砂 能 力过 低， 砾石颗 粒在水 平井 筒子起始 段便 过早 的和过量 沉积， 堵塞 井筒 ： 这两种 情 况都会 导致 充填 失败 ， 因此要 达到 水平 井筒 的全 部充 填， 必须将 流 体携砂 能 力控 制在 一个 合理 的范 围 内。 响流 体携 砂能 力 的因素很 多 ， 有效 且地 面容 影 最 易控 制 的因素 是砂 浆排 量和 砂 比及携 砂液粘 度 ， 填采 用 “ 衡 ” 充 平 充填 机理 ， 但 平衡砂 床 高度 和单 位 时间 内平衡 砂床 推进 距 离均 会发 生变 化 砂岩 油藏水 平井砾 石 充填 防 砂技术
水平井砾石充填完井产能评价研究
西部探 矿工 程
２１ ０ ２年第 ６ 期
受 到石蜡 、 结垢 物或 钻井 泥 浆 污染 等伤 害 ， 则 通 常 忽 否
略不计 Ｋ ／ ｃ的值 ， Ｋ 所以下面主要分析了 ／ 的比 Ｋ 值和筛管半径对砾石充填完井的影响。 ２ １ Ｋｄ 的变化 对砾石 充填 完井产能 的影 响 ． ／ 图３ 和图 ４ 为与 Ｋ ／ Ｋ 的值与砾石充填完井表皮 系数 及 产 能 比的 关 系 图 ， 图 可 以看 出， Ｋ １ 由 当 一 × １ １ ｍ 不变时， ０。 。 变化 的值 ， 使得 Ｋ ／ 的变化范 围从 ０ １随着 Ｋ Ｋ 的值 不断 增 大 ， 石 充 填 完 井 ～ ， ／ 砾 的表皮 系 数 比呈 递 减 趋 势 ， 应 的其 产 能 比呈 递 增趋 相
— — — —
—
—
图 ２ 裸 眼砾石充填完井的数学模型
如图 ２ 示 ， 为筛管 （ 管 ） 所 衬 的半 径 ， Ｋｃ为 井 壁 和筛管 之 间砾 石充 填层 的渗 透率 。由 于砾 石充 填 层 的 渗透率 相 比于地层 渗透 率 要 高 出很 多 ， 因此 ， 除非 砾 石
７ ２
表 １ 各种数 目石英砂充填层的渗 透率测量 结果ｍ
水平井砾石充填防砂工艺技术的研究与应用
收稿日期：２０１８－１１－２２；修回日期：２０１９－０５－０５ 基金项目：“十三五”国家重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术”（编号：２０１６ＺＸ０５０１１）部分研究内容。 该管柱已申请发明专利，申请号 ２０１６１００３４９２２．３。 作者简介：谢金川（１９６２－），高级工程师，本科，毕业于胜利油田职工大学机械工程专业，２００３年深造于石油大学石油工程，现从事油田 开发技术研发工作。地址：（２５７０００）山东省东营市西三路 ３０６号胜利油田分公司石油工程技术研究院，电话：（０５４６）８７７８６５９，１８５０５４６３１８５， Ｅｍａｉｌ：ｘｉｅｊｉｎｃｈｕａｎ．ｓｌｙｔ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ
二、充填过程中影响充填密实的 因素以及解决措施
１．施工中携砂液排量的影响及解决措施 携砂液的排量，决定了携砂液在筛套环空的水
平流速，这是影响砾石充填密实的首要因素。当携 砂液携带砾石如图 １箭头所示，从泵车→油管→工 具充填口→进入筛套环空，从近工具端 Ａ靶点到达 后尾部 Ｂ靶点，经筛管过滤，砾石留在筛套环空，过 滤后的携砂液从冲管底部进入冲管，经转换进入工 具顶部的油套环空，回到地面形成循环。
上世纪 ９０年代，胜利油田石油工程技术研究院 防砂中心做过一套外径 １７７．８ｍｍ、内径 １６０ｍｍ水 平井充填 模 拟 装 置，也 得 出 了 相 同 的 实 验 结 果［３］。 这个结论在当时的施工装备和充填参数下是正确 的，为当时的水平井防砂做出了理论性的指导。后 来随着技术的进步，为提高产量和防砂有效期，采用 大排量地层挤压填砂 ＋循环充填。α波 －β波理论 不能解释施工中出现的现象，为搞清理论问题，２０１４ 年笔者重新做了简易的水平井充填物理模拟实验。 １．１ 实验过程
二属于疏松砂岩油藏，该类油藏的出砂问题是制约水平井正常生产的第一因素。在诸多防砂工艺中，砾石充填既 能改造地层提高产量，又有较长的有效期，成为最有效的防砂方式。
分支水平井产能的研究
分支水平井产能的研究一、引言随着石油和天然气需求的日益增长，提高油气开采效率的钻井技术也在不断发展。
分支水平井作为一种新型的钻井技术，具有提高采收率、降低成本、节能环保等优势，逐渐得到了广泛应用。
本文将围绕分支水平井产能的影响因素、提高产能的措施及未来发展方向进行深入探讨。
二、分支水平井产能的影响因素分支水平井的产能受多种因素影响，主要包括地质条件、工程设计、完井工艺和生产管理等方面。
1、地质条件：地层厚度、储层物性、原油性质等因素都会影响分支水平井的产能。
2、工程设计：分支水平井的设计参数包括水平段长度、分支数量、井身结构等，这些因素对产能有着重要影响。
3、完井工艺：完井方式、射孔参数、防砂工艺等完井工艺直接影响产能。
4、生产管理：生产压差、采收率、地层压力等生产管理因素对分支水平井的产能也有重要影响。
三、提高分支水平井产能的措施针对影响分支水平井产能的因素，可以采取以下措施提高产能：1、优化地质和工程设计：充分了解和评估地质条件，选择合适的设计参数，如增加水平段长度和分支数量等，可以提高产能。
2、改进完井工艺：选择合适的完井方式、优化射孔参数和防砂工艺等可以提高产能。
3、优化生产管理：合理控制生产压差、提高采收率、保持地层压力等也是提高分支水平井产能的有效途径。
四、分支水平井产能的未来发展方向随着科技的不断发展，分支水平井技术将朝着更加高效、环保和智能化的方向发展。
未来，分支水平井产能的提高将更加注重以下几点：1、新材料的应用：使用高强度、高耐腐蚀性的新型材料，提高井身结构和完井器材的寿命，降低维修成本，从而提高产能。
2、人工智能的应用：利用人工智能技术进行钻井和生产优化，减少人为因素对产能的影响，提高决策效率和准确性。
3、非常规油气藏开发：分支水平井技术将进一步应用于非常规油气藏的开发，如页岩气、致密气等，从而提高产能和采收率。
4、综合解决方案：结合地质工程、化学工程、机械工程等多学科知识，提供综合性的油气开采解决方案，从而提高分支水平井的产能。
水平井管内分段砾石充填防砂技术精品PPT课件
有锚定式和非锚定式两种，可满足不同井况和工艺 条件的砾石充填防砂要求。
二、主要技术研究
1、砾石充填工具研制
HWPT型水平井充填工具技术参数
型号
适用套管内径，mm
钢体最大外径，mm 最小通径，mm
技 留井后最小通径，mm 术 坐封压差，MPa 参 验封压差，MPa 数 工作压差，MPa
悬挂力，kN 工作温度，℃
≤120
钢体最大外径，mm Φ74
Φ60
最小通径，mm
Φ34
Φ24
二、主要技术研究
3、分段砾石充填施工管柱研究
管柱组成
（1）砾石充填工具 （2）防砂管柱系统 （3）冲管系统
充填工具 1-充填工具 防砂管柱系统 2-防砂筛管 4-内密封短节 6-丝堵 冲管系统 3-冲管 5-分段充填装置
三、施工工艺研究
二、主要技术研究
2、分段充填转换装置研制 实现分段充填工艺过程的关键装置，其必须逐段打开， 才能确保分段充填工艺过程的可靠性。
研制了FDT型分段充填转换装置.
两大 特点
➢只有分段充填转换装置上下承受一定压差， 其内部转换机构才能打开； ➢根据砾石充填实际需要和工艺要求，每级 分段充填转换装置的打开压差可以设计为不 同，以获得最佳砾石充填效果。
丢手方式
HWPT-152 Φ157.07～ 166.07
152 67 76 15～18 7～8 ≥35 ≥500 ≤120 正转倒扣 20圈以上
HWPT-115 Φ121.36～ 127.30
115 36 60 15～18 7～8 ≥35 ≥500 ≤120 正转倒扣 20圈以上
说明
此种工具 亦有非锚 定型式 （非悬挂 式）。
一、水平井管内分段砾石充填防砂技术机理 分段充填防砂机理
提高水平井环空砾石充填率对策探讨
提高水平井环空砾石充填率对策探讨【摘要】本文首先对水平井环空砾石充填过程进行深入分析，找出影响其充填率的关键因素：施工排量、砂比、冲筛比及携砂液粘度，从而提出提高环空砾石充填率对策，包括优化参数和改进工艺。
在现场的实施取得了较好效果，为油田水平井防砂工艺的发展提供了有力的支撑作用。
【关键词】防砂水平井充填率环空砾石充填是目前最佳的防砂方法之一，随着水平井应用范围的扩大对防砂也提出了相应要求，但是水平井砾石充填的影响因素复杂，在现场施工作业中经常发生充填无效，导致防砂工艺失败，从而制约了砾石充填防砂技术在水平井的应用。
1 水平井环空砾石充填过程水平井环空砾石充填过程中，砾石和携砂液组成的混合液泵入水平段井环空，经过射孔段时，随着携砂液的滤失，流速逐渐降低，流体的紊流强度减弱，砾石因重力而下沉，流体呈密度不对称流动状态，井筒下部所含的砾石比上部多；当流速进一步降低时，流体携砂能力进一步减弱，砾石开始在流动环空底部沉积，形成在上部流体携带下而流动的沉积砂床；当混合液的流速继续降低时，流动砂床底部不再流动，形成静止的砂床。
此时，混合液中砾石无法再向前运移，从而开始在静止砂床顶部的空间内开始反向充填，直至充填到水平段开始位置。
水平井砾石充填过程是一个变质量流动过程。
在充填过程中，携砂液可以自由通过筛管缝隙，而砾石可以被阻挡在筛套环空中。
2 水平井砾石充填率影响因素分析影响水平井砾石充填率的因素不仅包括井身结构、地层物性等不能改变的因素，还包括现场施工排量、携砂比和携砂液粘度等可以优化的施工因素，提高充填率主要从这些可以优化的影响因素进行分析。
2.1 施工排量理论上施工排量越大携砂能力越强，砾石颗粒越不容易沉积，充填率越高。
但是施工排量过高会形成较高的施工压力，从而导致地层压开使携砂液携带砾石进入地层，不能形成有效的环空充填从而造成防砂失败。
2.2 携砂比较高的砂比可能会直接导致提前堵塞，并且携砂比越高，由于携砂液的滤失和砂床高度的不断升高，筛套环空中会越快地达到砾石极限浓度，堵塞位置会越提前不利于充填率的提高。
小井眼水平井裸眼砾石充填完井技术及其应用
强 度 。任 何一个 因素选择 不合适 ，都会使 砂丘 运移 中
途 停止 或形 成砂桥 ，导致 防砂 失败 。
的产能又 影响油 井的寿命 。油井 裸眼砾石 充填技 术是 基 于防砂 的一种 完井技术 ，在油 田易 出砂 地层 的完井 生产 中应 用较多 。随着水 平井技 术 的发展 应用 ，裸 眼 水 平井砾 石充填 技术也 随之得 到发展ｌ 】 、 。 水平井 砾石 充填一般 分为 和 两 个充填 阶段 ： 口充填 ，即水平井 筒底 部 的平衡 堤正 向充填 ，主要 充 填 筛管 和裸 眼之问 的环形 空 ； 充填 ，即沉 积砂 床顶 部 的反 向充填 ，流体主要从 反 向充填前缘 处沿径 向进 入 冲管 与筛 管 的环形 空 间 ，再沿 此 通 道 流 到筛 管 底 部 ，从 冲管 内返 出。 水平 井有利 于增加接 触面积 ，降低油 流阻力 ，而 且水平 井注入 和采 出的流体 能够 与直井注 入和采 出的 流体形 成正交 流动 ，从 而提 高驱油效 率 ，增 加原 油采
充填即沉积砂床顶部的反向充填流体主要从反向充填前缘处沿径向进入冲管与筛管的环形空间再沿此通道流到筛管底水平井有利于增加接触面积降低油流阻力而且水平井注入和采出的流体能够与直井注入和采出的流体形成正交流动从而提高驱油效率增加原油采收率
小 井眼水平井 裸眼砾石充填完井技术及其应用
Ｉ 冯 哲 王 宗 明： 王 晓龙，金 鑫
完成 ３ ２ － ６ Ｅ平 台 ５口小井眼水平 井砾石充填作业。介 绍 了刮 管洗 井、防砂 、浸泡破胶 等具体步骤及取得 的效果 ，指 出采 用裸 眼砾 石充填 完井 ，投产后超过配产要求 ，油田开发效果 良好 。
筛管砾石充填防砂方式产能影响规律
g
ln
rso rsi
= ΛB
2Πkf h
ln
re rw
+
si’+
sa ’+
ss’)
(11)
式中, rsi为筛管内半径, m ; si’为砾石充填炮眼层
流表皮, 无因次; ss’为筛管层流表皮, 无因次; sa’为
筛套环空砾石层层流表皮, 无因次; h—油层厚度,
m。
si’=
h k f 2L p h p k g Θp rp2
1 r dr
(8)
将上式两端从 r= re→rw 积分得到地层中的层
流及紊流流动压降
∫ ∃p 4 =
w qΛB e 2Πk f h
1 r
dr =
q
ΛB 2Πk f h ln
re rw
(9)
式中, kf—地层平均渗透率, Λm 2;
根据以上分析, 若不考虑其它特殊情况, 得到
“绕丝筛管 (或割缝筛管) 砾石充填 (炮眼充填+ 环空
1997 年Goodw ay 在分析了拉梅常数 (压缩模量
和剪切模量) Λ 对碳氢化合物的敏感程度后认为, 弹
性模量可以用来进行AVO 异常的识别, 因为弹性模
量对油气饱和的储层比较敏感, 因此 Goodw ay 引入
了 Λ·P→变化率和 Λ·P 变化率这两个弹性模量属
性, 其定义为:
Λ·Θ变化率=
ZH A O B ei (Y ang tz e un iv ersity oil and g as d rilling p roject in H ubei P rov ince K ey L abora tory , j ing z hou 434023)
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影响水平井砾石充填效能的因素摘要：用专门为水平井砾石充填设计的3d模拟器研究了4个影响水平井砾石充填效能的主要因素。
这些因素包括沉淀作用、砾石含量、注入率、传输液粘度。
实验中模仿砾石充填过程，用模拟器进行砾石充填的效能研究工作。
通过粘度从1到51cp变化，注入率每分钟变化1-4桶，砾石含量每分钟变化0.5-4磅，以此来研究传输液对砾石充填效能的影响。
这3个影响砾石沉淀的因素，能影响砾石在水平位置充填过程中砾石聚集的效能。
关键词：砾石充填，注入率，砾石含量，粘度
前言
油层出砂是油田开发过程中经常遇到的问题，不仅给采油工艺带来许多麻烦，而且影响储层采油速度及油气采收率，严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏，乃至油井报废。
目前，国内外在防砂工艺方面均有长足发展，使国内的防砂工艺花样翻新。
从长远的观点看来，水平井是开发油藏的主要手段，其经济价值大大超出直井。
出砂又是油井开采中难题，水平井的工艺相对复杂，这样研究水平井的防砂显得十分重要。
值得注意的是，水平的防砂主要以砾石充填为主，然而目前阶段对于水平井砾石充填机理的研究还是停留在不成熟的阶段。
有必要进行进一步的探讨。
1 砾石充填的因素研究中问题
国内外的专家为了能获得一个有效的砾石充填过程，已经发表
了影响砾石传输和安置的诸多文献。
建立了一个关于筛管参数、流体和砾石特性、完井配置、井眼斜度倾角的函数，并做了实验，测量了充填效率。
研究发现，模型可以用来确定砾石充填过程的平衡块的高度；砾石浓度和粘度越低，流动率越高，在尾管和筛管中流体流动的阻力越大，充填效率越高。
同时流体粘度越大，砾石含量越高，环内速度越大，砾石充填的效率就越高。
然而他们的工作是基于垂直井的。
nguyen et al.利用3d数值模拟器展示了直井和水平井的砾石充填分析。
他们研究结论概括为：标准方程是不考虑物理学基本原理和条件的经验公式。
后来，winter-feld和schroder发明了限定部件的数值模拟器，预测斜井内射孔和环内的砾石停滞。
但是在研究中，该模型对水平井的适用性并没有被考虑。
2 砾石充填过程及方法原理
2.1砾石充填设计
砾石充填模型最主要的用途是能够决定砾石充填设计的主要目标。
当然决定砾石充填设计的方法很多。
该模型致力于确保结合不同的条件得到最有效的砾石充填方法。
要满足这样的要求，这需要在以下几项中做出选择：
（1）以高流速和1-2ppg低砾石浓度为特征的高流速水充填；
（2）含有聚合物流体和8-15%高浓度砾石的泥浆充填；
（3）用交联聚合物凝胶以压裂速率打入，形成具有高砾石浓度
的压裂充填。
砾石的选择包括砾石尺寸和质量。
砾石尺寸要保证砾石具有一定的渗透性，并且能阻止地层砂穿过砾石填充段。
通常取常见的侧壁中心的底层砂粒样品，或者人造砂进行筛滤分析。
可用的方法包括：最大砂粒确定砾石尺寸的coberly方法和基于砾石、地层沙粒的平均尺寸的saucier方法[1]。
砾石充填筛管选择：这包括筛管长度，筛管外径，割缝尺寸和筛管类型。
割缝尺寸的选择根据最小砾石颗粒的1/2-2/3的原则去选择。
可用的筛管类型包括标准筛管，预包装筛管，金属丝网眼筛管。
筛管外径必须保证足够的空隙以确保砾石的传输和沉积。
运输流体的选择：运输流体必须有足够的粘度以确保在某一注入率下砾石的传输和沉积。
2.2研究方法及原理
该模拟器被命名为水平井砾石充填模拟器，借助该模拟器对3
口水平井的砾石充填工作进行模拟。
结果证明了该解决方法的正确性，同时在砾石充填过程中，hgpsim有模拟砾石传输、沉积以及决定临界工作参数的能力。
下面是三个模拟范例：
（1）在深海环境中裸眼完井的一段6-5/8英寸、1778英尺的水平井段。
这口井是在近海开钻的：垂深6939英尺，水平延伸1778英尺。
计算出预定的砾石充填过程模拟的有关数据。
此项模拟范例，首先模拟了沉积效应（在模拟器中起关键作用）。
第一次模拟得到
的最后充填效率是有22.75%，在沉积效应影响下是71.52%。
第二次模拟得到的最后充填效率是74.6%。
（2）在深海环境中裸眼完井的一段直径8.5英寸、2266英尺长的水平井段。
这口井也是近海完钻：垂深6939英尺，水平延伸2266英尺。
此项模拟范例，首先模拟了沉积效应（在模拟器中起关键作用）。
第一次模拟得到的最后充填效率是有13.79%，在沉积效应影响下是61.25%。
第二次模拟得到的最后充填效率是61.43%。
（3）在深海环境中裸眼完井的一段直径8.5英寸、1073英尺长的水平井段。
这口井也是近海完钻：垂深5030英尺，水平延伸1073英尺。
此项模拟范例，首先模拟了沉积效应（在模拟器中起关键作用）。
第一次模拟得到的最后充填效率是有44.98%%，在沉积效应影响下是99.38%。
第二次模拟得到的最后充填效率是105%。
3 影响因素分析
3.1不稳定因素对沉积效应的影响
在用解决路径的雅可比矩阵去预算偏微分时，每个相互关联的变量都假定有小的不确定性。
模型方程的数值解法，独立用于计算偏微分时，会产生不确定性的误差传递。
为了研究影响程度，要进行不确定因素的敏感性研究以估算它在充填效率中的影响[2]。
3.2 砾石浓度和注入率对沉积效应的影响
当砾石浓度在0.5ppg到10ppg变化，注入率在1bpm变化到8bpm。
砾石浓度和注入率越高，沉积效应越差。
当浓度处于0.5到3.5ppg
时，注入率越低，预测的沉积效应影响越小。
伴随注入率增长，沉积因素几乎稳定下降。
当砾石浓度较高，超过3.5ppg时，随着注入率的增长，沉积效应稳定下降，然后十分突然的下降，一直持续到第二次稳定下降。
3.3 砾石浓度和注入率对充填效率的影响
研究砾石浓度和注入率对充填效率的影响时，注入率1-8bpm范围内变化，砾石浓度在0.5-10ppg范围内变化。
分为两方面进行模拟，考虑沉积效应和不考虑沉积效应。
（1）不考虑沉积效应。
注入率高到4-8bpm时，模型预测的充填效率非常接近实际。
当注入率低于4bpm时，有轻微的变化。
实验结果证明：模拟结果与现场实践吻合度很好。
（2）考虑沉积效应。
该模型预测的范例，充填效率在整个注入率和砾石浓度的范围内普遍比没有沉积效应影响的范例高些。
这暗示着忽略沉积效应影响的水平井砾石充填模型预测的砾石充填效
率偏低。
注入率低到1-2bpm且砾石浓度较低时，预测的充填效率稍稍偏高。
伴随注入率的升高，提高砾石浓度，充填效率稳定升高；降低砾石浓度，充填效率稳定降低。
然而下降存在自然的震荡现象。
最终的结论可以总结为：较高的充填效率可以通过高注入率以及高砾石浓度得到。
3.4 流体浓度对充填效率的影响
研究流体粘度对充填效率的影响时，变化粘度在1-51cp范围内，
注入率在1-4bpm范围内，砾石浓度在0.5-4.0ppg范围内。
模拟结果显示，不管沉积效应考虑与否，当其他因素大范围内变化时，粘度对充填效率的影响很小。
低粘度的流体、低浓度的砾石浓度，充填效率相对较高，且在整个注入率范围内更加稳定。
同时，这也肯定了水平井砾石充填的一般现场经验，即低浓度砾石大部分用水或盐水做运输液。
4 结论
（1）高注入率情况下，如果不考虑沉积效应的影响，对于整个范围的砾石浓度而言，预测的充填效率十分接近。
（2）注入率比较低时，预测的砾石充填效率与最低砾石浓度预测的最高值有一定差异。
（3）这些范例中，对于整个范围的输入参数而言，考虑沉积效应影响的预测充填效率比不考虑沉积效应相对高些。
（4）不管沉积效应考虑与否，运输液粘度对充填效率都有一定的影响。
对于输入参数整个范围而言，充填效率都在80%以上。
（5）敏感性研究显示水平井砾石充填必须考虑沉积效应，因为忽略沉积效应的预测模型预测的充填效率值偏低。
（6）这项研究同时显示伴随这砾石浓度和注入率的上升，沉积效应的影响会下降。