渤海油田油井出砂防砂机理.ppt
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实际应用受限。
为了解决上述难题,美国完井公司
开发了一种可灌注水泥的裸眼封隔
器,其工作原理:内筒是套管,外 壁是橡胶筒,外壁与内筒之间可以 注入水泥,注入水泥后橡胶筒内外 膨胀压实裸眼井壁,使近井油层岩 石径向应力恢复,甚至超过钻井前 的水平。水泥凝固后,再用高孔密 、小孔径射孔技术射开,形成油层 流体通道。油层砂在此通道壁外形 成比较坚固的砂拱,从而达到防砂 的目的。
清砂的方法
冲砂:通过冲管、油管或油套环空向井底注入高速流体冲散砂堵 ,由循环上返的液体将沙粒带到地面,易解除油水井砂堵。 捞砂:用钢丝绳向井内下入专门的捞砂工具(捞砂筒),将井底积 存的砂粒捞到地面上来。一般用于砂堵不严重、井浅、油层压力 或有漏失层等无法建立循环的油井。 冲砂液:一般油井用原油,水井用淡水或者盐水,低压井用混气 冲砂液进行冲砂。 (1)具有一定粘度,保证有较好的携砂能力。
(2)具有适当的密度,以便形成适当的液柱压力,防止井喷或
防止因液柱压力过大产生漏失而无法建立循环。 (3)不损害油层。
(4)来源广泛。价廉等。
谢谢!
量甚至使油井不能出油。因此合理选择砾石直径
至关重要。一般我们选择都选择允许范围内最小 的。
通过筛析实验取得防砂井油层砂样粒度中值 d50后,根据计算公式 求得所需用的砾石尺寸,即砾石的粒度中值D50。目前普遍采用公式 D50=(5~6) d50
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砂砾直径的确定
选用的优质筛管目数为230目,由图得砂粒直径约为0.057mm,代入公式: D砾=(5~6)*d50 得 D砾范围为0.285~0.342mm 所以在选用管内砾石充填选用的砾石直径为0.285~0.342mm
防砂技术的进步,相信会有高效的滤砂管问世。
第一类机械防砂的优缺点
优点:简便易行,可以有效的防止中粗砂岩油层所出的大 砂径砂。
缺点:对细砂的井易造成堵塞。对于自喷井、气举井产量
下降,甚至无液。对于电泵井,使电泵不进液,而且寿命 相对短。
砾石填充
砾石充填于筛管和套管(油层)的环空之中。对于射孔完井来说砾石通过射孔 孔眼挤入周围地层中,支撑孔眼,防止弹孔周围地层应力集中而导致的弹孔周 边骨架砂粒剥落、坍塌,可形成多级过滤屏障,阻止油层中的砂流向井筒中。 1、先期裸眼绕丝筛管砾石充填防砂 2、套管完井筛管砾石充填防砂
砂拱防砂的机理
控制砂拱的形成主要是控制井底流体的流速,砂拱形成 前会出砂,形成后出砂渐少,甚至不出砂,就会形成稳定砂 拱。砂拱稳定性主要受砂粒间摩擦力和孔隙间毛管力支配。
防砂方法的选择
产能损失
完 井 类 型
最好的效果
现场对出砂的控制
合理的控制生产压差在当前压差值下生产不会对地层
、井筒产生损害而且还要对油井的产能影响降到最低。不 要大幅度开关油嘴,防止液量突增,对井下地层和防砂管 柱造成冲击。油井防砂初期,定期对出砂的油井取样分析 , 关注出砂量。巡检时关注一些油井的电流,油压,井底 压力等数据,能够对出砂初步判断。在注水关停的时候一 定要关闭每口注水井的阀门,防止地层砂反出影响注水设 备,防止烧泵的情况发生,导致油井停产影响产量 。
境保护的需要。
第三章
防砂的方法与技术
机械防砂的类型
仅下防砂管柱防砂
防砂管柱砾石填充的方法
机械防砂的现场应用
绕丝筛管 割缝衬管
自洁作用
机械防砂的现场应用
衬管外自然分选形成“砂桥”示意图 1-油层;2-砂桥;3-缝眼;4-井筒
•
我们油田普遍使用优质筛管,优质筛管重量轻,下入容易,防砂范围宽,适用 于垂直井和定向井。特别是适用于水平井、侧钻井、多底井等大曲率井以及长 井段,但是成本偏高。我国现在还使用树脂砂砾滤砂管,双层充填滤砂管,陶 瓷滤砂管等,原理都是相同的,就是在地层和井筒之间形成一层过滤网,随着
,油井失去生产能力
油井出砂威胁着我们的生产设备
油井出砂造成设备的损坏,增加生产成本.油气井产出流体 中含有地层砂,会使设备严重磨损失效。对于井下设备的 损耗更为严重,出砂会造成电潜泵叶轮磨损、电潜泵负荷
增加,严重会发生过在停机以致烧泵。对于地面设备的影
响也是很大的,会造成砂刺管线、地面阀门失灵、有时还 会阻塞地面管线,从而不得不采取检泵、维修设备等措施, 影响生产的同时增加生产成本。砂还会在FPSO工艺舱舱 底沉积,不得不进行清舱作业,增加FPSO的处理负担。
。
只适用于井段距离不 长的单层和薄层。井段过 长由于层间吸附力不同,化 学剂不能均匀分布,导致部 分井段出砂,由于化学剂胶 固后,渗透率通常有较大 损失,油井产能会受影响 。此外,因化学剂在油层 条件下随时间会老化,强 度变差,故有效期短
人
工
井
壁
将砾石表面涂一层极薄的树脂,然后常温下阴干,避免阳光暴晒,形 成分散的颗粒,将涂好的砾石用携带液泵入井底,挤入油层和射孔眼里, 在一定地层温度下树脂软化连接在一起形成通透性良好的人工井壁.
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拉伸破坏示意图
精细颗粒的影响:地层中存在诸 如粘土之类精细颗粒,会随产出 液一起运移,造成井壁周围渗透 率降低(地层损伤的一种),增 加了流体的拖拽力,导致出砂。
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上覆岩层压力由孔隙压力与 骨架压力共同平衡。随开采
的进行,油藏压力逐渐降低
套管外膨胀式封隔器(ECP)现场应用
根据ECP防砂机理和现场应用情况,一般认为:
1)这种防砂方法的本质是利用建立的稳定砂拱挡砂,而 尽量提高近井地层的应力水平是保证砂拱稳定的关键。 2)当油井生产条件改变时,如含水上升,生产压差放大 和井下作业频繁等。可能会破坏砂拱平衡状态,防砂失效 只能用于出砂不严重的砂岩地层,流砂层不宜采用。 3) 配合采用高孔密、小孔径射孔工艺有利于改善砂拱 稳定性 ,高孔密可增大渗流面积降低流速;较小孔径可提 高孔眼入口处桥拱的承载能力。 4)保持流速尽可能稳定(低于临界流速)是维持砂拱稳 定的重要条件,只适用于中、低产油井。
出砂原因分类
我们应该把油田出砂的规律和特征进行归纳梳理,找出 解决办法,在以后的开发中实施有效地完井措施,并加强对现 在出砂油井的跟踪,我们应考虑在防砂方面做足技术储备。 一般油田出砂原因总共分为以下几类: •完井方式选择不当,不能有效地防止油层出砂; •生产压差过大,采油速度过高; •不适当的增产措施(酸化、压裂)及频繁的修井作业降 低了胶结物的强度,破坏岩石结构; •油井含水上升; •油田开发中、后期,为了保持油井稳产,大幅度提高油 井产液量,加剧了对岩石颗粒的冲刷。一般讲,油井出砂 主要是地质原因造成的,其次是开采过程中措施不当,从 而加剧了油井出砂。
剪切破坏
采油过程中地层压力不断下降,上覆地 层压力转变成岩石间的应力,使岩石破 损,砂颗粒从岩石剥落,形成出砂
随内外压差增大,流体流向 井内的流速也增大,对岩石 的拖拽力增大,岩石承受拉 伸力也增大,当该力超过岩
拉伸破坏示意图
石抗拉伸强度时,岩石就会
遭受拉伸破坏。 井底流压不能过低;自喷井 和气举井;压力不能波动过 大。
这种方法能够补充地层因出砂而造成的亏空,又能在地层中胶结作为挡砂屏障。
套管外膨胀式封隔器(ECP)防砂
其防砂机理是利 用ECP的膨胀作用压 实裸眼井壁,以提高 近井地层的地应力水 平。油井投产后,地 层砂粒在流经射孔孔 眼人口处时,在一定 条件下,自然堆积形 成砂拱,具有一定的 承载或挡砂能力,可 阻止地层出砂。
渤海油田油井出砂防 砂机理
目
1
录
油井出砂的机理 油井出砂的危害
2 3 4
防砂的方法与技术
出砂判断和控砂措施
出砂的机理
主要表现为射孔后弹孔周围地层应力 集中,产生塑性变形,从而导致弹孔 周边的骨架砂粒剥落、坍塌。
地层坍塌
出砂的机 理
拉伸破坏
拉伸破坏和流体的粘度、流体在地层中 的流速有关,原油粘度越高、流体速度 越大,对砂粒的冲刷力与拖拽力越强, 拉伸破坏越严重,地层容易出砂。
套管外膨胀式封隔器(ECP)影响因素
保证砂拱稳定性必须考虑两个关键问题:一是降低并稳
定油层流体的速度;二是保持或提高井筒周围油层的径
向应力。 一般来说,对套管射孔完井的砂拱防砂要求小孔径和高 密度的炮眼。小孔径有利于形成砂拱和提高砂拱的稳定 性;高孔密可以增大过流面积,降低井壁附近油层中流 体的速度。但在实际过程中,流体的流速和变化不易受 控制,使得这种单纯的套管射孔完井砂拱防砂的方法的
,施加在岩石骨架上的压力 越大,当该力超过岩石抗剪 切应力,岩石就会被剪切破 坏。
地层剪切破坏示意图
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出砂的危害
危害 设备
出砂严重影响我们的日常生产
砂粒进入井筒在流动过程中沉积,造成井筒堵塞,地面管线和 储油罐积存大量沉砂,经常被迫起管柱大修作业,清除砂堵、 冲洗砂埋油层、清理地面管线和储油罐。严重可能引起井壁
坍塌而损坏套管和衬管、砂埋油层导致油井停产 ,水平井冲
砂很难将地层砂冲到地面.
出砂严重油井的正常生产,降低油井的生产时率,增加生产
成本。为控制井底流体的流速,不得不控制生产压差,必然 影响油井产量,尤其是高产量油井的出砂。
出砂严重影响我们的日常生产
同时油流中的砂子不断的沉积在井底,直至埋掉生
产油层使油井产量不断的降低,含水率不断的升高
水泥环 套管 油管
油藏
射孔 滤砂器管柱 砾石填充 管外充填
长期出砂的老井
滤砂器管柱
砾石填充
管内充填
先期
砾 石 的 选 择
砾石的选择也是很重要的, 一定厚度的均匀砾石
层可以对油气层的出砂起初步的过滤作用,并对 地层岩石起到支撑作用。砾石直径太大,虽有较 高的渗透性能,但过滤性能差,阻挡不住多数的 岩石砂粒的溢出,太小则会降低渗透率,减少产
设 备 损
失
设 备 损
失
• 堵塞分离器液位计:砂子不断的沉积在 分离器液位计的连通管中,使液位计工 作不正常,液位显示失真。
• 生产管线:砂子随油水在管线中流动, 加速管线的磨损,特别是在管线弯头、 阀门等油水流动方向改变的地方,砂子 家具了油流对管线的冲刷力,造成刺漏 。
油井出砂影响环境
油井出砂会造成环境污染,尤其是我们海洋油 气田,更应该对保护环境负责。 意料之外的由于出砂引起的管道渗漏或设备失 效还会引起严重的安全问题和溢出事故,所以油、 气井防砂不仅是油、气开采本身的需要,也是环
第二类机械防砂的优缺点
充填防砂具有施工可靠、成功率高、费用适中,而 且目前已成功用于水平井的防砂的优点,缺点是不 适用于防止细粉砂地层的出砂,且施工后井内流有 物件,在对油层压裂改造等措施时常需大修取出。
化学防砂
优点
缺点
化学防砂的主要 优点是施工简便,只 需加入化学剂即可, 井下不留任何装置, 如果防砂失败,容易 进行补救措施对未严 重出砂的地层和低含 水油井成功率较高。
防砂控砂措施
从流体性质上讲,我们油田大多是稠油,疏松砂体受 到拖曳力的影响较大,加剧了地层出砂。在油井出砂之
后可以对这口井生产层位进行取样分析,确定出砂层
位,我们应该确定每一口井以致这口井的每一层位出 砂的临界条件,这样才有利于我们的控制。高产井 不
宜使用对产能有较大影响的防砂方法。对于含水高的
油井化学防砂效果差,含水高会降低化学剂的作用。