完井防砂
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浅井坐封（低于600米）-加钻压机械坐封不适用； 超深井（高于3650米）- 操作油管的机械坐封方式不适 用，液压或电缆坐封较好； 机械坐封-当液压和电缆坐封方式无设备条件时，另一种 选择； 液压坐封-用油管下送，而不靠油管的机械运动坐封； 电缆坐封-可迅速、准确地坐封封隔器； 连接可靠的封隔器-当封隔器以下的尾管教重的情况；
滤砂管的结构、规格和用途
滤砂管的结构、规格和用途－－优质筛管
滤砂管的结构、规格和用途－－优质筛管
与割缝衬管相比，优质筛管的流体面积大10倍， 缝隙控制更均匀 能够广泛代替割缝衬管 价格贵
防砂方式－－砾石充填
世界上最广泛使用的防砂方式
砂子的特性
井下的砂子与地面能够见到的砂子一样，仅仅是 井下的砂子胶结了 砂子的粒径分布服从正态分布规律 用D5表示粗粒含量，D50表示平均粒径，D95表 示细粒径含量。
根据井的压力选择封隔器的额定工作压差 考虑井压和温度变化时，油管的伸缩量； 考虑井液中腐蚀性流体； 产层的有效生产期限。 考虑酸化等增产措施对封隔器的影响。
封隔器选型需考虑的因素
与其它井下设备的配套 用户的偏向（喜好） 经济性 坐封准确性
封隔器选型需考虑的因素－下送、坐封和井
深的考虑
可精确控制 Able to Control Precisely ±5μ m 稳定 Stable 优，管体变形滤孔不变 Very Good, Filter Pore Remain Consistent while Pipe Deforming 优，过滤层整体为优质不锈钢 Very Good, Filtration Media is Quality Stainless Steel with Good Anti-Corrosion Ability 多层网复合，整体结构可靠性高 Reliable, Multiple Screens, Integrated Structure
绕丝筛管 Wire-Wrap Screen 过滤面积占基管表面积 的百分比 Filtration Area / Base Pipe Area (%) 过滤精度的可控性 Controllability of Filtration Precision 滤孔的均匀性 Uniformity of Filter Pore Diameter 滤孔的稳定性 Stability of Filter Pore 抗挤压变形能力 Ability of AntiCompression Deformation 抗腐蚀性 Anti-Corrosion Capacity ≈3% 割缝筛管 Slotted Screen ≈1% 镶块式筛管 Screwed Block Screen ≈10~15% 精密微孔复合筛管 PMC Screen ≈80%
<200μ m 难控 Difficult to Control ±50μ m 稳定 Stable 差，管体变形缝宽变化 Bad, Slots Changing with Pipe Deformation 较好 Good
<250μ m 难控 Difficult to Control ±50μ m 不稳定，随着腐蚀缝宽变大 Not Stable, Getting Wider by Corrosion 差，管体变形缝宽变化 Bad, Slots Changing with Pipe Deformation 差，基管抗腐蚀能力有限 Bad, Limited by Anti-Corrosion Ability of Tubing/Casing 可靠性差 Not Reliable
出砂预测
4种方法：现场观测法、经验法、实验室模拟法和 数值计算法。 从目前的研究水平来看，很难用单一方法准确预 测一口井在生产全过程中是否出砂和何时出砂， 只有通过多种预测方法才能使预测结果比较可靠。
出砂预测－－现场观测法
用肉眼观察、手触等方法判断岩心强度。疏松岩 石或低强度岩石往往一触即碎、或停放数日自行 破裂、或可在岩心上用指甲能刻痕。 对岩心浸水或浸盐水，岩心易破碎，说明当含水 率上升时，岩石强度将降低。
把握主要矛盾－胶结
胶结物的种类性质和数量，对岩石的强度起着至 关重要的作用。地层岩石遭到破坏而出砂，其本 质是胶结物被破坏，形成分散的砂粒。胶结物的 破坏，除了剪切和拉伸等机械力的作用外，还受 到液体的溶蚀、电化学作用的伤害，有些本来不 出砂的井在酸化或产水、注水后出砂，就是这个 道理。
把握主要矛盾－胶结
艾旦油田的胶结物：泥质，个别井是碳酸盐－－ 见岩心描述。 本油田的地层渗透率并不很高，却能提供较高的 产量，储层裂缝的贡献是不能忽略的－－岩心描 述支持裂缝的假说，尚需要试井资料进一步支持。 油井出水后出砂情况会很复杂
出砂的影响因素
岩石强度低。此为最重要的影响因素。—般认为单轴抗压 强度低于7.0MPa 的岩石为弱固结岩石，有可能出砂。 地层压力的衰减。地层压力的衰减相对增大了岩石的有效 应力。 生产压差或生产速度过大。 地层流体粘度大易出砂。 油气井含水量的增长，出砂的可能性增大。某气田的产层 段砂岩，当岩石含水后，其强度降低80％～95％。 不适当的增产措施(酸化和压裂)。 操作管理措施不当，例如造成井下过大的压力激动等。
出砂预测－－经验法
Biblioteka Baidu
模量法：用测井获得的岩石纵波时差可以计算出 砂门限 空隙度法：空隙度大于30％，出砂可能性很大 岩心单轴抗压极限法：小于7MPa出砂可能性很 大
出砂预测－－数值分析法
阿科法 摩尔一库仑法 多元统计法 上述方法需要岩心力学试验数据和地层应力测井 数据的支持，应用局限性较大
防砂方式－－滤砂管防砂
将滤砂管联接于生产管柱的下部下入井内，滤砂 管正对产层，滤砂管上部用封隔器分隔上部井段， 迫使产层的流体经过滤砂管过滤，将砂挡在滤砂 管外面、而流体进入生产管柱内； 或者将滤砂管和封隔器联接成防砂管柱用钻杆将 防砂管柱送入到产层，坐封丢手后，封隔器永久 性地将滤砂管固定于井下，然后在封隔器上部下 入生产管柱。－－盐下的方式
艾旦地质条件对防砂的制约
对于大多数井，采油指数较高，采用人工举升工 艺后，生产压差可达到5－7MPa。此时供液能力 仍然较强 地层厚度薄，近井筒地层内的流速高，对控制出 砂不利 一旦油井见水，情况可能比较复杂
几种筛管的性能特点对比
TECHNICAL COMPARISON AMONG DEFFERENT SCREEN DESIGNS
建立设计标准
油藏参数 岩石参数 地层流体参数 完井生产的限制
目的层的准备
尽可能高效率地钻井，尽量减少对地 层污染。 通过取芯、电缆测井或下入测试工具等， 监测和测试目的层，这些可以提供额外的 数据，清楚完井设计存在的限制。 完井施工前的准备，如下尾管、套管或防 砂程序等。
封隔器选型需考虑的因素－ 井况
循环滑套
全通径的工具，带内滑阀，可以采用钢丝作业的方 法或打压的方法进行开关。滑套最基本的作用是控 制油管与油套管环空的沟通，内滑套上部可作为选 择性坐落接头。
循环滑套
压井 多层开采。如果有多个目的产层时，可通过开关 滑套开采任何一层。 完井之后，可替换环空的流体。 在极少的情况下，用于注气气举目的。
循环滑套
压井 多层开采。如果有多个目的产层时，可通过开关 滑套开采任何一层。 完井之后，可替换环空的流体。 在极少的情况下，用于注气气举目的。
插管式永久封隔器管柱
TCP方式完井
液压封隔器完井
两层分层开采完井
防砂
北京华油油气技术开发公司 2005年2月
出砂的危害
封隔器选型需考虑的因素－封隔器回收的考 虑
最小的油管操作从封隔器“丢手”，如直接上提或转1/3圈； 从封隔器“丢手”的后备手段； 在有沉砂的情况下，可回收油管或封隔器； 封隔器解封之前的压力平衡工具，如压井滑套等。 油管直接与封隔器连接，解封封隔器，减少油管的起下。 容易磨铣的封隔器，最短的磨铣距离和防止旋转。
防砂方式－－控制完井和生产参数防砂 不采取特殊措施
砂拱防砂
• 砂拱防砂的机理如同拱桥承载一样，许多砂粒在炮眼 处形成砂拱，具有一定的承载能力，挡住地层砂随液 产出
减少拖曳力防砂
• • • • 采用负压射孔。射孔炮眼要大，并要清洁。 增加射孔密度。 增加射孔段长度。 利用压裂填砂的方法，在地层内造成通道。
封隔器选型需考虑的因素－下送、坐封和井
深的考虑
坐封活塞面积大的封隔器-需要抵压进行液压坐封时； 机械坐封和可回收式封隔器-一躺钻多次坐封和解封； 可回收的桥堵能力，双向承压，油管和封隔器可回收。 永久桥堵的能力；（ 在大斜度井段下送并坐封，油管下送，液压坐封； 在斜井中容易插入和密封-喇叭口导引
堵塞井筒 堵塞射孔孔眼 损伤地面油气处理流程装置 损伤井下机采设备和工具 损伤套管 频繁修井、检泵
出砂机理（内因）
—般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。 地层强度决定于胶结物的胶结力、流体的粘着、 地层颗粒之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。 地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流 动时对地层颗粒施加的推力，还有地层孔隙压力 和生产压差形成的作用力，因此地层出砂是由多 种因素决定的。
封隔器选型需考虑的因素－封隔器回收的考 虑
最小的油管操作从封隔器“丢手”，如直接上提或转1/3圈； 从封隔器“丢手”的后备手段； 在有沉砂的情况下，可回收油管或封隔器； 封隔器解封之前的压力平衡工具，如压井滑套等。 油管直接与封隔器连接，解封封隔器，减少油管的起下。 容易磨铣的封隔器，最短的磨铣距离和防止旋转。
完井管柱技术
华油油气技术开发有限公司 2004年3月
完井的定义：
设计、选择和安装设备，以及施工规范 和必要的程序，使油井开始生产，而后 以满足油公司的油田发展目标的方式生 产。
完井的五个阶段
建立设计标准 目的层的准备 油气井的机械完井方法 试采和增产措施 对油井与完井作业效果的监测和评估
艾旦油田砂子的特性
各个井不一样，有一定的离散性 中间粒径在0.1-0.25毫米之间 岩心存在裂缝 高空隙度，但是渗透率不高－－泥质含量高
筛管缝隙的确定
缝隙尺寸一定不能和D50相等，在这种情况下， 缝隙会很快被堵死 通常要求筛管缝隙为D50的1/3，实践中可以在 1/4-2/3之间选择，即0.04-0.15毫米。 针对艾旦的试验正在进行中，合适的缝隙待试验 结束后提出。试验将进行0.05-0.25毫米缝隙的 流动压力关系
封隔器选型需考虑的因素－下送、坐封和井
深的考虑
油管下送-在重泥浆中下送，并坐封。 上卡瓦和内锁销-允许油管上提保持张力状态。 下卡瓦—需要油管受压缩的情况； 要使油管处于中性位置，必须锁定胶筒的压缩。
封隔器选型需考虑的因素－生产和服务作业 的考虑
能否承受较大的油管伸缩量，浮动密封或与伸缩节配套； 对于封隔器通径是否特别的要求大通径； 高腐蚀性的作业，需限制封隔器的元件暴露； 胶筒上下高工作压差-需三只胶筒不同硬度组合； 抗高温能力-需要耐高温的胶筒组合； 要起出油管但不解封封隔器—需加限制旋转的锁销机构； 与电潜泵一起使用； 防砂应用 TCP完井-可以完井、射孔和清洗一躺钻完成。
出砂预测－－实验模拟法
最直观可靠的方法，大量应用。 模拟地层情况，能够定量。 华油公司今年新建成防砂实验室，位于塘沽，隶 属于研发中心，主要承担各种防砂流动试验和防 砂工具试验。
防砂对策
100％的防止出砂是不可能的，减少出砂能够坚 持正常生产即可。 考虑经济性，优化防砂方式。 尽量采用简单有效的防砂方法。 充分考虑防砂寿命。
不能精确控制 Not Able to Control Precisely 滤孔大小不一致 Not Uniform 不稳定 Not Stable 中，管体变形可能脱块 Medium, Possible Block Losing while Pipe Deforming 中，镶块螺纹腐蚀后可能掉 块 Medium, Possible Block Losing because of Corrosion of Block Screw 过滤元件多，可靠性差 Not Reliable, Too Many Filtration Elements
滤砂管的结构、规格和用途
滤砂管的结构、规格和用途－－优质筛管
滤砂管的结构、规格和用途－－优质筛管
与割缝衬管相比，优质筛管的流体面积大10倍， 缝隙控制更均匀 能够广泛代替割缝衬管 价格贵
防砂方式－－砾石充填
世界上最广泛使用的防砂方式
砂子的特性
井下的砂子与地面能够见到的砂子一样，仅仅是 井下的砂子胶结了 砂子的粒径分布服从正态分布规律 用D5表示粗粒含量，D50表示平均粒径，D95表 示细粒径含量。
根据井的压力选择封隔器的额定工作压差 考虑井压和温度变化时，油管的伸缩量； 考虑井液中腐蚀性流体； 产层的有效生产期限。 考虑酸化等增产措施对封隔器的影响。
封隔器选型需考虑的因素
与其它井下设备的配套 用户的偏向（喜好） 经济性 坐封准确性
封隔器选型需考虑的因素－下送、坐封和井
深的考虑
可精确控制 Able to Control Precisely ±5μ m 稳定 Stable 优，管体变形滤孔不变 Very Good, Filter Pore Remain Consistent while Pipe Deforming 优，过滤层整体为优质不锈钢 Very Good, Filtration Media is Quality Stainless Steel with Good Anti-Corrosion Ability 多层网复合，整体结构可靠性高 Reliable, Multiple Screens, Integrated Structure
绕丝筛管 Wire-Wrap Screen 过滤面积占基管表面积 的百分比 Filtration Area / Base Pipe Area (%) 过滤精度的可控性 Controllability of Filtration Precision 滤孔的均匀性 Uniformity of Filter Pore Diameter 滤孔的稳定性 Stability of Filter Pore 抗挤压变形能力 Ability of AntiCompression Deformation 抗腐蚀性 Anti-Corrosion Capacity ≈3% 割缝筛管 Slotted Screen ≈1% 镶块式筛管 Screwed Block Screen ≈10~15% 精密微孔复合筛管 PMC Screen ≈80%
<200μ m 难控 Difficult to Control ±50μ m 稳定 Stable 差，管体变形缝宽变化 Bad, Slots Changing with Pipe Deformation 较好 Good
<250μ m 难控 Difficult to Control ±50μ m 不稳定，随着腐蚀缝宽变大 Not Stable, Getting Wider by Corrosion 差，管体变形缝宽变化 Bad, Slots Changing with Pipe Deformation 差，基管抗腐蚀能力有限 Bad, Limited by Anti-Corrosion Ability of Tubing/Casing 可靠性差 Not Reliable
出砂预测
4种方法：现场观测法、经验法、实验室模拟法和 数值计算法。 从目前的研究水平来看，很难用单一方法准确预 测一口井在生产全过程中是否出砂和何时出砂， 只有通过多种预测方法才能使预测结果比较可靠。
出砂预测－－现场观测法
用肉眼观察、手触等方法判断岩心强度。疏松岩 石或低强度岩石往往一触即碎、或停放数日自行 破裂、或可在岩心上用指甲能刻痕。 对岩心浸水或浸盐水，岩心易破碎，说明当含水 率上升时，岩石强度将降低。
把握主要矛盾－胶结
胶结物的种类性质和数量，对岩石的强度起着至 关重要的作用。地层岩石遭到破坏而出砂，其本 质是胶结物被破坏，形成分散的砂粒。胶结物的 破坏，除了剪切和拉伸等机械力的作用外，还受 到液体的溶蚀、电化学作用的伤害，有些本来不 出砂的井在酸化或产水、注水后出砂，就是这个 道理。
把握主要矛盾－胶结
艾旦油田的胶结物：泥质，个别井是碳酸盐－－ 见岩心描述。 本油田的地层渗透率并不很高，却能提供较高的 产量，储层裂缝的贡献是不能忽略的－－岩心描 述支持裂缝的假说，尚需要试井资料进一步支持。 油井出水后出砂情况会很复杂
出砂的影响因素
岩石强度低。此为最重要的影响因素。—般认为单轴抗压 强度低于7.0MPa 的岩石为弱固结岩石，有可能出砂。 地层压力的衰减。地层压力的衰减相对增大了岩石的有效 应力。 生产压差或生产速度过大。 地层流体粘度大易出砂。 油气井含水量的增长，出砂的可能性增大。某气田的产层 段砂岩，当岩石含水后，其强度降低80％～95％。 不适当的增产措施(酸化和压裂)。 操作管理措施不当，例如造成井下过大的压力激动等。
出砂预测－－经验法
Biblioteka Baidu
模量法：用测井获得的岩石纵波时差可以计算出 砂门限 空隙度法：空隙度大于30％，出砂可能性很大 岩心单轴抗压极限法：小于7MPa出砂可能性很 大
出砂预测－－数值分析法
阿科法 摩尔一库仑法 多元统计法 上述方法需要岩心力学试验数据和地层应力测井 数据的支持，应用局限性较大
防砂方式－－滤砂管防砂
将滤砂管联接于生产管柱的下部下入井内，滤砂 管正对产层，滤砂管上部用封隔器分隔上部井段， 迫使产层的流体经过滤砂管过滤，将砂挡在滤砂 管外面、而流体进入生产管柱内； 或者将滤砂管和封隔器联接成防砂管柱用钻杆将 防砂管柱送入到产层，坐封丢手后，封隔器永久 性地将滤砂管固定于井下，然后在封隔器上部下 入生产管柱。－－盐下的方式
艾旦地质条件对防砂的制约
对于大多数井，采油指数较高，采用人工举升工 艺后，生产压差可达到5－7MPa。此时供液能力 仍然较强 地层厚度薄，近井筒地层内的流速高，对控制出 砂不利 一旦油井见水，情况可能比较复杂
几种筛管的性能特点对比
TECHNICAL COMPARISON AMONG DEFFERENT SCREEN DESIGNS
建立设计标准
油藏参数 岩石参数 地层流体参数 完井生产的限制
目的层的准备
尽可能高效率地钻井，尽量减少对地 层污染。 通过取芯、电缆测井或下入测试工具等， 监测和测试目的层，这些可以提供额外的 数据，清楚完井设计存在的限制。 完井施工前的准备，如下尾管、套管或防 砂程序等。
封隔器选型需考虑的因素－ 井况
循环滑套
全通径的工具，带内滑阀，可以采用钢丝作业的方 法或打压的方法进行开关。滑套最基本的作用是控 制油管与油套管环空的沟通，内滑套上部可作为选 择性坐落接头。
循环滑套
压井 多层开采。如果有多个目的产层时，可通过开关 滑套开采任何一层。 完井之后，可替换环空的流体。 在极少的情况下，用于注气气举目的。
循环滑套
压井 多层开采。如果有多个目的产层时，可通过开关 滑套开采任何一层。 完井之后，可替换环空的流体。 在极少的情况下，用于注气气举目的。
插管式永久封隔器管柱
TCP方式完井
液压封隔器完井
两层分层开采完井
防砂
北京华油油气技术开发公司 2005年2月
出砂的危害
封隔器选型需考虑的因素－封隔器回收的考 虑
最小的油管操作从封隔器“丢手”，如直接上提或转1/3圈； 从封隔器“丢手”的后备手段； 在有沉砂的情况下，可回收油管或封隔器； 封隔器解封之前的压力平衡工具，如压井滑套等。 油管直接与封隔器连接，解封封隔器，减少油管的起下。 容易磨铣的封隔器，最短的磨铣距离和防止旋转。
防砂方式－－控制完井和生产参数防砂 不采取特殊措施
砂拱防砂
• 砂拱防砂的机理如同拱桥承载一样，许多砂粒在炮眼 处形成砂拱，具有一定的承载能力，挡住地层砂随液 产出
减少拖曳力防砂
• • • • 采用负压射孔。射孔炮眼要大，并要清洁。 增加射孔密度。 增加射孔段长度。 利用压裂填砂的方法，在地层内造成通道。
封隔器选型需考虑的因素－下送、坐封和井
深的考虑
坐封活塞面积大的封隔器-需要抵压进行液压坐封时； 机械坐封和可回收式封隔器-一躺钻多次坐封和解封； 可回收的桥堵能力，双向承压，油管和封隔器可回收。 永久桥堵的能力；（ 在大斜度井段下送并坐封，油管下送，液压坐封； 在斜井中容易插入和密封-喇叭口导引
堵塞井筒 堵塞射孔孔眼 损伤地面油气处理流程装置 损伤井下机采设备和工具 损伤套管 频繁修井、检泵
出砂机理（内因）
—般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。 地层强度决定于胶结物的胶结力、流体的粘着、 地层颗粒之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。 地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流 动时对地层颗粒施加的推力，还有地层孔隙压力 和生产压差形成的作用力，因此地层出砂是由多 种因素决定的。
封隔器选型需考虑的因素－封隔器回收的考 虑
最小的油管操作从封隔器“丢手”，如直接上提或转1/3圈； 从封隔器“丢手”的后备手段； 在有沉砂的情况下，可回收油管或封隔器； 封隔器解封之前的压力平衡工具，如压井滑套等。 油管直接与封隔器连接，解封封隔器，减少油管的起下。 容易磨铣的封隔器，最短的磨铣距离和防止旋转。
完井管柱技术
华油油气技术开发有限公司 2004年3月
完井的定义：
设计、选择和安装设备，以及施工规范 和必要的程序，使油井开始生产，而后 以满足油公司的油田发展目标的方式生 产。
完井的五个阶段
建立设计标准 目的层的准备 油气井的机械完井方法 试采和增产措施 对油井与完井作业效果的监测和评估
艾旦油田砂子的特性
各个井不一样，有一定的离散性 中间粒径在0.1-0.25毫米之间 岩心存在裂缝 高空隙度，但是渗透率不高－－泥质含量高
筛管缝隙的确定
缝隙尺寸一定不能和D50相等，在这种情况下， 缝隙会很快被堵死 通常要求筛管缝隙为D50的1/3，实践中可以在 1/4-2/3之间选择，即0.04-0.15毫米。 针对艾旦的试验正在进行中，合适的缝隙待试验 结束后提出。试验将进行0.05-0.25毫米缝隙的 流动压力关系
封隔器选型需考虑的因素－下送、坐封和井
深的考虑
油管下送-在重泥浆中下送，并坐封。 上卡瓦和内锁销-允许油管上提保持张力状态。 下卡瓦—需要油管受压缩的情况； 要使油管处于中性位置，必须锁定胶筒的压缩。
封隔器选型需考虑的因素－生产和服务作业 的考虑
能否承受较大的油管伸缩量，浮动密封或与伸缩节配套； 对于封隔器通径是否特别的要求大通径； 高腐蚀性的作业，需限制封隔器的元件暴露； 胶筒上下高工作压差-需三只胶筒不同硬度组合； 抗高温能力-需要耐高温的胶筒组合； 要起出油管但不解封封隔器—需加限制旋转的锁销机构； 与电潜泵一起使用； 防砂应用 TCP完井-可以完井、射孔和清洗一躺钻完成。
出砂预测－－实验模拟法
最直观可靠的方法，大量应用。 模拟地层情况，能够定量。 华油公司今年新建成防砂实验室，位于塘沽，隶 属于研发中心，主要承担各种防砂流动试验和防 砂工具试验。
防砂对策
100％的防止出砂是不可能的，减少出砂能够坚 持正常生产即可。 考虑经济性，优化防砂方式。 尽量采用简单有效的防砂方法。 充分考虑防砂寿命。
不能精确控制 Not Able to Control Precisely 滤孔大小不一致 Not Uniform 不稳定 Not Stable 中，管体变形可能脱块 Medium, Possible Block Losing while Pipe Deforming 中，镶块螺纹腐蚀后可能掉 块 Medium, Possible Block Losing because of Corrosion of Block Screw 过滤元件多，可靠性差 Not Reliable, Too Many Filtration Elements