膨胀防砂筛管技术及应用

四、对发展我国膨胀筛管技术的 看法与建议
可膨胀管技术是一项富有生命力的新兴技术, 涉及该技术的研究内容较多, 是一个系统工程, 其应 用领域日益广泛。如果能够对国外膨胀管技术的发 展状况、特点及趋势进行广泛的调研和认真的分析 比较, 结合我国油田的具体情况, 吸收其可取之处, 将有助于我国油田的建设和开发, 达到投资少, 见效 快的目的。
膨胀防砂筛管实质上是具有一系列串联的、互 相交错的轴向割缝的管子, 割缝的布置使管柱更易 于膨胀。通过管体的膨胀心轴推压或者拖拉管体使 其膨胀到预定位置, 它膨胀的程度取决于割缝的位 置和尺寸以及膨胀工具尺寸的大小, 在直径方向上 膨胀一倍是可以达到的。
膨胀主要依靠相互重叠的割缝间的金属片的拉 弯, 而且膨胀力一般较低( ~ 10 t ) , 拉弯金属片允许 割缝膨胀成菱形, 从而增大其直径, 而管的壁厚基本 不变, 长度减小大约 2% 。
[ 6] 张珊, 马 效贤, 康少 英, 刘文 化. 石油 割 缝筛 管的 现 状 [ J] . 石油机械. 1997, 25( 10) : 51- 54.
[ 7] 李日宁, 贺新敬, 刘今朝, 等. 可膨胀管技术及其在石 油 钻采行业的应 用[ J] . 石油机械 . 2002, 30( 7) : 66- 68. ( 编辑: 刘英)
膨胀管技术的关键是连接技术, 必须保证膨胀 前后膨胀管管柱连接及密封的完整性和可靠性。
Enventure 与 Grant Prideco 一起研制开发了 XPC
连接。其中 X 指膨胀; P 指优质设计; C 指连接。 这些连接在出现膨胀的过程中及以后可以保持
机械和水力完整性。 3. 驱动系统( 驱动头) 的研究
迄今为止, 膨胀防砂筛管技术在现场的应用中, 一直保持 100% 的成功率。
三、可膨胀防砂筛管研究内容
1. 材料学的研究 膨胀材料除了要有良好的膨胀性能外, 还必须
对膨胀后管材的综合机械性能进行研究, 其材料必 须具有足够的强度、良 好的塑性、冲击韧性和 抗腐 蚀、磨损及断裂的性能。国外在这方面作了大量的 研究工作, 并对 K- 55 和 L - 88 两种 127 mm 套管 膨胀 20% 以后的机械性能进行了测试。Envent ure 与 L one Star St eel 一起研制开发了 LSX- 80 膨胀尾 管材料。LSX- 80 具有在膨胀前与 APIL - 80 材料 相似的性质, 它的金属组分在保持其强度性质的同 时允许有更大的屈 服。该材料 是一种电接触 焊管 ( ERW) , 它能够提供更均匀的壁厚。 2. 膨胀连接
常规酸化 CaCl2 射孔酸化联作 清水 射孔酸化联作 清水 射孔酸化联作 清水
1 1 1 1. 41 1 1 1
封隔器 下深 /m
4424. 6 4749. 74 3060. 65 2337. 2 4412. 28 4692. 96 4515. 95
施工参数
最大低替 稳定低 封隔器 最高 最高 最高
这口井采用了随动膨胀技术, 即 ACE( 轴向随 动膨胀) 工具, 它具有一定的可塑性, 内部的活塞根 据它经过的井眼情况既可以扩张也可以收缩。这样 就可以使其充分膨胀, 从而提高它与井壁的接触面 积, 提供更好的井壁支持。消除了环状流, 从而达到 防砂的目的。
2001 年, 102 mm 的可膨胀筛管分别下在 Nimr 400 m, M armul 500 m 的水平部分, 并且使其膨胀到 155. 6 m m 的裸眼井中, 要求达到日产量最大, 生产 期最长, 并且要有良好的防砂效果, 水流对它的影响 很快会恢复。现在这口井的平均日产量为 100 m3, 比以前的 87 m3 提高了 15% , 产出中含 80% 的油, 并且含砂量比较低( 14 g/ m3) , 与砾石填充 56 g/ m3 相比, 在防砂方面起到了良好的效果。
在尼日利亚安装的首次超过 344 m 102 m m 的 膨胀 防砂 筛 管, 该 井日 产 量油 201. 142 m3, 每 天 0. 639 058 m 3/ m, 和该油田配置使用的传统的筛管 的井平均每天 0. 347 60 m3/ m 形成鲜明的对比。
可膨胀式筛管在国内的首次应用是在西江油田 A13ST 1 井, 这是该油田第一口多底井, 于 2001 年 8 月 26 日采用可膨胀筛管方式完井, 收到良好的效果。
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钻采机械
钻
采
工
艺
DR ILLIN G & PR OD U CTIO N TECHN O LO G Y
2005 年 11 月 Nov. 2005
膨胀防砂筛管技术及应用
温玉焕1, 李 黔1, 伍贤柱2
( 1 西南石油学院 2 四川石油管理局)
摘 要: 膨胀套管技术是 20 世纪 90 年代才兴起的 一门节 约井眼 直径的钻 井技术, 起 源于美 国, 现 已投入 实
[ 4] M etcalfe P . Expandable sand screen technology increases production. 2000, 221( 2) : 94- 95.
[ 5] V an M B, etc . T rial of an ex pandable sand screen to re place internal gravel packing . SPE57565, 1999.
图 3 断面缝型结构示意图
布缝状态的设计不但要考虑到地质情况和产量 的要求, 还应该满足强度条件、稳定条件等, 以保证 筛管的作业安全和使用寿命, 其布缝类型见图 4。
图 4 布缝类型示意图
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践, 收到了很好的效果, 而在我国还处于理论探索阶段。它是一种适用于井下防砂 的膨胀筛管 技术, 膨胀防砂筛 管
实质上是具有一系列串联的、互相交错的轴向割 缝的管子, 割缝的布置使管柱更 易于膨胀。在 钻井工业 中, 对防 砂
起到了很好的 作用, 并且可以提高油井的产量。介绍 了膨胀防 砂筛管 的组成 及膨胀 机理、现场应 用情况 和所需 研
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实现了防砂和提高产量的目的。这口井自 2003 年 以来, 持续日产量为 195. 6m3, 而且含砂量和含水量 均为 0% , 比预期的 130. 4m3 提高了 50% , 估计日后 产量还会增加。
膨胀防砂筛 管由三层组成: 割缝管 本体; 过 滤 层; 外部防砂及密封层。割缝管本体实际上就是膨
图 1 膨胀筛管的内部结构图
二、膨胀防砂筛管在油田的应用
2002 年上半年, Baram 应用可 膨胀筛管 技术,
收稿日期: 2005- 07- 05; 修回日期: 2005- 10- 20 作者简介: 温玉焕( 1979- ) , 女, 西南石油学院在读硕士研究生, 从事油气井方面 的研究工作。地址: ( 610500) 四川省 成都市新都区西 南 石油学院研究生院 2003 级 3 班, 电话: ( 028) 83034067, E- mail: yuhuanw w @ 126. com
建立现代企业制度, 努力在膨胀管技术的研究上有 所突破, 有所超越, 以迎接世界范围内的技术竞争。
参考文献
[ 1] L au H C, V an V liet J, etc. Openhole Ex pandable Sand Screen Completio ns in Br unel. SPE 72131, 2001.
究的内容, 最后对我国膨胀管技术的发展提出了 一些建议。
关键词: 膨胀; 膨胀防砂筛管; 防砂; 应用
中图分类号: TE 826 207
文献标识码: A 文章编号: 1006- 768X ( 2005) 06- 0074- 03
在疏松地层( 或非胶结地层) 防砂问题非常重 要。传统的防砂技术都存在一定的局限性: 例如砾 石防砂, 虽然利于防砂, 但是深度过滤会造成堵塞, 从而会降低产量, 而且费时, 浪费资金; 而非砾石的 筛管的缺点是阻塞了从筛管周围的环空到井壁之间 的间隙。在疏松地层, 由于井壁倒塌, 使得很多井壁 微粒和地层微粒流动, 很可能阻塞筛管。石油工作者 一直在努力探索新方法。九十年代中期, Petroline 公 司得 到 壳牌 公 司的 授 权负 责 开 发可 膨 胀割 缝 管 ( EST, expandable slotted tube) , 并在可膨胀割缝管技 术的基础上, 经过 5 年的研究于 1999 年推出了可膨 胀防砂筛管( ESS, expandable sand screen) 技术。
为此, 对发展我国膨胀管技术应进行: ( 1) 实验 研究; ( 2) 可膨胀连接及可膨胀式套管附件的研究和 开发; ( 3) 膨胀系统的研究; ( 4) 膨胀套管工 艺的研 究; ( 5) 已经加 入 WT O, 我国的企业将面临更 加激 烈的市场竞争。由于以往的引进、消化、吸收然后国 产化的科研道路将受到知识产权保护有关的法律法 规的严格限制, 发展我国的膨胀管技术也不可避免 要受到大环境的变化的影响。我们应该认真学习国 外公司彼此合作又互相竞争的市场运作机制, 加快
驱动头的作用是促使可膨胀管膨胀, 其作用力 的大小与管柱的 几何尺寸、壁厚及机械性 能有关。 目前有固定式驱头和可变径式两种。固定式结构简 单, 但工艺性能差; 可变径能保证膨胀管的膨胀, 操 作也简便, 为了减少驱动时的摩阻, 驱头上要涂上润 滑剂( 氧化锆) 。 4. 配套工艺研究
根据可膨胀管的具体应用情况来完善相关工艺 可行性及工艺实施过程, 如扩眼、注水泥、钻塞等不 同于常规的钻井技术。 5. 割缝的尺寸大小和形状的选择
割缝的大小和形状对筛管的机械性能和防砂效 果有着非常重要的影响。根据原油的粘度、砂粒的 粒度等地质状况和油井投产后的产量等要求, 对筛 管割缝的有关参数进行设 计。表面缝 型分为直线 型、曲线型( 见图 2) 。断面型分为矩形缝、梯型缝、 二次曲线缝和组合缝( 图 3) 。
图 2 表面缝型结构示意图
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10 月) , 施工均获得成功; 主要施工参数见表 3。
井号
高张 1 井 凉东 5 井 天东 95 井 池 12 井 天东 68 井 七里 50 井 七里 53 井
表 3 深井酸化压裂封隔器现场施工数据统计表
施工 类型
压井液
名 密度 称 / g! cm- 3
射孔酸化联作 清水 射孔酸化联作 清水 射孔酸化联作 清水
[ 2] K abir M R , Awang M Z, etc. First successful implemen tation of expandable sand screen ( ESS) technology in an open ho le. SPE 84914, 2003.
[ 3] Gill D S , L ohbeck C W , Stewart R B. Expandable tube is novel tool for difficult completion, dr illing. O il & G as Journal, 1996, 94( 22) : 37- 40.
一、膨胀防砂筛管的膨胀机理及组成
胀割缝管; 过滤层是为膨胀滤砂管特别研制的一种 金属丝网, 它以重叠的方式附着在割缝管本体上, 这 样直径增大时可以起到防砂性能, 过滤层就像 三明 治 , 它由外部防砂层包裹, 基本上就类似一个微膨 胀割缝管包在滤砂管的外面。膨胀防砂筛管通过固 体膨胀锤或轴向随动膨胀系统进行膨胀。在膨胀过 程中, 基本管和保护性屏蔽割缝与通过金属滤网的 过流面积充分接触, 金属滤网通过它自身的相互滑 动容纳其膨胀, 并且时刻保持在重叠状态, 过滤层的 有效口径保持恒定而不受膨胀过程的影响。膨胀筛 管内部结构见图 1。