膨胀式筛管防砂工艺的应用.docx

应用开发文章编号 : 100123482 ( 2004) 0420058204膨胀式筛管防砂工艺的应用周思宏 ,王辉 ,任厚毅(胜利油田有限公司 海洋石油开发公司 ,山东 东营 257000)摘要 : 文章介绍了膨胀式筛管 ( ESS) 防砂工艺引入胜利埕岛油田的原因 、工艺的优点 、适用范围 。介绍了该工艺管串及工具以及在胜利海上埕岛油田的应用情况 ,建议进一步研究该工艺在海上裸眼水平井中应用的可行性 。关键词 : 膨胀 ;筛管 ; 防砂中图分类号 : T E93313文献标识码 : BThe a ppl ication of ESS f or process of sand proofZHOU Si2ho ng( Of f s hore Pet roleu m Ex plorat ion Cor p . of S hen gl i Oil f iel d Co. L t d . , Dongyi ng 257000 , Chi n a)Abstract : This paper p resent s t he applicatio n of ESS fo r p rocess of sand p roof in Chengdao Oilfield , it s advan2 tage and scope . Also t he series of t ubing , it s tools and p ractical operatio n in Chengdao Oilfield are int ro duced. A reco mmendatio n is given in t his paper fo r f urt her st udy o n t he po ssibilit y of using in off sho re well .Key words : eapansio n ; screen liner ; sand co nt rol1998 年 ,胜利埕岛油田实施分层防砂分层注水工艺初期 ,采用胜利油田采油院的分层防砂同心双 管密闭分层注水工艺和分层防砂空心单管分层注水 工艺技术 ,这 2 种工艺存在较多的缺陷 ,不能满足埕 岛油田分层注水的需要 。当时所有的机械防砂工艺 都存在防砂后内径缩小 ,制约后期分层注水工艺的 实施 ,考虑在 17718 mm ( 7 英寸) 井眼采用新的防 砂工艺 , 使 其 留 井 内 径 能 够 下 入 陆 地 油 田 成 熟 的127 mm (5 英 寸) 井 眼 钢 丝 投 捞 空 心 分 层 注 水 管 柱 。膨胀筛管是目前能够产生最大内径的滤砂管 , 我们决定在转注井中实施膨胀筛管防砂工艺 。3 油田有 15 口油井成功应用 ,目前尚未有防砂失效的井例 。1 . 1 膨胀式筛管防砂工艺简介膨胀式筛管防砂大多应用于裸眼水平井 ,少数 用于套管井 。它将膨胀式筛管 ( ESS) ( 如图 1) 下入 到防砂井段 (不管是套管井还是裸眼井 ,定向井还是水平井) ,将膨胀式筛管悬挂在防砂井段 ,然后下入 膨胀工具 ( 机械膨胀及液压膨胀工具) 将筛管胀开 (如图 2) ,紧贴在井壁 ,起支撑井壁和挡砂作用 。1 . 2 膨胀式筛管管串及工具筛管管串主要包括筛管 、盲管 、上接头 、下接头 、EXP 悬挂封隔器 、插入密封短节 。筛管如图 4 , 由 3 部分组成 , 即 , 内部为割缝基 管 、外部为防护罩 、中间为防砂介质 ,防砂介质 4 张 相互重叠的金属筛网 。筛管膨胀后 ,基管割缝拉宽 , 筛网相对移动 ,而筛网网格大小不变 。筛管一般放 置在油层井段 ,上下超出油层井段 1 . 5 m 。筛管接 头均割缝 (如图 3) 。1膨胀式筛管( ESS) 防砂工艺膨胀筛管防砂工艺与传统的机械防砂 、化学防砂相比 ,是一种崭新的防砂工艺 ,它是 SH ELL 公司的专利技术 ,威德福公司最早将产品投入现场使用 。 自 1996 年以来 ,威德福公司在全球 150 多口井上成功应用了 ESS 防砂技术 ,其中 ,中国渤海 、蓬莱 19 -收稿日期 :2004202223作者简介 :周思宏 (19662) ,男 ,工程师 ,1992 年毕业于江汉石油学院地质专业 ,现从事技术开发和管理工作 。周思宏 :膨胀式筛管防砂工艺的应用59 1 . 3 膨胀管串及工具机械预膨胀管串主要工具是 膨胀锥 ( 如 图 7 ) 、扶 正 器 、钻 铤 、钻杆 。膨胀锥在管串最下端 , 它用来膨胀筛管 。膨胀筛管加钻压 下行 ,钻铤用于筛管内加重 ,钻杆用于在井眼内加重 。机械预膨胀管串在下行时可循环洗井 。 液压膨胀管串的主要工具是膨胀 工 具 、扶 正 器 、钻 铤 、钻 杆 。管串底带膨胀工具 , 管串加液压 循环 ,膨胀工具的膨胀滚轮伸出 , 管串加钻压下行 , 膨胀滚轮紧贴图 1 膨胀式筛管图 2 筛管膨胀示意图 3 筛管螺纹图 6 带橡胶圈的下接头预膨胀筛管下行 ,使筛管完全膨胀 。当膨胀工具经过盲管 、悬挂封 、插入密封短节等不需膨胀工具时 ,管串降低泵压 ,膨胀滚轮收缩通过后再进行加压膨 胀施工 。1 割缝基管 ;2 防砂介质 ;3 防护罩图 4 筛管结构图a)盲管放置在夹层井段 , 盲管不受膨胀 。图 7 机械膨胀锥b)上 、下接头在盲管和筛管之间起变螺纹接头作用 , 接头上有割缝 , 施工后被膨胀 。下接头有橡胶圈 , 膨胀后紧贴井壁 , 能起托砂作用( 如图 6) 。3膨胀式筛管( ESS) 防砂工艺优点a)同一井眼下 ,机械防砂中膨胀式筛管防砂c)EXP 悬挂封卡瓦支撑式永久封隔器 ,坐后留井内径最大 ,油井泄流面积最大 ,获得相同产量需要的生产压差最小 ,由于膨胀式筛管紧贴井壁 ,消 除了井壁与筛管之间的环空 ,油流从井壁流出直接 进入井筒 ,减少了压力损失 ,有利于提高油井产能 。威德福膨胀式筛管的膨胀范围如表 1 。表 1 威德福膨胀式筛管的膨胀范围封后悬挂管串及封隔油层 , 最上部为回接密封筒 。EXP 悬挂封在施工中不受膨胀 。d)插入密封短节接在上一层的筛管管串的最下端 ,插入到下一层筛管管串的回接密封筒内 ,使防砂筛管连接为一个整体 。插入密封短节在施工中 不受膨胀 。筛管管串根据油水井地质设计的分层要求下 入 ,分几层注采则下入几次筛管管串 。筛管管串带 送入坐封工具 ( 如图 5) ,到达位置后液压坐封机械丢手 ,起出送入坐封管串 。筛管管串之间依靠回接 密封筒和插入密封短节来联接 。膨胀前筛管基管外径d/ mm (英寸)膨胀后筛管基管外径D/ mm (英寸)7310 (2 (3 )8819 (3 )10116 (4)11413 (4 )9814 11413 (3 (3 4 )11413 14912 (4 5 (3 )14912 15818 (5 (3 6 / )15818 21217 (6 / 8 3 ) 13917 ( 5 ) 21217 23118 ( 8 3 9 3 ) b)对于稠油 、出砂 、粘土含量高的油井 , 常规滤砂管存在堵塞的问题 , 降低油井产能 , 甚至破坏滤砂管 , 而膨胀式筛管紧贴井壁 , 整个管串( 包括接头)均可渗流 , 不存在堵塞的问题 。既提高油井产能 , 又 延长筛管寿命 。图 5 筛管管串带坐封工具c)膨胀式筛管起支撑裸眼井壁作用 , 避免裸60 OIL FIELD EQUIPMENT2004 Vol . 33 4眼井壁因出砂而坍塌 , 提高油井产能及采油年限 。裸眼水平井实施绕丝筛管砾石充填防砂具有相当的 风险 , 绕丝筛管在水平井段难以居中 , 砾石主要充填 在筛管上部 , 下部充填不好的井段易出现井壁坍塌 , 地层渗流阻力增大 , 油流集中从渗流阻力小的井段流出 , 易造成早期底水锥进 。膨胀式筛管由于过量 膨胀 , 可支撑裸眼井壁 , 地层泄油均匀 , 可降低底水 锥进速度 , 增大产油量 , 延长油井采油年限 。钻井 、过油管 、连续油管 、重复补救防砂及小井眼井的防砂 。5膨胀式筛管防砂工艺的应用5 . 1转注井分层要求5 口转注井为 17718 mm 套管井 ,要求分 2 层 注水 ,这样防砂管柱也要分 2 层下入 。5 . 2膨胀式筛管防砂施工程序5 . 2 . 1 设计编制方案d)膨胀式筛管覆盖的油层井段油流均匀 , 不出现局部流动集中区域 , 有利于提高防砂管柱寿命 。传统机械防砂由于井眼与滤砂管之间存在环空 , 油 流沿环空横向流动 , 对滤砂管产生冲蚀和腐蚀 , 降低 滤砂管的使用寿命 , 而膨胀式筛管不存在这个问题 。绕丝筛管上下接头均为盲管 , 不能过流 , 在接头 处会出现油流局部流速集中区 , 对接头产生冲蚀作用 , 降低接头连接强度 , 严重的刺穿接头 , 造成防砂 失败 。膨胀式筛管螺纹端均割缝 , 通体都是渗流区 域 , 而且筛管与盲管联接的上下接头均有割缝 , 不仅 增大了整个防砂管柱的渗流面积 , 而且使油流均匀 , 避免冲蚀刺坏筛管 。a)开展岩心分析 、地层砂粒径分析 ,选择防砂介质筛 网 网 格 大 小 。SH ELL 公 司 认 为 , 只 要 挡 住10 %最大质量百分比的地层砂 ,就可在地层内形成 砂桥 ,一旦形成砂桥 ,可允许细砂流出 ,70 %80 %的较大粒径的地层砂被阻挡 。防砂介质筛网网格大 小依据该理论确定 。CB4A 两口井筛管的筛网大小 为 230 m 。b)c)d)选择完井液 、洗井液 。地层强度计算 , 确定挤液压力 。 施工摩阻计算 , 计算钻铤及钻杆用量 , 确定上螺纹扭矩 。e)防砂后留井大内径便于采取工艺措施及修e)风险分析及应急计划 。井 。油水井防砂后井眼越大 , 越便于后期实施先进的采油 、注水工艺 。传统挂滤防砂 、砾石充填防砂 , 防砂管柱一旦失效 , 只有拔滤施工 。膨胀式筛管则 可选择更小的筛管下入在失效层段膨胀补救 , 施工简易 , 费用低 。5 . 2 . 2 作业平台现场勘察到作业平台现场勘察平台施工条件是吊机负 荷 、钻机负荷 、施工甲板面积 、指重表 、泥浆泵泵压 表 、排量表 、管汇承压 、安全生产管汇等是否满足施 工要求 ,不能满足的需要整改 。5 . 2 . 3 井眼处理套管井施工前需要通井 、刮管 , 用 A P I 标准的 套管通径规通防砂井段 ,刮管后洗井返出液浊度值 小于 30 N TU 。裸眼井下井径测量仪 , 了解井壁规 则情况 ,井眼不规则不允许施工 。根据地层强度确 定是否在防砂前冲洗裸眼井壁泥饼 。5 . 2 . 4 工具组装及检修本次防砂管柱使用的 13917 mm ( 5 英寸) 套 管接箍外径 153 . 67 mm ,为保证在 17718 mm 套 管的 15914 mm 井眼内安全下入 , 将 13917 mm(5 英寸) 套管接箍均匀车薄 1 mm ,使接箍外径为151 . 67 mm 。检查所有的防砂施工用料数量 ,丈量下井工具 的长度 、内径 、外径 ,修正防砂设计 ,组装悬挂封及送 入工具 。每次筛管坐封后及时检修送入工具 。5 . 2 . 5 防砂工序f)与砾石充填防砂相比 , 操作简便 、工期短 、费用低 , 井眼表皮系数小 。越是多层分层防砂 , 膨胀式筛管工期短的优势越明显 , 节约了占井费用 。比 较砾石充填防砂 、套管井膨胀防砂 、裸眼井膨胀防砂3 种防砂方式 , 其井眼表皮系数分别是 20 、10 、05 。g)可以分层处理 、封隔或封堵产层 , 可分层生产测试 。普通滤砂管由于环空有液流不能进行分层作业和测试 , 膨胀筛管利用盲管和带橡胶圈的接头 ,可将产层分隔开 , 可对单层进行处理 。h)与套管射孔完井相比 ,有更小的表皮系数 。套管射孔完井方式 ,固井水泥侵入地层造成地层污染 。射孔后炮眼周围的破碎层降低油层渗透率 ,而 膨胀筛管完井不存在这个问题 。膨胀式筛管( ESS) 防砂工艺适用范围4膨胀筛管能够适合各种套管完井井眼 ,以及井壁规则的裸眼井眼 ,由于其具有最大的外 、内径比 ,较强的弯曲能力 ,特别适用于水平井 、多分支井 、侧a)下入第 1 次筛管管串 ,校深 ,投球 ,憋压 ,分3 个压力等级升压 ,完成悬挂封的坐封 。泄压 ,正转2004 年 第 33 卷 第 4 期 第 61 页石 油 矿 场 机 械OIL FIELD EQUIPMENT2004 , 33( 4) :6163文章编号 : 100123482 ( 2004) 0420061203新型平衡椭圆运动钻井液振动筛的研制王宗明1 ,袁建民2 ,赵保忠2 ,周龙昌3(1 . 石油大学 (华东) 机电工程学院 ,山东 东营 257061 ;2 . 胜利石油管理局 黄河钻井公司 ,山东 东营 257046 ;3 . 石油大学 (华东) 石油工程学院 ,山东 东营 257061)摘要 : 通过分析目前国内钻井液振动筛制造水平和应用现状 ,设计了一种新型平衡椭圆运动钻井液振动筛 ,该振动筛采用双层双联模式 ,并应用了新型平衡椭圆激振系统 、变频电机 、新型泥浆搭接口等先进部件 。现场试验表 明 ,该筛具有设计新颖 、椭圆精度高 、操作方便 、处理量大 、工作可靠 、筛网寿命长 、噪声低等优点 ,与同规格的直线 振动筛相比处理量可提高 30 %以上 ,而且符合钻井液振动筛组合配套原则 ,可明显改善固控质量 ,提高钻井工程的整体效益 。关键词 : 平衡椭圆运动 ;钻井液 ;振动筛 ;设计 ;试验中图分类号 : T E926 . 05文献标识码 : BDevelopment of a ne w shale sha ker with balanced ell iptical motionWAN G Zo ng2ming1 , YUAN J ian2min2 , ZHAO Bao2zho ng2 , ZHOU Lo ng2chang3( 1 . Col lege of M echanical En gi neeri n g , U ni versi ty of Pet roleu m ( East Chi n a) , Don gyi ng 257061 , Chi n a ; 2 . Yel low R i ver D ri l l i n g Cor porat ion , S hen gl i Pet roleu m A d m i nist rat ion , Don gyi n g 257046 , Chi n a ; 丢手 , 起出送入坐封工具 。此时 , 10116 mm 筛管外径 109 . 5 mm ,内径 87 . 9 mm 。机械膨胀施工在顶部筛管遇阻 ,加压力 200 kN 无进尺 。下入筛管后施工中断 ,相隔 60 d 后再实施膨胀 施工遇阻 ,技术人员判断该井出砂 ,砂堵在筛管与套 管的环空 ,导致膨胀遇阻 。采用粘度 50 s 的洗井液 大排量 ( 800 L / min) 层挤砂 , 然后顺利实施膨胀施 工 。CB27A 4 井施工将机械膨胀工具和液压膨胀 工具联接在一起施工 ,机械膨胀工具在管串最下端 , 先进行机械膨胀 ,然后上提管串至防砂筛管顶部 ,开 泵循环再实施液压膨胀 。这样可减少 1 次起下管柱 工序 ,缩短了工期 。这 3 口