井下作业操作手册(防砂作业)

防沙作业1 .概要在许多稀疏或稀疏的油层生产过程中有出砂现象。 油气井出砂，在磨井下，引起地面设备和工具(泵、分离器、加热器、管道等)以及砂卡的中心管、生产柱等，降低油气井的产量，中止油气井的生产。 因此，生产中可能出砂的油气井需要防砂作业。 海上油气田多采用机械防砂方式，常见的防砂方式为独立防筛(优质防筛)和砂砾充填防砂。1.1作业目的利用过滤砂的管道和填充的砂砾作为拦砂的障碍，阻止砂的产出。1.2作业人员修理工作队员18人，防沙地面设备工程师46人，防沙工具工程师34人，打沙工程师1人，作业监督1人，作业监督2人。1.3作业设备钻机系统、防砂设备：砂泵、混砂车、方井口、数采房等。1.4工具防砂器材：上部密封组件、隔离密封组件、沉砂密封组件、筛管、盲管等防砂服务工具：密封工具、填充工具、隔离密封、冲孔等。2 .工作准备2.1陆上作业的准备1、收集资料：地层泥质含量、地层砂均质系数、地层砂粒度中值、生产套管尺寸和磅级、孔数据表、井斜数据表、CBL曲线、原井防砂柱图、目的层温度和压力。2、根据石油大学防砂方式的选择图(参照图1 )选择防砂方式。图1石油大学防砂方式选择图3、根据Saucer的最佳砂砾填充尺寸设计图版(参照图2 )选择防砂精度：防砂精度(防砂精度/砂砾填充粒径)为地层砂粒度的中央值的56倍，即D50=(56)d50。1 )在独立筛管防砂中，防砂筛管的防砂精度应根据地层砂粒度中的值与优选砂砾层的防砂精度结果一致。防砂精度/m60100120150200250相当于砂砾填充/眼睛40/6030/4020/4016/3010/30十月二十日2 )在砾石充填中，砂拱或桥应符合拦砂原则。 绕组筛管和狭缝筛管狭缝宽度必须是最小填充砂砾直径的1/22/3 .3 )砾石填充防砂推荐应保证砾石填充环状空间径向厚度在19mm以上的筛管外径。 独立筛管防砂建议选用筛管外径：套管井优选筛管本体或套管外径小于套管内径8mm10mm裸眼井，最大刚体外径小于裸眼直径10mm15mm。图2 Saucer最佳砂砾填充尺寸设计图版4、根据孔板和沉砂密封器的深度决定应准备的筛子、盲管的长度，参照CBL曲线、原井防砂柱图和孔板，确认防砂密封器的密封位置避开套管紧固件、原密封器的密封位置和孔段。1 )防砂筛管的长度复盖防砂层的段落，必须超过防砂层段落上、下界各1.0m。2 )防砂分隔层的厚度最好大于砂砾填充顶部密封器的全长和防砂筛管在防砂分隔层上下边界的实际长度和生产过程中沉降所需的盲管长度三者之和。五、沙量预算：眼内砂量=净孔段长度填充系数筛彩空砂量=筛彩空的体积砂密度百叶窗彩色空砂量=(百叶窗管长度填充套筒以下的部分30ft，取30； 30ft，取实际长度)盲色空环面积砂密度总砂量=目内砂量筛彩色空砂量盲色空砂量(5-10%添加量)计算中的充填系数是根据该块的同层位砂砾充填经验初步确定的，砂密度一般为100lbs/ft。6、输沙液的选择：1 )不同性能的砂输送液以不同的防砂精加工方式，在直井、斜井的循环/高速水砂砾填充和水平井砂砾填充中，应用清洁盐水输送砂输送液或中粘砂输送液的压裂填充防砂井以高粘度输送砂液为宜。2 )输送砂液的密度应满足井制要求。3 )输沙液应进行地层配比性试验，岩心渗透率恢复值应在85%以上。7、材料准备：根据防砂管道表，准备筛盲管、防砂密封器、防砂服务工具及各种按钮接头，根据砂量预算准备陶粒的砂液配比准备相应的化学药剂，这些材料原则上需要准备使用量的1.5倍。 根据现场情况，准备防砂床设备。8、施工人员动力设备等相关设备和相关设备需要检验报告，需要陆地进行试运行调整的，进行试运行调整，确保在海上正常运行应用。9、施工者出海的施工者必须持有符合安全作业要求的相关证明，准备合格的劳动保险用品。10、施工人员准备有关设备、器材和施工人员出航申报所需的各种材料。11 .作业监督调整施工方设备、人员起航关系。2.2海上作业准备1 .作业前设备定位，施工人员应到达现场，指定设备的配置位置。2、作业监督应组织防沙施工人员、作业队员和平台人员等召开防沙作业技术和安全谈判会，对各步骤进行安全风险分析，明确各相关人员的安全责任和作业分工。3、设备、工具到达现场后，施工人员在现场检查设备和工具等是否能够满足施工要求。 例如，防砂器材是否完备，动力源能否正常启动，混砂车密度计是否正确，防砂泵的最大洪水马力是否满足要求，平台供液是否充分，流量是否正确，数采信号是否正常，对讲机设备是否充分等。4 .工作流程中的管线高压部分要求使用满足压力要求的硬管。5、防砂人员根据现场施工情况和筛盲管长度重新配管，测量防砂工具尺寸，确保生产管柱正常进入，委托作业监督检查。6、施工人员作业前作业的各种作业许可证，由监督负责调整。7 .作业监督应根据作业进度安排防砂人员所在的防砂器材和防砂设备，明确防砂器材的连接和下井的顺序，按照标准将防砂管线作为试验压力，试验压力区域拉出警告带隔离。3、HSE请求1 .严格遵守天津分公司健康安全环境管理体系HSE/WW-119 防砂作业安全管理规定。2、防砂服务方应按甲方要求按时将防砂器材运往指定码头，按安全规定保管在现场，人员应按甲方要求按时出港，具有五小证、健康证。3、防砂工程师设置地面设备，放入防砂柱，防砂人员严格按照本公司的防砂操作规程和安全管理规定操作。4、现场工作人员必须戴手套、工衣、工鞋、头盔、护目镜。搬运防沙器材时要小心，不要掉下来受伤。6、防砂作业时，先申请冷作业执照，经平台同意后再开始防砂作业。7、防沙场要用警戒带围起来，严禁有关人员进入的防沙场越过高压线，禁止未防沙人操作防沙床设备，禁止未防沙人滞留在高压作业区。8、防砂作业要小心，如管道破损、泄漏或高压管道无法固定，应立即通知防砂工程师。9、所有防砂工艺都应由防砂技术人员和监督自行指挥，管道连接和试验压力应由防砂技术人员自行完成，进行安全隔离。10、防砂工程师正确指挥防砂设备的位置和防砂器材的侵入，做好防碰撞、防碰撞、高压防范，检查所有防砂设备，使其处于安全可靠的状态。11、所有电气设备的插头防水、防潮、防短路、人员停电，注意其他公司设备的安全。12、防砂作业时，必须确保作业区500米以内的无线通信设备。13 .防砂作业充填过程中循环的液体集中处理，禁止随意排放。14 .把工作产生的垃圾分类放入对应的垃圾箱，决不乱扔，不会污染环境。15 .对防砂器材防砂结束后带出的原油迅速进行处理，防止其流入大海。4 .防砂作业4.1基本概念1、冲筛比：砾石充填防砂柱中冲管外径与筛管基管内径之比。2、地层砂均质系数：地层砂粒径占地层砂筛析曲线上累积重量的40%和累积重量的90%的地层砂粒径比。注：一般用UC表示。 UC-3为均匀砂，3UC5为不均匀砂，UC5为极不均匀砂。3、地层砂分选系数：地层砂粒径占地层砂筛析曲线上累积重量的10%和累积重量的95%的地层砂粒径比。注：一般用SC表示。 sc10是筛选；10 SC 20是筛选中等；sc10是筛选差。4、沙丘比：水平井砾石充填中，波充填高度与井眼直径之比。5、地层砂粒度中央值：根据筛析的结果，在半对数坐标系上描绘与粒径筛号对应的累积质量百分比而形成筛析曲线，在该曲线上累积质量百分比对应于50%的粒径的大小，作为地层砂样的粒度中央值d50。4.2防砂方式海油常用防砂方式分为独立防筛和砂砾充填防砂，见图3。(1)独立筛管防砂(2)砾石充填防砂图3独立筛管防砂和砾石充填防砂4.1.1独立筛管防砂该方法一般用于地层砂分布均匀、粒度粗的地层，一般防砂寿命短。 将过滤砂管和封隔器连接在防砂柱上，用钻头将防砂柱送入生产层，密封、手落下后，封隔器将过滤砂管固定在井下，封隔器的部下放入生产柱中。 该方法操作简单，施工方便，工作风险小，周期短，成本低，对井筒周围渗透率影响小。4.1.2砾石充填防砂砾石充填防砂经过数十年的技术改进和配套，是目前最有效的防砂方法。 砾石充填的技术方法是在油气井中人工过滤砂柱后，在砂柱外部(包括炮眼和地层近井地带)进行砂砾充填，建立人工防砂屏障。 该方法施工风险大，作业周期长，防沙时效长，可防止洞炮眼闭锁，保持近井地带的高渗透率。4.3防砂柱典型独立筛管防砂柱和砂砾填充防砂柱如表1、表2所示，示意图如下图4独立筛管防砂柱图5砾石充填防砂柱表1典型的独立筛管防砂柱(一次以三层为例)表2典型砾石充填防砂柱(以三层为例)4.4防砂器材4.3.1常用防砂筛管现在海上常用的防砂筛管分为优质筛管和绕线筛管，优质筛管包括星孔优质筛管和复合型优质筛管。1、星孔良质筛管1 )结构星孔优质筛管(图6 )以优质无缝钢管为基管，在基管上开几个台阶孔，过滤材料螺合在基管台阶孔中，每个过滤材料由壳、保护网、过滤介质和垫圈构成。 其中过滤介质是金属纤维堆积而成的，当适当大小的自由磨粒在两根金属纤维丝之间时，只要对磨粒施加足够的力就可以通过间隙，砂子通过筛管后，金属纤维的弹力就可以恢复过滤管的原来参数。 另外，由于金属纤维的过滤介质为立体结构，因此过流面积远大于通常的筛管的平面过流面积。图6星孔良质筛管的外观与结构2 )特征a .过滤介质采用金属纤维，防砂范围小，地层砂均质性好，泥质含量低，砂析出不明显，适用于代表性不强的情况。b .可选择多种防砂精度，保证防砂的有效性。c .一口井采用不同孔隙密度的筛管，可防止底水锥侵入和筛管单点侵蚀。d .安全进入井斜大、犬足度大等各种难易度的井中。e .筛管整体未焊接，筛管整体适用防腐材质腐蚀井。f .同规格的井眼尺寸可进入大基管尺寸的防砂筛管，保证大筛管内径，如8.5”井眼可进入7”优质星孔筛管，6”井眼可进入4.5”优质星孔筛管。g .外形与套筒相似，进入下方又快又方便。h .防砂精度不高，防砂时效短，易被砂土堵塞。2 .复合型优质筛管1 )结构复合型优质筛管(图7 )是用均匀开孔后的基础管套防止砂网，在砂网外安装保护套，用砂网阻止地层砂进入井筒的筛管，筛管的构造如图7。图7复合型优质筛管的外观与结构2 )特征a .防砂范围窄，地层砂均质性好，适用于泥质含量低或砂析出不清、代表性不强的情况。b .可选择多种防砂精度，保证防砂的有效性。c .安全进入井斜大、犬足度大等各种难易度的井。d .防砂精度不高，防砂时效短，易被砂土堵塞。e .砂滤网强度低，在充砂和生产中易损坏。3 .绕线筛管1 )结构绕线筛管是将不锈钢丝缠绕在基管的外套筒上制成的。 如图8所示，其截面形状特征在于，使用三角形(截面)的不锈钢线，三角形的顶点朝向内侧，因此形成梯形截面的开口间隙，间隙堵塞的倾向减少。图8绕线筛管截面形状2 )特征a .由于没有独立的防砂能力，使用绕线筛管必须用砂砾填充。b .强度低，在吊装、向下钻、砾石充填过程中易损伤。4.3.2顶封隔器常用的Baker “SC-1R”型封隔器(图9 )是一种高性能、可回收的生产封隔器，适用于独立的筛管防砂和砾石充填防砂。 可使用SC和S2系列的所有辅助工具，如“B1”或“SC”液压片密封工具和砂砾填充转向工具，配备“BSC-R”配件，使用具有特殊阳钩的“SC”片密封工具，可实现防砂柱下井中的旋转。一、结构图9 “SC-1R”型封隔器2、特征1 )旋转锁定系统使防砂柱更容易进入高犬脚度和水平井。2 )扭转强度大，允许长防砂段完整井；3 )单一、自紧的杯形密封元件，使密封器具有较大的压力适用范围。4 )使用baker“s 1”型回收工具(图10 )插入密封器内，可以直接提起开封和回收。图10 “S-1”型回收工具5 )机械连锁机构可以使这个密封器起到悬架和密封器的双重作用。4.3.3隔离封隔器常用的Baker “SC-1L”隔离封隔器(图11 )是用于在多层防砂中分离不同层位的生产封隔器。 通过钻杆内的加压，按压密封器上部的活塞密封。一、结构图11 “SC-1L”隔离封隔器2、特征1 )结构简单，操作简单。2 )本身没有密封筒，一般与左转、反向的密封筒组合使用。3 )因为锁环中储存的能量不能释放，橡胶皮一直被密封，但是回收很困难。4.3.4沉砂封隔器沉砂封隔器(即桥，图12 )的作用是分隔生产层，防止层间流体与压力的结合、干扰，在生产时也可以直接向生产柱加油，将生产层与凹槽隔离，填充砂砾时不影响挤压测试结果。 打砂时也能阻止砂子进入口袋影响填充结果，防砂时插