侯洪濤，錢　欽，賓永鋒，伊善利，賈慶樂

(勝利油田分公司 樁西采油廠，山東 東營 257237)①

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一種補(bǔ)償式預(yù)充填防砂篩管研制與應(yīng)用

侯洪濤，錢欽，賓永鋒，伊善利，賈慶樂

(勝利油田分公司 樁西采油廠，山東 東營 257237)①

稠油油藏采用傳統(tǒng)充填防砂方式的投入產(chǎn)出矛盾突出。采用懸掛金屬濾砂管防砂，供液能力差，防砂有效期短，不能滿足生產(chǎn)需要。研制了一種新型補(bǔ)償式預(yù)充填防砂篩管，該裝置通過地面工具預(yù)制并充填礫石，然后隨管柱下入油井實(shí)現(xiàn)防砂功能。為了保持預(yù)充填層的密實(shí)程度，設(shè)計(jì)了壓實(shí)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，提高了預(yù)充填層的強(qiáng)度，減少了預(yù)充填層在油井生產(chǎn)、修井作業(yè)過程中礫石的損失，提高了防砂效果。現(xiàn)場應(yīng)用7井次，防砂成功率100 %，平均單井節(jié)約費(fèi)用￥15萬元。

防砂篩管；預(yù)充填；補(bǔ)償機(jī)構(gòu)

樁西油田樁139塊為深層邊底水稠油油藏，主力開發(fā)層系為Ng63、Ng71，主要采用注蒸汽吞吐的方式開發(fā)，由于油藏條件和開發(fā)方式的影響，油層出砂嚴(yán)重。采用充填防砂方式，較好地解決了出砂問題，有良好的適應(yīng)性，但是由于其防砂費(fèi)用高，投入產(chǎn)出不匹配、矛盾突出。采用懸掛金屬濾砂管防砂，受多輪次注蒸汽的影響，井下防砂管柱承受復(fù)雜交變熱載荷作用，反復(fù)經(jīng)受熱脹冷縮，容易因反復(fù)伸縮導(dǎo)致濾砂管發(fā)生金屬疲勞而產(chǎn)生錯(cuò)斷、屈服、應(yīng)力疲勞及刺穿等，造成防砂失效，導(dǎo)致防砂有效期短；此外，金屬濾易泥質(zhì)堵塞，供液能力差，不能滿足生產(chǎn)需要[1-5]。為此，需要研制一種能夠有效補(bǔ)償熱膨脹的防砂篩管，既能達(dá)到充填防砂效果，又能補(bǔ)償因注汽造成防砂管柱軸向熱膨脹的能力，降低注汽的影響，延長防砂有效期，提高防砂效果。

1　技術(shù)分析

1.1結(jié)構(gòu)組成

補(bǔ)償式預(yù)充填防砂篩管由下接頭、扶正器、下承接器、中心管、內(nèi)層繞絲、外層繞絲、聯(lián)接套、補(bǔ)償套、補(bǔ)償壓環(huán)、補(bǔ)償彈簧、上壓帽、上接頭等組成，如圖1。中心管設(shè)有液流孔，內(nèi)繞絲管安裝在中心管的外面，中心管的兩端分別固定下承接帽和上壓帽，用于安裝預(yù)充填層和外繞絲管，在預(yù)充填層的上方與上壓帽之間安裝壓實(shí)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，壓實(shí)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括聯(lián)接套、補(bǔ)償套、補(bǔ)償壓環(huán)、補(bǔ)償彈簧，外繞絲管的上端通過連接套與壓實(shí)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)連接。

1—下接頭；2—扶正器；3—下承接帽；4—中心管；5—內(nèi)層繞絲；6—外層繞絲；7—預(yù)充填層；8—聯(lián)接套；9—補(bǔ)償套；10—補(bǔ)償壓環(huán)；11—補(bǔ)償彈簧；12—上壓帽；13—上接頭。

1.2工作原理

本裝置通過地面工具預(yù)制并充填礫石，防砂時(shí)將連接好的濾砂管下人井內(nèi)，并用熱采封隔器懸掛油層射孔部位，從而實(shí)現(xiàn)注蒸汽和生產(chǎn)時(shí)防砂的目的。壓實(shí)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)可以對注汽和生產(chǎn)過程中的溫度變化產(chǎn)生自適應(yīng)的長度補(bǔ)償，保證預(yù)充填層的密實(shí)程度，提高預(yù)充填層強(qiáng)度。此外，預(yù)充填層由礫石組成，可根據(jù)油井粒度中值等物性參數(shù)，填充不同粒徑的礫石形成不同規(guī)格的預(yù)充填層，實(shí)現(xiàn)更好的防砂效果。

1.3技術(shù)參數(shù)

濾砂粒度

≥0.07 mm地層砂粒

耐溫

480 ℃

耐酸堿

pH值3～13

管柱內(nèi)外可承擔(dān)最大壓差

管柱內(nèi)24 MPa；管柱外35 MPa

過濾精度

可按地層出砂的粒度調(diào)整

2　裝置特點(diǎn)

本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)帶防砂管注汽、生產(chǎn)及其他井下作業(yè)，通過壓實(shí)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)保持預(yù)充填層的密實(shí)，提高防砂成功率，延長防砂周期。具有以下特點(diǎn)：

1)用預(yù)充填工藝代替常規(guī)井筒礫石充填工藝。該裝置中的預(yù)充填層是通過地面工具預(yù)制并充填礫石，然后將本裝置隨管柱下入油井實(shí)現(xiàn)防砂功能。用本裝置代替原來先下入防砂管、后井筒充填的防砂工藝。

2)具有自補(bǔ)償功能。該裝置通過壓實(shí)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對預(yù)充填層施加預(yù)緊力，對注汽和生產(chǎn)過程中溫度變化而發(fā)生的熱脹冷縮，帶有補(bǔ)償彈簧的壓實(shí)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行自適應(yīng)的長度補(bǔ)償，保持對預(yù)充填層的持續(xù)壓緊力，保證預(yù)充填層的密實(shí)程度，提高預(yù)充填層的強(qiáng)度，避免了預(yù)充填層由于反復(fù)伸縮變形而導(dǎo)致的壓實(shí)程度差、強(qiáng)度降低等問題，減少了預(yù)充填層在油井生產(chǎn)過程中、修井作業(yè)過程中礫石的損失，避免了預(yù)充填層被破壞所導(dǎo)致的防砂失效，提高了防砂效果。

3)根據(jù)地層的出砂情況，可以選擇下入裝有不同預(yù)充填層的該裝置，實(shí)現(xiàn)更好的防砂效果。由于井底蒸汽對石英砂有熱堿溶蝕作用，因此預(yù)充填材料在熱采井中選擇陶粒，在常規(guī)井中選擇石英砂。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

3.1工藝流程

1)取得生產(chǎn)層油層物性參數(shù)。主要包括粒度中值、泥質(zhì)含量、分選系數(shù)等。

2)根據(jù)充填防砂理論，確定該裝置的擋砂精度，進(jìn)而確定預(yù)充填層中礫石的參數(shù)、內(nèi)繞絲管和外繞絲管的防砂參數(shù)。

3)處理井筒。按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖砂、通井、刮管等套管處理工藝。

4)下入該裝置。按下防砂管操作規(guī)程將該裝置通過上接頭與防砂管柱連接，下到地層的防砂位置，將防砂管柱中安裝的懸掛封隔器錨定、坐封。

5)對于需要注汽開發(fā)的稠油熱采井，在實(shí)施注汽、燜井之后，再下泵生產(chǎn)；對于不需要注汽開發(fā)的常規(guī)油井，下入該裝置后可直接下泵生產(chǎn)。

3.2現(xiàn)場應(yīng)用

2015年以來，該技術(shù)在樁西油田應(yīng)用7井次，防砂成功率100 %，平均日產(chǎn)液 36.7 m3。與充填防砂相比，增液幅度11.3 %，平均單井節(jié)約費(fèi)用￥15萬元。

4　結(jié)論

1)補(bǔ)償式預(yù)充填防砂篩管改進(jìn)了原有濾砂管的結(jié)構(gòu)，具有自補(bǔ)償功能。

2)注汽施工時(shí)，該防砂篩管通過補(bǔ)償彈簧壓緊補(bǔ)償壓環(huán)，對預(yù)充填層施加預(yù)緊力，保證預(yù)充填層的密實(shí)；而且還能補(bǔ)償生產(chǎn)過程中、帶防砂管作業(yè)過程中礫石的損失。延長了防砂篩管的使用壽命，提高了防砂效果，降低了生產(chǎn)成本。

[1]匡韶華，柳燕麗．油井濾砂管擋砂精度測試方法探討[J]．重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，14(6)：61-64．

[2]馬建民，劉永紅，李夯，等．可自適應(yīng)膨脹防砂篩管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及防砂機(jī)理研究[J]．石油礦場機(jī)械，2010，39(9)：1-4.

[3]何生厚，張琪.油氣井防砂理論及其應(yīng)用[M].北京：中國石化出版社，2003.

[4]梅明霞，周承詩，王威，等．勝利油田稠油油藏水平井防砂工藝技術(shù)及應(yīng)用[J]．鉆采工藝，2008，31(4)：47-48.

[5]付繼彤．預(yù)充填防砂技術(shù)研究與應(yīng)用[J]．石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2015，37(3)：55-58．

Preparation and Application of Compensated Pre-packed Sand Control Screen

HOU Hongtao，QIAN Qing，BIN Yongfeng，YI Shangli，JIA Qingle

(Zhuangxi Oil Production Plant，Shengli Oilfield Branch Company，Dongying 257237，China)

Influenced by the continuous low oil price，the output of the heavy oil reservoir using traditional sand packing method could not compensate the input.Because of the bad fluid supply capacity and short sand control valid period，the suspended metal sand filter cannot meet the production demand.Therefore，a new type of compensated pre-packed sand control screen is designed.The device is prefabricated and filled with gravel through the ground tools，and then is put into the oil well with the pipe string to control sand.Meanwhile，in order to maintain the density of the pre-packed layer，the compaction compensation mechanism is designed to improve the strength of the pre-packed layer，to reduce the loss of pre-packed layer gravel in the process of oil well production and well repairing operation，and so as to improve the sand control effect.This method has been applied in 7 wells，with 100% success rate of sand control，and the average cost savings in a single well is 150 thousand Yuan.

sand control screen；pre-packed；compaction compensation mechanism

1001-3482(2016)10-0066-03

2016-04-15

中石化勝利油田分公司科技項(xiàng)目“疏松砂巖油藏防砂新技術(shù)推廣應(yīng)用”(YT1514)

侯洪濤(1979-)，男，高級工程師，主要從事采油工藝的研究工作，E-mail：houhongtao.slyt@sinopec.com。

TE934.5

Bdoi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.10.015