一種補償式預充填防砂篩管研制與應用

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

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一種補償式預充填防砂篩管研制與應用

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

稠油油藏采用傳統充填防砂方式的投入產出矛盾突出。采用懸掛金屬濾砂管防砂，供液能力差，防砂有效期短，不能滿足生產需要。研制了一種新型補償式預充填防砂篩管，該裝置通過地面工具預制并充填礫石，然后隨管柱下入油井實現防砂功能。為了保持預充填層的密實程度，設計了壓實補償機構，提高了預充填層的強度，減少了預充填層在油井生產、修井作業過程中礫石的損失，提高了防砂效果。現場應用7井次，防砂成功率100 %，平均單井節約費用￥15萬元。

防砂篩管；預充填；補償機構

樁西油田樁139塊為深層邊底水稠油油藏，主力開發層系為Ng63、Ng71，主要采用注蒸汽吞吐的方式開發，由于油藏條件和開發方式的影響，油層出砂嚴重。采用充填防砂方式，較好地解決了出砂問題，有良好的適應性，但是由于其防砂費用高，投入產出不匹配、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雜交變熱載荷作用，反復經受熱脹冷縮，容易因反復伸縮導致濾砂管發生金屬疲勞而產生錯斷、屈服、應力疲勞及刺穿等，造成防砂失效，導致防砂有效期短；此外，金屬濾易泥質堵塞，供液能力差，不能滿足生產需要[1-5]。為此，需要研制一種能夠有效補償熱膨脹的防砂篩管，既能達到充填防砂效果，又能補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　技術分析

1.1結構組成

補償式預充填防砂篩管由下接頭、扶正器、下承接器、中心管、內層繞絲、外層繞絲、聯接套、補償套、補償壓環、補償彈簧、上壓帽、上接頭等組成，如圖1。中心管設有液流孔，內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，用于安裝預充填層和外繞絲管，在預充填層的上方與上壓帽之間安裝壓實補償機構，壓實補償機構包括聯接套、補償套、補償壓環、補償彈簧，外繞絲管的上端通過連接套與壓實補償機構連接。

1—下接頭；2—扶正器；3—下承接帽；4—中心管；5—內層繞絲；6—外層繞絲；7—預充填層；8—聯接套；9—補償套；10—補償壓環；11—補償彈簧；12—上壓帽；13—上接頭。

1.2工作原理

本裝置通過地面工具預制并充填礫石，防砂時將連接好的濾砂管下人井內，并用熱采封隔器懸掛油層射孔部位，從而實現注蒸汽和生產時防砂的目的。壓實補償機構可以對注汽和生產過程中的溫度變化產生自適應的長度補償，保證預充填層的密實程度，提高預充填層強度。此外，預充填層由礫石組成，可根據油井粒度中值等物性參數，填充不同粒徑的礫石形成不同規格的預充填層，實現更好的防砂效果。

1.3技術參數

濾砂粒度

≥0.07 mm地層砂粒

耐溫

480 ℃

耐酸堿

pH值3～13

管柱內外可承擔最大壓差

管柱內24 MPa；管柱外35 MPa

過濾精度

可按地層出砂的粒度調整

2　裝置特點

本裝置能夠實現帶防砂管注汽、生產及其他井下作業，通過壓實補償機構保持預充填層的密實，提高防砂成功率，延長防砂周期。具有以下特點：

1)用預充填工藝代替常規井筒礫石充填工藝。該裝置中的預充填層是通過地面工具預制并充填礫石，然后將本裝置隨管柱下入油井實現防砂功能。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)具有自補償功能。該裝置通過壓實補償機構實現對預充填層施加預緊力，對注汽和生產過程中溫度變化而發生的熱脹冷縮，帶有補償彈簧的壓實補償機構可以進行自適應的長度補償，保持對預充填層的持續壓緊力，保證預充填層的密實程度，提高預充填層的強度，避免了預充填層由于反復伸縮變形而導致的壓實程度差、強度降低等問題，減少了預充填層在油井生產過程中、修井作業過程中礫石的損失，避免了預充填層被破壞所導致的防砂失效，提高了防砂效果。

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

3　現場應用

3.1工藝流程

1)取得生產層油層物性參數。主要包括粒度中值、泥質含量、分選系數等。

2)根據充填防砂理論，確定該裝置的擋砂精度，進而確定預充填層中礫石的參數、內繞絲管和外繞絲管的防砂參數。

3)處理井筒。按相關標準進行沖砂、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)對于需要注汽開發的稠油熱采井，在實施注汽、燜井之后，再下泵生產；對于不需要注汽開發的常規油井，下入該裝置后可直接下泵生產。

3.2現場應用

2015年以來，該技術在樁西油田應用7井次，防砂成功率100 %，平均日產液 36.7 m3。與充填防砂相比，增液幅度11.3 %，平均單井節約費用￥15萬元。

4　結論

1)補償式預充填防砂篩管改進了原有濾砂管的結構，具有自補償功能。

2)注汽施工時，該防砂篩管通過補償彈簧壓緊補償壓環，對預充填層施加預緊力，保證預充填層的密實；而且還能補償生產過程中、帶防砂管作業過程中礫石的損失。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]．重慶科技學院學報(自然科學版)，2012，14(6)：61-64．

[2]馬建民，劉永紅，李夯，等．可自適應膨脹防砂篩管結構設計及防砂機理研究[J]．石油礦場機械，2010，39(9)：1-4.

[3]何生厚，張琪.油氣井防砂理論及其應用[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及應用[J]．鉆采工藝，2008，31(4)：47-48.

[5]付繼彤．預充填防砂技術研究與應用[J]．石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，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目“疏松砂巖油藏防砂新技術推廣應用”(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