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修井工程5-1-防砂与冲砂

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修井工程 打捞工艺 井下作业 修井动力
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第五章防砂与冲砂第五章防砂与冲砂①砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产;②出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡;③冲砂检泵、地面清罐等维修工作量剧增;④出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。砂的主要危害( 五章防砂与冲砂剪切强度包括两部分:胶结力和摩擦力。在射孔通道周围有一个压力场,而其附近的塑性变形会引起井眼内剪切破坏,岩石将产生弹性变形(硬地层)或屈服变形(软地层),因而在射孔通道形成了一个塑性地层。一旦剪切破坏发生,大小固体颗粒纷纷被剥离,这地层将逐渐遭到破坏。层出砂机理(1)剪切破坏( 这里的径向压力是由井眼压力和油藏压力控制的)。压力骤变能超过地层拉伸强度,从而形成出砂和射孔通道的扩大。层出砂机理(2)拉伸破坏( 结强度是任何裸露的地层表面被侵蚀的一个控制因素。这样的位置主要包括:射孔通道、裸眼完井的井筒表面、水力压裂的裂缝表面、剪切面或其它边界表面。粘结强度包括下面两部分:l 微粒间的接触力和摩擦力l 层出砂机理(3)粘结破坏( 粒之间的接触力和颗粒与胶结物之间的粘结力。地层流体可能含有水、碱或酸,化学反应将溶蚀掉胶结物,从而破坏岩石强度。层出砂机理(4)化学反应影响含有大量鈣质胶结物的砂岩( 开油层后,井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏,造成井壁附近岩石的应力集中。其它条件相同时,油层埋藏越深,岩石的垂向应力越大,井壁的水平应力相应增加,井壁附近的岩石就越容易变形和破坏,引起在采油过程中油层出砂,甚至井壁坍塌。层出砂的具体原因(1)砂岩油层的地质条件(内因)( 五章防砂与冲砂由于固井质量差,使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘在一起,在生产中形成高低压层的串通,使井壁岩石不断受到冲刷,粘土夹层膨胀,岩石胶结遭到破坏,因而导致油井出砂。层出砂的具体原因(2)开采因素(外因) 固井质量( 果射孔密度过大,有可能使套管破裂和砂岩油层结构遭到破坏,引起油井出砂。层出砂的具体原因(2)开采因素(外因) 射孔密度( 体渗流而产生的对油层岩石的冲刷力和对颗粒的拖曳力是疏松油层出砂的重要原因。在其它条件相同时,生产压差越大,流体渗流速度越高,则井壁附近流体对岩石的冲刷力就越大。油、水井工作制度的突然变化,使得油层岩石受力状况发生变化,也容易引起油层出砂。层出砂的具体原因(2)开采因素(外因) 油井工作制度( 层含水后部分胶结物被溶解使得岩石胶结强度降低②油层压力降低,增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用,扰乱了颗粒间的胶结,可能引起油井出砂。③不适当的措施如压裂和酸化等,降低了油层岩石胶结强度,使得油层变得疏松而出砂。层出砂的具体原因(2)开采因素(外因) 其他开采因素( 五章防砂与冲砂定合理的油井工作制度;2)加强出砂层油水井的管理,开、关操作要求平稳;3)对胶结疏松的油层,酸化、压裂等措施要求慎重;4)正确选择完井方法和改善完井工艺。械防砂、化学防砂、焦化防砂、防砂方法防砂原则:第五章防砂与冲砂机械防砂可分两类:下入防砂管柱挡砂:如割缝衬管、绕丝筛管、胶结滤砂管、双层或多层筛管等。这类方法工艺简单,具有一定的防砂效果,但由于防砂管柱的缝隙或孔隙易被油层细砂所堵塞,一般效果差、寿命短;下入防砂管柱加充填物:充填物的种类很多,如砾石、果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。这种防砂方法能有效地将油层砂限制在油层中,并使油层保持稳定的力学结构,防砂效果好,寿命长。防砂方法机械防砂( 防砂方法机械防砂 防砂管柱(滤砂器)挡砂绕丝筛管 割缝衬管 金属棉滤砂管陶瓷滤砂管( 防砂方法机械防砂滤砂器类防砂示意图防砂管柱(滤砂器)挡砂缝隙周围砂拱的防砂作用( 防砂方法机械防砂 防砂管柱(滤砂器)挡砂防砂管的“自洁”作用缝筛管的缝眼剖面也呈梯形。一旦颗粒随液流进入缝隙,由于越向外空间越大,砂粒不会滞留、堵塞在缝隙内。一定的驱动力下,小砂粒可以通过缝隙,通过后纤维又可恢复原状。( 防砂方法机械防砂 防砂管柱加充填物防砂( 防砂方法机械防砂 防砂管柱加充填物防砂砾石充填防砂成功与否,除了合理选择砾石和绕丝筛管外,还应在充填砾石时要做到:“准(位置准)”、“实(砾石密实)”、“少伤害(减少对油层、充填体、筛缝的伤害或堵塞)”。 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术低生产压差增大渗流面积减少地层砂受力降低近井压力梯度降低表皮系数提高单井产能裂缝闭合应力地层砂排列稳固防止地层出砂( 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术速水砾石充填时,将井底压力提高到地层破裂压力附近或略高于地层破裂压力。目的:• 破坏射孔形成的压实损害带,同时消除部分钻井、固定损害。( 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术制成具有一定密度、孔隙度和渗透率的不锈钢棉过滤体。( 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术属棉滤砂管扶正器3丝堵炮眼扶正器1光管2金属毡滤砂管( 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术 防砂方法机械防砂 机械防砂新技术 止地层砂进入井筒,降低油井出砂,确保油井正常生产。特点:施工较简便,防砂后井筒内不留工具管柱,防砂失效后容易补救,适合于粉细砂岩及严重出砂的地层。宜处理短井段(不超过10m)。人工胶结固砂 防砂方法化学防砂( 防砂方法化学防砂以苯酚、甲醛为主要原料,在催化剂的作用下经过加温促使其缩聚反应,最终可以形成不溶性的树脂。甲阶段:分子量较低,呈液体状态,有良好的流动性;乙阶段:分子量大,呈胶体状态,无流动性但有弹性;丙阶段:分子量极大,呈坚硬的固体状态,不受侵蚀。酚醛溶液地下合成固疏松砂岩工艺(地下合成防砂)酚醛溶液地面合成树脂胶固疏松砂岩防砂(树脂溶液防砂)人工胶结固砂( 砂油井出砂后,如果井内的液流不能将砂全部带至地面,井内砂子逐渐沉积,砂柱增高,堵塞出油通道,增加流动阻力,使油井减产甚至停产。同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故。因此,必须采取措施清除积砂,通常采用水力冲砂和机械捞砂两种方法。捞砂一般应用于压力较低的油井,应用较广的是水力冲砂。冲砂就是用高速液体将井底砂子冲散,并利用循环上返的液流将冲散的砂子带到地面的清砂方法。( 砂冲砂液的基本要求:保证有良好的携砂能力;形成适当的液柱压力,防止井喷和漏失;损害油层;格低。冲砂液( 砂冲砂液的基本要求:油管泵入、环空返出。冲击力大。环空泵入、油管返出。上返速度大。冲与反冲交替,地面管线上安装改换冲洗方式的总机关。柱带动工具旋转,同时泵循环携砂。砂管柱距底端一定距离处装有分流器,用以改变液流通道,冲砂液从油套环空进入井内,经分流器进入下部冲砂管冲开砂堵,被冲散的砂粒随同液体先从下部冲管与套管环空返至分流器后,便进入上部冲砂管内返至地面。冲砂方式( 砂冲砂计算保证砂粒能被带到地面的条件是:V 2≥砂粒上升速度与粒径、流量的关系( 砂施工步骤(1)准备工作 检查泵及储液罐,连接好地面管线,准备好足够量的冲砂液。(2)探砂面 用冲砂管往探砂面,冲砂工具距油层2放慢下放速度,当悬重下降则表明遇到砂面。(3)冲砂 离砂面3常后下放管柱冲砂至设计深度。视为冲砂合格。(4)观察砂面 上提管住至油层顶部3泵4h,下放管柱探砂面,观察是否出砂。(5)记录有关参数:泵参数、砂面参数、返出物参数。(6)掩埋沉砂。( 砂注意事项(1)不准带泵、封隔器等其他井下工具探砂面和冲砂。(2)冲砂工具距油层上界23)冲砂前油管提至离砂面3泵循环正常后,方可下放管柱。(4)接单根前充分循环,操作速度要快,开泵循环正常后,方可再下。。(5)冲砂过程中应注意中途不可停泵,避免沉砂将管柱卡住或堵塞。(6)对于出砂严重的井,加单根前必须充分洗井,加深速度不应过快。(7)连续冲砂5个单根后要洗井一周,防止井筒悬浮砂过多。(8)循环系统发生故障,停泵时应将管柱上提至砂面以上,并反复活动。(9)提升系统出现故障,必须保持正常循环。(1O)泵压不得超过安全压力,泵排量与出口排量平衡,防止井喷或漏失。(11)水龙带必须拴保险绳。( 砂(
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