一种高过流能力防砂筛管的试验研究

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1、一种高过流能力防砂筛管的试验研究摘要：防砂筛管在生产过程中容易堵塞、冲蚀和腐蚀等问题，造成防砂失效，造成油井停产，甚至报废，给油田带来巨大的经济损失。为此，研制出了不易堵塞、过流能力强，具有纳污能力强和蠕动性好的防砂筛管，可满足大排量生产需求的高过流能力防砂筛管。满足国内油气井进行筛管砾石充填完井或筛管防砂施工需求。关键词：防砂筛管；高过流能力；防堵塞一、国内防砂筛管存在的问题疏松砂岩易出砂储层普遍采用裸眼筛管防砂、砾石充填防砂完井工艺技术。这种完井工艺对防砂筛管的承压强度、控砂精度、防堵能力及筛管的使用寿命等何题提出了较高的

2、要求。目前国内防砂筛管，存在不同程度问题：（一）堵塞问题金属网筛管属于刚性孔隙类筛管，过流面积大，是近十几年来使用最普遍的筛管。但金属网（尤其是席型密纹网）有很小的纳污能力，其孔隙为近似平面、刚性孔隙。大量实践证明，在碎屑岩储层单独使用时仍存在较严重的堵塞问题。应用于砾石充填完井，取得了较好的效果。金属棉筛管有一定的纳污能力，所以抗堵塞能力优于上述所有筛管，在前几年曾在部分油田使用过。当储层出砂较多（超过了筛管的纳污量）时，仍会出现严重堵塞。膨胀筛管：设计理念非常好，是筛管防砂认识上的一次提高。（二）强度问题筛管的强度主要包括

3、两个方lib基管强度和滤材强度。基管强度：基管的抗拉、抗扭和抗外挤强度，主要取决于基管的尺、J钢级和壁厚。同时，基管钻孔密度对基管强度的影响也很大，开孔面积越大，基管强度越低。滤材（过滤介质）强度：筛管的抗内压强度和抗外挤强度与过滤介质的强度直接相关。如果过滤介质的强度低，当筛管内外压差增大时，外挤压力会把过滤材料从基管钻孔处挤穿。（三）冲蚀和腐蚀问题冲蚀问题：冲蚀是由于筛管出现大面积堵塞，流体在局部未堵塞区域出现的急速流动所致。因此，只有解决堵塞问题才能从根木上解决冲蚀问题。另外，“倒梯形”孔隙不耐冲蚀，也不能提高抗堵塞能

4、力。改变外护管的冲孔方式从而改变流体的流动方向也不能降低冲蚀。腐蚀问题：耍解决基管的腐蚀问题，一是选好材质（钢级），二是减少基管。二、新型筛管结构和特点（一）新型筛管结构根据现场筛管应用中出现的问题，开发了新型过滤材质的金属棉筛管。新型筛管由基管、支撑泄流网、INTILTER过滤材料、外护管构成。新型滤材过滤棉的填充厚度3〜8mm,孔隙度可达85%以上。采用不同的张紧力在基管上多?硬?绕，从内到外每层的孔隙火小不同，这不仅做到了深层过滤，而且当储层砂粒径变化范围很大时，也有较好的防砂和过流能力。（二）新型筛管特点该筛管具有强度

5、高，结构紧凑，耐冲蚀，过流面积大等优点，是割缝筛管和绕丝筛管的最好替代品，非常适合砾石充填的防砂工艺。该筛管具有纳污能力强和蠕动性好的两大特点，不易被堵塞，防砂效果和有效期会明显优于其它筛管。三、新型筛管性能试验（一）材料强度试验为满足筛管的抗内压强度要求，对新型滤材过滤棉和外护管材料进行了抗拉强度试验。材料强度试验结果表明，采用该过滤材质5层金属网时，筛管的抗内压强度超过到llOOpsio外护管强度满足设计要求。（二）筛管的抗堵塞能力试验试验所用的流体性能、实验砂组份、流体流向尽量和井下情况一致，通过对比性实验来评价筛管的抗

6、堵塞能力。实验砂样尽可能按照储层砂的组份配制实验砂样。考虑到储层大都含黏土，应在实验砂中适当添加黏土（5%〜10%），也可在实验用的流体介质中加入0.2%〜0.5%的预水化黏土。通过分析试验结果可以得到以下：第一、砾石充填和膨胀筛管（理想状态下）防砂能起到挡砂的作用，其余的独立筛管防砂都应该归类为滤砂。挡砂时，因过滤介质与井壁接触，储层砂不会大量产出，不会形成致密堆积层。滤砂则是砂子从储层产出后再过滤，产出。第二、细粉砂（〈44?m）、黏土（＜10?m）和原汕中的胶质、沥青质是造成筛管堵塞的主要因素。这些微小颗粒物在产出砂中的

7、含量（百分比）对筛管的过流能力（通透性）影响很大。而储层砂粒径中值d50的大小是次要原因。但是，由于储层砂的粒径分布规律大都符合正态函数，粒径中值越小，小于44?m的颗粒物的百分比含量越高，所以更容易堵塞。该新型滤材筛管适用于黏土含量小于10%的储层屮。第三、过滤介质孔径越大，过流能力越好。该过滤材料的高纳污能力和大孔径的控砂网过流能力好，不仅改善了筛管与砂层间低渗界面的过流能力，同时可以很好地控制出砂。该筛管可用于粒径中值大于80Pm。四、结论1、新型高过流能力筛管可用于粒径屮值大于80um,黏土含量小于10%的储层中；2、

8、在储层砂粒径中值小于200pm或黏土含量大于5%的碎屑岩储层中，不宜使用常规的平面刚性孔隙筛管；3、当储层砂粒径中值小于80um或黏土含量大于10%时，最好使川砾石充填方式完井；4、新型高过流能力筛管，配之以砾石充填，将是最可靠而冇效的防砂方法，在各种粒径的碎屑岩储层屮均可使