不同防砂筛管优缺点及地层适用性分析

防砂筛管是油气开采中防止地层砂粒进入井筒的重要设备,直接影响油气田的开采效率和设备的使用寿命.随着油气田开发难度的增加和开采条件的复杂化,选择合适的防砂筛管对于保证油气生产的稳定性和安全性至关重要.本文针对几种常见的防砂筛管,包括绕丝筛管、割缝衬管、金属网布筛管、复合筛管、膨胀筛管和高密度聚乙烯筛管,进行了优缺点及地层适用性分析.绕丝筛管具有高孔隙度和高流动能力,适用于中等到高渗透率的地层,但其制造成本较高,耐腐蚀性较差.割缝衬管制造成本低,适用于砂粒较大且均匀分布的地层,但孔隙度较低,易被细砂堵塞.金属网布筛管过滤精度高,适用于细砂含量较高的地层,但其强度较低,易受机械损伤且制造成本高.复合筛管综合了不同材料的优点,适用于复杂地层,特别是在需要防腐蚀和机械损伤的环境中,但其制造工艺复杂,成本较高.膨胀筛管能够在井下展开,增加接触面积和孔隙度,适用于高渗透率和复杂地层,但安装工艺复杂,成本较高.高密度聚乙烯筛管耐腐蚀性优异,适用于腐蚀性较强但压力较低的地层,但其强度和流动能力较低.通过对比分析各类防砂筛管在不同地层条件下的适用性,为油气开采过程中,科学合理的筛管选择提供了重要参考.

水平井防砂筛管评价实验

大港油田出砂油藏水平井主体采用防砂筛管完井,在实际生产过程中,虽然整体效果不错,但是部分井仍然存在筛管破漏、堵塞,砂堵、砂埋油层等影响正常生产的问题,为此开展了水平井防砂筛管评价实验研究。证实了各类型筛管在不同分选性储层的适应性,提出在设计挡砂精度时应避免和粒度中值过于接近,采用分级控砂筛管完井时应控制产液强度等注意事项,便于指导今后防砂筛管在出砂油藏水平井的合理应用。

春光油田白垩系储层机械防砂筛管性能评价与优选实验

机械筛管是防砂井井下防砂管柱的关键组成部分,其类型和性能决定了挡砂效果和油井防砂后产能以及总体服务期限。春光油田白垩系储层为疏松砂岩易出砂储层,为了选择合适的机械防砂筛管类型,使用自行研制开发的挡砂介质性能评价径向流驱替实验装置,模拟春光油田地层砂和生产条件,对割缝筛管、复合精密筛管、绕丝筛管、金属棉滤砂管等四种类型的筛管样品进行了性能评价实验。根据动态实验数据,研究提出了筛管的流通性能、挡砂性能及其评价指标的计算方法,系统地评价了四种筛管的流通性能、挡砂性能并得到了具体的量化评价指标。实验综合对比表明,对于春光油田白垩系储层,割缝筛管的挡砂性能和流通性能均较低;金属棉滤砂管的挡砂性能最好但堵塞后的流通性能较差;绕丝筛管的两项指标均衡但总体偏低;复合精密筛管的两项指标相对均衡并均比较高,推荐作为春光白垩系储层首选的机械防砂筛管类型。

海上稠油热采井防砂筛管热应力分析

为了研究稠油热采井防砂筛管的热稳定性,建立了筛管热应力分析模型,对不同工况下不同钢级的筛管基管进行研究。建模时为获得较高的网格密度,且在划分网格时不引起网格畸变,只取筛管基管的一部分进行模拟,忽略多元热流体化学因素的影响,采用8节点线性减缩积分应力单元C3D8R。结果认为,筛管弹性模量、膨胀系数与屈服强度受温度影响变化显著,对筛管热应力分析有明显的影响;热应力补偿器的配备可显著缓解防砂管柱热应力,提高其热稳定性。

热采防砂筛管冲蚀试验研究与应用

针对海上热采井打捞筛管出现的穿孔与腐蚀现象,为探求热采筛管损坏因素及机理,在热采高温井底环境下,利用自主研制的冲蚀试验装置,运用冲蚀试验方法,模拟不同阶段井底温度、压力、流量和含砂量等因素,分别对不同筛管基管材质与过滤材料进行冲蚀试验。通过对筛管试验前后微观及形貌分析,得到高温热采井底环境下筛管冲蚀因素影响规律及损伤机理,并提出筛管材质优选、防蚀及结构改进措施。改进后筛管防砂成功率达100%,有效生产时间超过1000d,经受了2轮次热采考验,达到了延长防砂有效期的目的,为热采井增产奠定了基础。

复合缝腔割缝防砂筛管的设计与应用

在对现有防砂工艺评述的基础上,研究开发出一种新型复合缝腔割缝防砂筛管。该种防砂筛管采用双梯形复合缝腔及过渡圆弧设计,无尖锐棱角,缝腔容积逐渐增大,使油流通道为逐渐加宽的缝腔,具有流阻小、防砂效果好、强度高、使用寿命长、可重复使用等特点。详述了该防砂筛管的结构特点和流阻分析;利用ANSYS软件对新型筛管的抗挤压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗扭强度进行了分析计算,为筛管的实际应用提供了理论依据。最后给出了复合缝腔割缝筛管在胜利油田的现场应用情况。

可自适应膨胀防砂筛管膨胀机理研究

提出了可自适应膨胀防砂新理念,在介绍其基本结构的基础上,对可自适应膨胀防砂筛管的膨胀机理和施工工艺进行了分析,为可自适应膨胀防砂筛管的现场应用提供了理论支持。

可自适应膨胀防砂筛管结构设计及防砂机理研究

在分析油层出砂机理的基础上,介绍了可自适应膨胀防砂筛管的结构组成和防砂机理。外层防护外壳起到保护内层结构和填充砾石的作用,使地层砂在管外形成"砂桥",作为初级挡砂屏障;可膨胀防砂筛网阻挡砾石在筛管膨胀过程中从防护外壳的孔隙漏失,形成第2级挡砂屏障;砾石充填层以砾石作为膨胀介质,可实现可自适应膨胀,并对原油过滤,形成第3级挡砂屏障;内支撑割缝筛管在可自适应膨胀防砂筛管的下入、起出过程中提供支撑,并防止地层砂进入中心管,形成第4级挡砂屏障。该装置综合了可膨胀筛管、砾石充填筛管和割缝筛管的防砂优点,有效地提高了防砂效果。

防砂筛管性能评价实验方法的建立

目前国内外有关防砂筛管性能的研究往往局限于挡砂机理方面,对于防砂筛管性能的评价,也没有形成有效的评价方法。防砂筛管性能的主要影响因素有油井机械防砂方式、防砂管类型、过滤精度和泥质含量,为此本文利用已研制出的大型出砂模拟实验装置,针对防砂管性能的主要影响因素展开了室内实验研究,通过室内模拟实验得出了一些规律性的认识,为防砂筛管性能参数的优选提供依据,进而建立了一种防砂筛管性能评价的方法,对指导工程实践具有一定意义。

防砂筛管受热变形分析

为提高稠油热采井防砂效果,基于线弹性热—固耦合理论,考虑筛管弹性模量及屈服强度随温度变化、钻孔对筛管中心管强度影响,利用FEPG系统开发了防砂筛管热稳定性分析有限元程序,对不同工况下防砂筛管稳定性进行了模拟。其模拟结果表明,筛管弹性模量及屈服强度受温度影响较大,随着温度的升高、口袋沉砂密实程度的增大,防砂管柱等效应力逐渐增加。同时,采用动态位移边界对热力补偿器进行建模,热力补偿器的配备可显著增强防砂管柱稳定性。

可自适应膨胀防砂筛管性能评价试验研究

用自主开发的模拟试验装置对可自适应膨胀防砂筛管进行性能评价试验研究和工艺参数优选。试验研究与分析表明,采用可膨胀防砂筛网、砾石充填膨胀层和内支撑割缝筛管构成的复合防砂体系防砂效果明显;筛管砾石膨胀层充填厚度为25~30 mm时,能够保持较好的渗流性能;膨胀层砾石充填压力为15~20 MPa时,膨胀力恰当,能够有效实现筛套之间的零环空,保持较大的渗透率和流量;膨胀层填充砾石与地层砂中值比为7左右时,易于形成稳定砂桥,防砂效果好。可为油田防砂筛管的设计和现场应用提供参考。

渤海油田防砂筛管综合优选方法研究及应用

出砂问题是导致渤海油田生产井低产低效的首要因素,目前防砂筛管的类型选择主要依靠作业经验,未能考虑各类型防砂筛管对不同储层的适用性,导致部分油田因筛管选择不当而造成防砂失败。为此,建立了一套筛管性能综合评价体系,利用层次分析法研究了筛管各性能参数对防砂效果的影响权重,以此为基础采用逼近理想解法构建了筛管类型综合优选方法,优选了一种防砂筛管并在渤海A油田进行了性能评价试验。试验结果表明:所构建的筛管性能综合评价体系可实现对筛管性能的全面评估;筛管的抗堵塞性能、防砂性能、过流性能、抗内压强度和抗冲蚀性能等指标的影响权重分别为0.3760、0.2147、0.1209、0.0738和0.2147。所得结论可为油田防砂筛管优选提供指导。

用于海上油井完井的可膨胀防砂筛管

介绍了美国哈里伯顿 (Halliburton)能源服务公司的PoroFlex型可膨胀防砂筛管完井系统 ,它由可膨胀筛管悬挂器、异径接头、间隔管、筛管接头、密封筒和浮鞋等组成 ,具有可减小井眼与筛管的环空、减少非均匀砂堵、减少水平井段压降、减少或消除砾石充填失效率等诸多优点。在墨西哥湾和印度尼西亚海上油井的应用表明 ,这种完井系统完全达到预期效果 ,油井没有出砂。其中 ,在墨西哥湾BretonSounds1- 1油井应用至今 ,产油 2 5 4万m3,产天然气 3 12× 10 6 m3。

基于CFD的深水气井防砂筛管冲蚀仿真模拟

深水气井出砂,气流携砂快,筛管冲蚀更严重,极易造成防砂失效,加剧后期修井成本.为准确掌控深水气井防砂筛管冲蚀磨损情况,采用耗时短、成本低的仿真模拟实验开展研究,相较于室内实验研究更具实用和教学价值.构建了防砂筛管的整体物理模型和局部筛孔物理模型,并采用分阶段修正以匹配筛网冲蚀的孔径变化,建立离散颗粒广角度筛管冲蚀模型,引入气固耦合流动模型,采用亚松弛迭代计算两相流场分布和冲蚀磨损情况,形成筛管冲蚀仿真模拟方法,应用于XX井进行冲蚀磨损分析.提出的筛管冲蚀磨损模拟方法为深水气井防砂筛管优选和冲蚀磨损量计算提供了一种研究方法和理论依据,对保障海洋油气资源的安全高效开发具有重要意义.

可扩展割缝管和可扩展防砂筛管

可扩展割缝管 (EST)是一种适用于复杂井段钻井和完井的新型工具 ,用于在钻井作业中隔离事故多发层段和水平井裸眼完井 ,并能在不进行砾石充填的条件下起防砂作用。可扩展防砂筛管 (ESS)则是在EST技术基础上开发的专门用于井下防砂作业的新型工具 ,其主要特点是扩展后直径可增加 1倍 ,从而使其适用于任何类型的井筒条件。由于作业费用明显比砾石充填少 ,因此能大幅度降低油井的生产成本。

可自适应膨胀防砂筛管割缝表面腐蚀试验研究

为了进一步了解可自适应膨胀筛管腐蚀的影响因素,提高该防砂筛管的应用性能,介绍了该防砂筛管割缝表面腐蚀试验的原理,对温度、氯离子、钙离子、pH值变化对割缝表面腐蚀的影响进行了试验和分析,为该防砂筛管的应用提供了依据。研究结果表明,在30～80℃之间时,随着温度的升高,表面腐蚀速率加快,在80℃时达到最高点后,开始回落;在含有氯离子的溶液中割缝表面易发生点蚀,随着氯离子质量浓度的增加,腐蚀速率呈下降趋势;钙离子对割缝的腐蚀有抑制作用;pH值在3～6之间时,随着pH值的增加,腐蚀速率下降。

星孔防砂筛管摩擦阻力系数试验与模型研究

为了深入探讨管壁摩擦阻力系数对摩擦压降的影响规律,基于自主设计的室内多相复杂流动试验装置,以白油作为介质,测量了高黏油条件下的防砂筛管摩擦阻力系数。试验结果表明:流速较低时,防砂筛管阻力系数比普通圆管摩擦阻力系数小;流速较高时,防砂筛管阻力系数比普通圆管摩擦阻力系数高;存在临界雷诺数之比(壁面入流雷诺数与主流雷诺数之比),当雷诺数之比小于此临界值时,井筒变质量流动压降小于普通圆管流动压降,反之,则井筒变质量流动压降大于普通圆管流动压降。通过数据分析拟合,得到了星孔防砂筛管的阻力系数模型,并与试验结果进行了对比验证。结果表明模型的平均相对误差为8.33%,最大相对误差为17.94%,满足工程应用要求。

防砂筛管测试技术现状及发展探讨

防砂筛管是油井机械防砂完井最重要的工具之一。为了研究筛管防砂机理,评价防砂效果,优选合适的筛管类型和技术参数,需要对筛管进行各种测试试验,筛管测试技术已变得越来越重要。在调研国内外文献的基础上,介绍了国内外筛管防砂模拟评价试验方法,并且分析讨论了筛管性能检测方法,提出筛管优选的基本流程,认为需要开展筛管性能检测方法的研究,以及筛管模拟试验评价和检测方法标准化研究。

防砂筛管冲蚀试验装置及方法

为了开展防砂筛管冲蚀试验研究和评价,研制出了一套防砂筛管冲蚀试验装置,并确定了试验方法。该装置能够准确控制磨料粒子冲蚀速度和粒子含量,可进行筛管的喷射冲蚀和过流冲蚀试验。测试试验表明,该装置性能稳定,试验结果重现性好。利用该试验装置和试验方法能够更加合理地开展筛管冲蚀试验研究和评价。

稠油热采井防砂筛管热稳定性优化仿真分析

稠油油田通常采用热采方式进行开采,而高温热采会对井下防砂筛管造成损坏。为了分析稠油热采时不同材质的防砂基孔筛管在高温情况下的热稳定性,在已有现场数据的基础上运用Ansys Workbench14.0软件对井下不同材质筛管的热应力以及变形情况进行仿真分析,仿真结果与现场数据吻和较好。由数值模拟结果得出:在高温工况下不同材质筛管所受到的最大热应力均超过了各自的屈服强度,造成破坏,筛管的变形主要集中在基孔处,长久下去基孔筛管会出现防砂失败、基孔堵塞稠油的渗入,甚至油田停产报废的情况。研究结果表明,热应力补偿器的配备可以明显地提高防砂筛管的热稳定性,延长筛管的使用寿命。