机械筛管冲缝外壳结构参数优化设计

机械筛管冲缝外壳结构参数设计直接影响着筛管的挡砂能力和油井产能释放,针对冲缝外壳缝长和开口尺寸对机械筛管的过流能力及堵塞影响规律等问题,结合生产压差、采油指数和渗透率等评价指标,利用小型防砂模拟实验装置开展相关研究。实验结果表明:在充填砾石尺寸及金属网布等防砂介质精度合适的条件下,适当增大冲缝外壳缝长和开口尺寸不会影响机械筛管防砂效果,且可优化机械筛管整体抗堵塞性能和过流能力,有利于油气井产能释放;防砂介质精度相同的条件下,缝长20 mm、开口尺寸0.4~0.6 mm冲缝外壳相比常规应用的缝长10 mm、开口尺寸0.2 mm冲缝外壳,可实现机械筛管整体渗透率和产能增长50%~80%。研究成果为机械筛管冲缝外壳结构参数优选设计提供依据。

机械筛管挡砂精度优化实验及设计模型

针对现有机械筛管挡砂精度设计方法考虑因素不全面或通用性较差的问题,进行了机械筛管挡砂精度优化实验,并通过实验结果的拟合建立了挡砂精度设计经验模型。利用机械筛管综合性能测试实验装置,使用35个地层砂样本和9类筛管进行了实验,通过测量不同挡砂精度下的相对过砂量、计算流通性能指标,优化得到不同粒径特征地层砂的合理挡砂精度。对实验结果进行拟合,考虑了综合中值粒径、细质组分粒径的地层砂粒径特征及其均匀性,以及实际生产条件的影响,建立了机械筛管挡砂精度优化设计经验模型。该模型在多个油田实际应用20余井次,防砂效果良好。该模型应用简便,考虑的因素更全面,普遍适用性较强,且通过应用该模型可以省去大量的实验时间。

机械防砂筛管挡砂介质堵塞机制及堵塞规律试验

针对防砂井由于机械筛管及砾石层等挡砂介质被堵塞而造成低产或停产的情况,开展防砂井挡砂介质堵塞机制研究,提出非充填带的桥架充填堵塞机制和挡砂介质内部桥架堵塞机制。利用机械筛管微观驱替堵塞模拟试验装置对机械筛管多层滤网挡砂层的堵塞过程、堵塞机制及影响规律进行系统的试验模拟,研究影响挡砂筛网堵塞程度的主要因素及其影响规律。结果表明:生产时间、出砂速度、粉细砂含量、泥质含量、原油黏度等是影响挡砂介质堵塞过程及堵塞程度的主要因素;试验结果揭示了挡砂介质堵塞程度与影响因素之间的定性和定量规律;试验数据可以通过拟合用于建立挡砂介质堵塞渗透率比与上述参数之间的定量经验关系模型,进一步预测特定地质与生产条件下防砂井挡砂介质堵塞程度随生产时间的变化规律。

南海高温高压气藏机械防砂筛管动态腐蚀评价实验研究

机械防砂筛管腐蚀寿命评价及筛管评价优选对于高温高压气藏尤为重要,目前以静态金属挂片腐蚀实验为主要手段的筛管腐蚀评价难以适应气藏的动态生产条件。针对该问题,利用防砂筛管动态腐蚀评价系统,基于南海某高温高压气藏温度、压力和流体条件,对典型的机械防砂筛管的基管、挡砂介质(多层滤网、烧结纤维、绕丝筛板、泡沫金属镍)和外保护罩组件进行了动态腐蚀评价实验。结果表明:典型高温高压气藏条件下,N80钢基管为中度腐蚀,深度腐蚀速率为0. 073 8 mm/a,316L钢多层滤网挡砂介质为轻度腐蚀,深度腐蚀速率为0. 017 4mm/a,304钢外保护罩腐蚀程度介于两者之间,深度腐蚀速率为0. 029 3 mm/a;筛管各组件的质量腐蚀速率随CO2分压增大而加快,三者的质量腐蚀速率在CO2分压超过7. 0 MPa后差异更明显;各组件质量腐蚀速率随温度升高先上升后下降,在温度为120~140℃时达到最高质量腐蚀速率;水气比增加会加快腐蚀。多层滤网、绕丝筛板、烧结纤维和泡沫金属镍4种典型的挡砂介质的深度腐蚀速率分别为0. 017 4、0. 030 6、0. 010 5、0. 005 8 mm/a,差异明显。延长筛管腐蚀寿命的主要途径为选择合适的筛管类型和介质类型、优化筛管结构参数、改变外保护罩和基管的材料等。动态腐蚀寿命评价方法为不同油气储层的机械防砂筛管及井下工具的腐蚀评价和寿命预测提供了更加可靠的手段。

多层滤网机械防砂完井筛管动态腐蚀试验研究

针对机械防砂筛管腐蚀寿命预测方法尚未形成的问题,采用防砂筛管动态腐蚀评价系统,模拟南海某高温高压气藏条件,对多层滤网机械防砂完井筛管的基管、挡砂介质和外保护罩组件进行了动态腐蚀试验评价,使用平均腐蚀速率评价法对腐蚀性能进行数据分析和评价,建立了多层滤网机械防砂完井筛管腐蚀寿命预测方法。研究结果表明:在CO2分压1.5 MPa、温度160℃及Cl^-质量浓度6400 mg/L的气水腐蚀环境中,筛管不同组件的腐蚀速率有较大差别,基管的腐蚀速率最大,外保护罩次之,两者均为中度腐蚀,挡砂介质腐蚀速率最小,为轻度腐蚀;当CO2分压在0.0~5.0 MPa内增大时,腐蚀速率增长缓慢,当CO2分压超过5.0 MPa后,腐蚀速率随分压增长迅速;虽然挡砂介质腐蚀速度最慢,但由于其较细的金属丝交错结构,导致其寿命最短;CO2分压在1.5~14.5 MPa范围内,筛管总体寿命为5~24 a,平均为10~15 a。研究结果可为高温高压气藏机械防砂完井筛管的寿命预测提供参考。

多轮次注热水平井防砂筛管强度校核方法研究

合理的机械筛管强度校核方法是进行多轮次注热水平井防砂筛管设计优化的基础。根据热采井实际生产条件,建立筛管抗内压、抗外挤和轴向屈服强度等单项强度校核方法以及三轴应力条件下的组合强度校核方法;考虑残余应力影响,建立多轮次注热条件下残余应力破坏强度校核方法。用渤海某油田典型井对CMS筛管强度进行校核,校核结果表明:单轮次350℃注热条件下,筛管单项抗拉、抗内压和抗外挤安全系数较高,不会发生损坏,但不安装热补偿器会导致筛管轴向压缩屈服破坏;三轴应力条件下的组合强度校核结果与单项校核结果一致;按照10个轮次350℃注热开采计算,筛管发生残余应力拉伸破坏的可能性较大。研究结果可为热采水平井入井防砂管设计优化提供理论依据。

深井环境下机械防砂性能测试装置的研发

机械筛管的性能对油井防砂的效果有着重要影响,测试机械筛管的挡砂能力及抗堵塞能力对机械筛管的选择有重要的指导意义;同时由于机械筛管处于地底环境,受温度、压力、砾石挤压等的影响,其挡砂能力及抗堵塞能力也会有所改变,获得这种变化趋势,可有效支持机械筛管的选择及设计。机械防砂性能测试装置能够测试评估机械筛管的挡砂能力,能够模拟各种地层、不同砾石充填深度、不同温度压力情况,测试在不同条件下机械筛管的挡砂能力,评估滤砂器的挡砂能力的变化趋势。

南海W油田调整井简易防砂可行性实验论证

根据南海W油田实际出砂情况和防砂现状,并结合油田岩石物性、出砂预测等大量的简易防砂可行性理论验证和相关防砂理论,利用机械筛管微观驱替堵塞模拟试验装置实施简易防砂可行性论证实验。根据挡砂效果和出砂量的对比,论证分析了该油田各油组简易防砂可行性并给出了不同油组简易防砂精度的推荐值。实验结果表明,对于该油田,粒度中值小于0.06 mm的地层砂,不宜放大防砂精度;最好不要采用简易防砂。粒度中值大于0.06 mm可以适度放大防砂精度采用简易防砂。最后,对该油田简易防砂可行性综合论证,给出了不同油组的推荐防砂方式。

砾石充填防砂技术分析与研究

目前,随着经济的发展和人口的急剧膨胀,石油短缺日益严重,石油资源勘探开发的质量和效率已经成为世界各国关注的重点。但是,由于各种因素的影响,石油开发过程中容易出现油井出砂的问题,不但会影响油井的正常生产,而且会影响油田企业的经济效益。因此,如何提高防砂工作的质量和效率成为了石油工作者关注的热点和难点。本文从砾石充填防砂技术入手,主要探究了该技术的4种关键参数:①砾石尺寸;②填充量;③携砂比;④机械筛管,以期提高油井防砂的质量和效率,从而提高油井的采收率和产量。