一种补偿式预充填防砂筛管研制与应用

侯洪涛，钱　钦，宾永锋，伊善利，贾庆乐

(胜利油田分公司 桩西采油厂，山东 东营 257237)①



一种补偿式预充填防砂筛管研制与应用

侯洪涛，钱钦，宾永锋，伊善利，贾庆乐

(胜利油田分公司 桩西采油厂，山东 东营 257237)①

稠油油藏采用传统充填防砂方式的投入产出矛盾突出。采用悬挂金属滤砂管防砂，供液能力差，防砂有效期短，不能满足生产需要。研制了一种新型补偿式预充填防砂筛管，该装置通过地面工具预制并充填砾石，然后随管柱下入油井实现防砂功能。为了保持预充填层的密实程度，设计了压实补偿机构，提高了预充填层的强度，减少了预充填层在油井生产、修井作业过程中砾石的损失，提高了防砂效果。现场应用7井次，防砂成功率100 %，平均单井节约费用￥15万元。

防砂筛管；预充填；补偿机构

桩西油田桩139块为深层边底水稠油油藏，主力开发层系为Ng63、Ng71，主要采用注蒸汽吞吐的方式开发，由于油藏条件和开发方式的影响，油层出砂严重。采用充填防砂方式，较好地解决了出砂问题，有良好的适应性，但是由于其防砂费用高，投入产出不匹配、矛盾突出。采用悬挂金属滤砂管防砂，受多轮次注蒸汽的影响，井下防砂管柱承受复杂交变热载荷作用，反复经受热胀冷缩，容易因反复伸缩导致滤砂管发生金属疲劳而产生错断、屈服、应力疲劳及刺穿等，造成防砂失效，导致防砂有效期短；此外，金属滤易泥质堵塞，供液能力差，不能满足生产需要[1-5]。为此，需要研制一种能够有效补偿热膨胀的防砂筛管，既能达到充填防砂效果，又能补偿因注汽造成防砂管柱轴向热膨胀的能力，降低注汽的影响，延长防砂有效期，提高防砂效果。

1　技术分析

1.1结构组成

补偿式预充填防砂筛管由下接头、扶正器、下承接器、中心管、内层绕丝、外层绕丝、联接套、补偿套、补偿压环、补偿弹簧、上压帽、上接头等组成，如图1。中心管设有液流孔，内绕丝管安装在中心管的外面，中心管的两端分别固定下承接帽和上压帽，用于安装预充填层和外绕丝管，在预充填层的上方与上压帽之间安装压实补偿机构，压实补偿机构包括联接套、补偿套、补偿压环、补偿弹簧，外绕丝管的上端通过连接套与压实补偿机构连接。

1—下接头；2—扶正器；3—下承接帽；4—中心管；5—内层绕丝；6—外层绕丝；7—预充填层；8—联接套；9—补偿套；10—补偿压环；11—补偿弹簧；12—上压帽；13—上接头。

1.2工作原理

本装置通过地面工具预制并充填砾石，防砂时将连接好的滤砂管下人井内，并用热采封隔器悬挂油层射孔部位，从而实现注蒸汽和生产时防砂的目的。压实补偿机构可以对注汽和生产过程中的温度变化产生自适应的长度补偿，保证预充填层的密实程度，提高预充填层强度。此外，预充填层由砾石组成，可根据油井粒度中值等物性参数，填充不同粒径的砾石形成不同规格的预充填层，实现更好的防砂效果。

1.3技术参数

滤砂粒度

≥0.07 mm地层砂粒

耐温

480 ℃

耐酸碱

pH值3～13

管柱内外可承担最大压差

管柱内24 MPa；管柱外35 MPa

过滤精度

可按地层出砂的粒度调整

2　装置特点

本装置能够实现带防砂管注汽、生产及其他井下作业，通过压实补偿机构保持预充填层的密实，提高防砂成功率，延长防砂周期。具有以下特点：

1)用预充填工艺代替常规井筒砾石充填工艺。该装置中的预充填层是通过地面工具预制并充填砾石，然后将本装置随管柱下入油井实现防砂功能。用本装置代替原来先下入防砂管、后井筒充填的防砂工艺。

2)具有自补偿功能。该装置通过压实补偿机构实现对预充填层施加预紧力，对注汽和生产过程中温度变化而发生的热胀冷缩，带有补偿弹簧的压实补偿机构可以进行自适应的长度补偿，保持对预充填层的持续压紧力，保证预充填层的密实程度，提高预充填层的强度，避免了预充填层由于反复伸缩变形而导致的压实程度差、强度降低等问题，减少了预充填层在油井生产过程中、修井作业过程中砾石的损失，避免了预充填层被破坏所导致的防砂失效，提高了防砂效果。

3)根据地层的出砂情况，可以选择下入装有不同预充填层的该装置，实现更好的防砂效果。由于井底蒸汽对石英砂有热碱溶蚀作用，因此预充填材料在热采井中选择陶粒，在常规井中选择石英砂。

3　现场应用

3.1工艺流程

1)取得生产层油层物性参数。主要包括粒度中值、泥质含量、分选系数等。

2)根据充填防砂理论，确定该装置的挡砂精度，进而确定预充填层中砾石的参数、内绕丝管和外绕丝管的防砂参数。

3)处理井筒。按相关标准进行冲砂、通井、刮管等套管处理工艺。

4)下入该装置。按下防砂管操作规程将该装置通过上接头与防砂管柱连接，下到地层的防砂位置，将防砂管柱中安装的悬挂封隔器锚定、坐封。

5)对于需要注汽开发的稠油热采井，在实施注汽、焖井之后，再下泵生产；对于不需要注汽开发的常规油井，下入该装置后可直接下泵生产。

3.2现场应用

2015年以来，该技术在桩西油田应用7井次，防砂成功率100 %，平均日产液 36.7 m3。与充填防砂相比，增液幅度11.3 %，平均单井节约费用￥15万元。

4　结论

1)补偿式预充填防砂筛管改进了原有滤砂管的结构，具有自补偿功能。

2)注汽施工时，该防砂筛管通过补偿弹簧压紧补偿压环，对预充填层施加预紧力，保证预充填层的密实；而且还能补偿生产过程中、带防砂管作业过程中砾石的损失。延长了防砂筛管的使用寿命，提高了防砂效果，降低了生产成本。

[1]匡韶华，柳燕丽．油井滤砂管挡砂精度测试方法探讨[J]．重庆科技学院学报(自然科学版)，2012，14(6)：61-64．

[2]马建民，刘永红，李夯，等．可自适应膨胀防砂筛管结构设计及防砂机理研究[J]．石油矿场机械，2010，39(9)：1-4.

[3]何生厚，张琪.油气井防砂理论及其应用[M].北京：中国石化出版社，2003.

[4]梅明霞，周承诗，王威，等．胜利油田稠油油藏水平井防砂工艺技术及应用[J]．钻采工艺，2008，31(4)：47-48.

[5]付继彤．预充填防砂技术研究与应用[J]．石油天然气学报(江汉石油学院学报)，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

中石化胜利油田分公司科技项目“疏松砂岩油藏防砂新技术推广应用”(YT1514)

侯洪涛(1979-)，男，高级工程师，主要从事采油工艺的研究工作，E-mail：houhongtao.slyt@sinopec.com。

TE934.5

Bdoi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.10.015