高效安全防砂滤砂管的研制与应用

姜 涛，侯洪涛，滕学伟，李积祥，段志刚

（中国石化胜利油田分公司桩西采油厂，山东东营 257237）

机械防砂主要包括压裂（充填）防砂[1-4]、滤砂管防砂[5，6]，是胜利油田疏松砂岩油藏油井主要的防砂方式之一。面对低油价的新形势，采用压裂防砂或充填防砂费用高，经济效益差。滤砂管防砂由于投入费用低、防砂效果好，得到越来越多的应用。采用常规树脂滤砂管防砂是其中的滤砂管防砂之一，在高泥质大斜度井逐步成熟推广。在应用过程中，主要存在以下三个问题：一是部分树脂滤砂管无外保护套，滤砂管在大斜度井下入过程中易破损，导致防砂失效；二是部分井防砂后产液量低，无法满足提液要求，分析认为由于储层泥质含量高，部分树脂滤砂管采用侧流孔外保护套，其渗流面积小，导致泥质堵塞外保护套；三是树脂滤砂管防砂失效的井，解剖滤砂管本体受不规则的挤压导致变形，地层砂大量进入滤砂管内，导致防砂失效。有必要研制一种高效安全防砂滤砂管，增强滤砂管的渗流能力，满足油藏需要的产液量，在部分滤砂管受挤压变形情况下不影响防砂效果，不会造成防砂失效，延长防砂的有效期。

1 技术分析

1.1 结构设计

高效安全防砂滤砂管由上接头、防砂层基管、内安全防砂过滤网、外过滤层、内过滤层、内封隔管、外保护套等组成（见图1）。

图1 高效安全防砂滤砂管结构示意图

上接头与防砂层基管螺纹连接，防砂层基管上部为盲管，下部均匀螺旋布有圆形打孔孔眼，防砂层基管的下部外边包覆由0.3～0.6 mm 石英砂和酚醛树脂按比例固结形成的外过滤层和0.4～0.8 mm 石英砂和酚醛树脂按比例固结形成的内过滤层组成的复合过滤层。复合过滤层外边套有均匀螺旋布有圆形打孔孔眼的外保护套。外保护套两端与防砂层基管的两端焊接。防砂层基管内侧由内安全防砂过滤网和内封隔管组成内安全防砂过滤结构。内封隔管与防砂层基管螺纹连接，内封隔管上部螺旋布有圆形孔眼，下部为盲管。孔眼外边包覆两层由不锈钢构成的内安全防砂过滤网。内安全防砂过滤结构两端与防砂层基管螺纹连接。

1.2 制备方法

在油管短节下部螺旋布有圆形孔眼。油管两端均有内螺纹、外螺纹。将带有打孔孔眼的油管短节装入特制模具中，分别将0.3～0.6 mm 石英砂和酚醛树脂按质量份（15～28）：1 比例均匀混合、0.4～0.8 mm 石英砂和酚醛树脂按质量份（12～20）：1 比例均匀混合，装入特制模具中，固化成型外过滤层和内过滤层，脱模后取出，形成渗透性较强的复合过滤层。将外径小的油管短节上端螺旋布有圆形孔眼。孔眼外边包覆两层不锈钢构成的安全防砂过滤网。内安全防砂过滤结构两端与防砂层基管螺纹连接。将螺旋分布圆形孔眼的外保护套套在滤体上，外保护套两端与防砂层基管的两端焊接。

1.3 工作原理

高效安全防砂滤砂管通过地面工具预制加工，防砂时将滤砂管连接好，配套使用丝堵、倒扣接头、扶正器、封隔器等工具，利用油管将滤砂管下至油层射孔部位，要求上下覆盖油层1.5～2.5 m。通过投球、油管打压，封隔器实现座封、丢手，达到悬挂滤砂管防砂的目的。油井开井生产时，流体经过外保护套、外过滤层、内过滤层、防砂层基管的孔眼后，通过两层不锈钢金属网进入上部带有圆形孔眼的内封隔管。实现高效安全防砂。

1.4 技术参数

（1）外过滤层、内过滤层挡砂精度≥0.07 mm 地层砂粒，内安全防砂过滤网挡砂精度≥0.15 mm 地层砂粒。

（2）对于139.7 mm 套管，基管外径73 mm，内封隔管外径48 mm，外保护套最大外径108 mm，对于177.8 mm套管，基管外径89 mm，内封隔管外径60.3 mm，外保护套最大外径133 mm。

（3）挡砂精度可根据地层出砂的粒径适当调整。

2 滤砂管优点

相较于现有技术，本次研制的高效安全防砂滤砂管具有以下优点：

（1）滤砂管外保护套上设有圆形的打孔孔眼，与带有侧流孔眼的外保套相比，渗流面积大，液流阻力小，渗透性强。此外，外保护套的抗拉、抗扭、抗挤强度高，能够有效保护过滤层。

（2）复合过滤层由0.3～0.6 mm 石英砂和酚醛树脂按质量份（15～28）：1 比例固结形成的外过滤层和0.4～0.8 mm 石英砂和酚醛树脂按质量份（12～20）：1 比例固结形成的内过滤层组成。流体在经过外过滤层后，进入内过滤层时流速不会降低，提高了渗流能力。

（3）增加了内安全防砂过滤结构。流体经过外保护套、外过滤层、内过滤层、防砂层基管的孔眼后，通过两层不锈钢金属网进入上部带有圆形孔眼的内封隔管。内封隔管上部带有孔眼，下部为盲管；防砂层基管上部为盲管，下部带有孔眼。当因油层局部出液不均匀造成过滤层穿孔或有裂纹时，地层砂进入内封隔管与防砂层基管的环空，并不会造成整个防砂工艺的失效，实现了高效安全防砂，延长了防砂有效期。

3 现场应用情况

2020 年以来，该滤砂管在桩西采油厂共应用16井次，有效15 井次，防砂成功率93.8%。措施后平均单井日产液34.8 m3，与充填防砂相比，增液幅度10.6%，单井节约费用14 万元。

4 结论

（1）高效安全防砂滤砂管针对常规树脂滤下井易破损、防砂后易堵塞、防砂有效期短的问题，改进了原有滤砂管的结构，滤砂管外保护套设有圆形打孔孔眼，采用两种规格石英砂和酚醛树脂按照一定比例胶结构成复合过滤层，增加内安全防砂过滤结构，实现了高效安全防砂。

（2）现场应用表明，新型防砂滤砂管提高了油井的产液量，降低了作业费用，具有较好的推广应用前景。