1、南堡南堡35-2油田水平井油田水平井A9m的防砂设计的防砂设计 制作：制作：*南堡35-2油田开发项目组2内容概述内容概述n一、水平井防砂技术现状一、水平井防砂技术现状n二、防砂方法及其主要技术特点二、防砂方法及其主要技术特点 n三、南堡三、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂方法的水平分支井防砂方法的选择选择n四、南堡四、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂井底结水平分支井防砂井底结构设计构设计n五、南堡五、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂设计评水平分支井防砂设计评价价 南堡35-2油田开发项目组3一、水平井防砂技术现状 油气井出砂已经成为困扰国内外疏松砂岩油气藏油气井出砂已
2、经成为困扰国内外疏松砂岩油气藏开发的主要问题之一，防砂依然是解决此类问题的主开发的主要问题之一，防砂依然是解决此类问题的主要途径之一。要途径之一。防砂就是采取一定措施禁止或减少油层砂产出并防砂就是采取一定措施禁止或减少油层砂产出并阻止其进入井筒，最早出现于阻止其进入井筒，最早出现于20世纪世纪60年代。按照其年代。按照其发展过程可分四个阶段：发展过程可分四个阶段：(1)早期的试验摸索阶段（砂拱防砂）早期的试验摸索阶段（砂拱防砂）:主要通过控制油井主要通过控制油井产量来稳定流体产出速度，在射孔炮眼处通过自然过产量来稳定流体产出速度，在射孔炮眼处通过自然过滤堆积形成稳定的砂桥，进而阻止砂粒迸入井筒
3、，这滤堆积形成稳定的砂桥，进而阻止砂粒迸入井筒，这种方法一般也称为自然砂桥控砂技术种方法一般也称为自然砂桥控砂技术 。南堡35-2油田开发项目组4一、水平井防砂技术现状(2)防砂技术发展阶段（化学防砂）防砂技术发展阶段（化学防砂）:20世纪世纪70年代开始，经过年代开始，经过研究探索形成了一套以化学防砂为主的固砂方法。研究探索形成了一套以化学防砂为主的固砂方法。(3)防砂技术成熟阶段（机械防砂）防砂技术成熟阶段（机械防砂）:20世纪世纪70年代，形成了一年代，形成了一套以机械防砂为主导、机械一化学复合防砂技术。套以机械防砂为主导、机械一化学复合防砂技术。(4)防砂技术的崭新发展阶段防砂技术的崭
4、新发展阶段:20世纪世纪90年代随着新材料的出现年代随着新材料的出现、新加工工艺水平的提高，出现了新型复合防砂技术、新加工工艺水平的提高，出现了新型复合防砂技术;随着近随着近年来开发工作者认识观念更新，又出现了防排结合的综合治年来开发工作者认识观念更新，又出现了防排结合的综合治砂技术。砂技术。南堡35-2油田开发项目组5一、水平井防砂技术现状 目前防砂新进展目前防砂新进展（1）压裂充填防砂技术）压裂充填防砂技术（2）纤维复合防砂技术）纤维复合防砂技术（3）射孔）射孔-充填一体化防砂技术充填一体化防砂技术（4）防排结合的治砂技术）防排结合的治砂技术 南堡35-2油田开发项目组6二、南堡二、南堡3
5、5-2油田油田A9m水平分支井防砂方法的选择水平分支井防砂方法的选择 （二）基于南堡（二）基于南堡35-2油田特征的分析。油田特征的分析。南堡南堡352属于重质稠油油田，油藏性质复杂、油层薄、边底水丰富、见水快、控水困难属于重质稠油油田，油藏性质复杂、油层薄、边底水丰富、见水快、控水困难、油井井产流体粘度大。、油井井产流体粘度大。由于水平井能大幅度增加与油藏的接触面积，因此与直井相比，采油指数一般可提高由于水平井能大幅度增加与油藏的接触面积，因此与直井相比，采油指数一般可提高4倍到倍到10倍，水平井对于薄油层、稠油油藏、边底水等油藏开发具有明显的优越性。所以南堡倍，水平井对于薄油层、稠油油藏、
6、边底水等油藏开发具有明显的优越性。所以南堡35-2油油田田A9m采用水平分支井进行开采。采用水平分支井进行开采。表表1、渗透率分类标准、渗透率分类标准类型类型渗透率范围渗透率范围高渗透高渗透50010-3m2中渗透中渗透5010-3m250010-3m2低渗透低渗透 一般低渗一般低渗透透1010-3m25010-3m2特低渗透特低渗透110-3m21010-3m2超低渗透超低渗透110-3m2（一）南堡（一）南堡35-2油田特征：油田特征：地质构造特征：由半背斜、复杂断快、南北斜坡带地质构造特征：由半背斜、复杂断快、南北斜坡带三种圈闭类型组成的北东走向的复式鼻状构造，圈闭三种圈闭类型组成的北东
7、走向的复式鼻状构造，圈闭 面面积积68.3km2，圈闭幅度，圈闭幅度110450m之间。之间。地层特征：地层特征：NB35-2油田主力油层发育于明化镇组下油田主力油层发育于明化镇组下段与馆陶组顶部，厚约段与馆陶组顶部，厚约500m。储层物性特征：明下段和馆陶组储层具有高孔高渗储层物性特征：明下段和馆陶组储层具有高孔高渗特性，明下段平均孔隙度为特性，明下段平均孔隙度为37.8，平均渗透率，平均渗透率1664X103 m3，馆陶组平均孔隙度为，馆陶组平均孔隙度为34.1，平均，平均渗透率渗透率965X103 m3。天然气性质：组份以天然气性质：组份以CH4为主，属于干气，平均含为主，属于干气，平均
8、含CH4量量96.76，含少量，含少量N2和和CO2，不含，不含H2S，天然气，天然气平均密度为平均密度为0.567。南堡35-2油田开发项目组7二、南堡二、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂方法的选择水平分支井防砂方法的选择（一）优质筛管防砂（一）优质筛管防砂 优点：完井工艺简单，施优点：完井工艺简单，施工时间短，成本低，不需要充工时间短，成本低，不需要充填，安全系数高，大大缩短了填，安全系数高，大大缩短了完井周期，提高了作业效率，完井周期，提高了作业效率，节省了大量的物力、财力。节省了大量的物力、财力。缺点：防砂精度不高，防缺点：防砂精度不高，防砂实效短，油井产量没有充填砂实效短，油
9、井产量没有充填方式大，裸眼完井中，筛管容方式大，裸眼完井中，筛管容易被泥沙等堵住，需增产修井易被泥沙等堵住，需增产修井。南堡35-2油田开发项目组8（二）砾石充填防砂 砾石充填技术是在裸眼井砾石充填技术是在裸眼井眼或套管中用纯粒级砂充填在眼或套管中用纯粒级砂充填在产层和生产管柱之间用以阻止产层和生产管柱之间用以阻止地层砂移动的工艺技术。它比地层砂移动的工艺技术。它比较适合于多种出砂层，适合于较适合于多种出砂层，适合于大直径生产套管并与生产筛管大直径生产套管并与生产筛管间有较大及均匀的间隙的情况间有较大及均匀的间隙的情况。砾石充填的有效性可以通过。砾石充填的有效性可以通过加大井眼直径来实现。井眼
10、直加大井眼直径来实现。井眼直径变大后流体在砾石及地层砂径变大后流体在砾石及地层砂表面的流速会显著降低，因此表面的流速会显著降低，因此可以提高防砂效果。可以提高防砂效果。二、南堡二、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂方法的选择水平分支井防砂方法的选择南堡35-2油田开发项目组9二、南堡二、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂方法的选择水平分支井防砂方法的选择 砾石充填防砂工艺可分为裸眼砾石充填和管内砾石充填。由于裸眼完井砾石充填工艺适用于产层较厚而且是单一产层的油气井，对于产层较多较薄或被其他地层分割的油气层则不太适合。由于南堡352属于重质稠油油田，油层薄，所以在A9m水平井采用管内
11、砾石充填完井。选用的防砂技术为管内砾石充填和优质筛管相结合。图（图（2）南堡35-2油田开发项目组10三、南堡三、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂井底结构设计水平分支井防砂井底结构设计1、筛管与井筒套管的配合、筛管与井筒套管的配合 在套管下入的筛管尺寸应尽量大，在套管下入的筛管尺寸应尽量大，是筛管有较大的流通面积和较强的管体是筛管有较大的流通面积和较强的管体强度，同时也希望在套管与筛管之间有强度，同时也希望在套管与筛管之间有较大的空隙，充填较厚的砾石，以对筛较大的空隙，充填较厚的砾石，以对筛管有好的保护。筛管的外径应比套管的管有好的保护。筛管的外径应比套管的内径小内径小50mm，在环空
12、中砾石层的厚度，在环空中砾石层的厚度不小于不小于20mm。在生产中套管与筛管的。在生产中套管与筛管的配合见表（配合见表（3）因为因为A9m水平分支井油层套管尺寸水平分支井油层套管尺寸为为9 5/8”（244.5mm），所以筛管尺），所以筛管尺寸为寸为4 1/2”（114.3mm）表（1）管内充填井的管柱配合套管尺寸/mm(in)筛管尺寸/mm(in)114.3(4 1/2”)52.4(2 1/16”)127(5)60.3(2 3/8”)139.7(5 1/2”)60.3(2 3/8”)168.3(6 5/8”)73(2 7/8”)177.8(7)73(2 7/8”)193.7(7 5/8”)8
13、8.9(3 1/2”)219.1(8 5/8”)101.6(4)244.5(9 5/8”)114.3(4 1/2”)273.1(10 3/4”)127(5)南堡35-2油田开发项目组11 2、筛管孔径选择、筛管孔径选择 标准的分样筛的筛孔标准的分样筛的筛孔目数与孔径关系见表（目数与孔径关系见表（5），其中，其中A9m水平分支井筛水平分支井筛管的目数为管的目数为230，所以筛，所以筛管孔径为管孔径为0.063mm（0.0025in）。）。三、南堡三、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂井底结构设计水平分支井防砂井底结构设计表（表（2）南堡35-2油田开发项目组123、砾石粒径的选择、砾石粒径
14、的选择 一定厚度的均匀砾石层可以对油气层的出砂起初步的过滤作用，并对地层岩石起到支撑作用。砾石直径太大，虽有较高的渗透性能，但过滤性能差，阻挡不住多数的岩石砂粒的溢出，太小则会降低渗透率，减少产量甚至使油井不能出油。因此合理选择砾石直径至关重要。通过大量的实验，确定了砾石直径与防砂能力、渗透性和流阻的关系，表（3）所列砾石与地层砂粒之比对流动阻力的影响。三、南堡三、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂井底结构设计水平分支井防砂井底结构设计表（3）砾石与地层砂粒之比对流动阻力的影响D50/d50流量/m3/d压力降/MPa61.3062.2361.308.51.228.52.078.51.2
15、2注：D50-充填砾石的直径中值；d50-地层砂的中径。南堡35-2油田开发项目组13 根据实验提出合理的砾石直径经验公式为：D砾=(56)*d50 （1）当砾石直径D砾是油层砂直径中值d50的56倍是，阻挡地层砂的能力高，且渗透性好。选用的优质筛管目数为选用的优质筛管目数为230目，由图（目，由图（5）得砂粒直）得砂粒直径约为径约为0.057mm，代入公，代入公式式(1)得得 D砾范围为砾范围为0.2850.342mm 所以在选用管内砾石充所以在选用管内砾石充填选用的砾石直径为填选用的砾石直径为0.2850.342mm图（图（3）三、南堡三、南堡35-2油田油田A9m水平分支井防砂井底结构设
16、计水平分支井防砂井底结构设计南堡35-2油田开发项目组14 南堡南堡35-2油田位于渤海中部海域，油田油层薄、边底水丰富、见水快、控水困油田位于渤海中部海域，油田油层薄、边底水丰富、见水快、控水困难、油井井产流体粘度大，属于高粘重质油油田。由于储层具有高孔高渗透性，储难、油井井产流体粘度大，属于高粘重质油油田。由于储层具有高孔高渗透性，储层油又为高粘度重质油，层油又为高粘度重质油，在管裸眼完井中使用优质筛管，筛管容易被泥沙等堵住，造成井底油不易抽在管裸眼完井中使用优质筛管，筛管容易被泥沙等堵住，造成井底油不易抽出，增加修井作业，因此在使用优质筛管的基础上，选用管内砾石充填防砂与优质出，增加修井作业，因此在使用优质筛管的基础上，选用管内砾石充填防砂与优质筛管相结合，克服了单独使用优质筛管的缺点，起到了更好地防砂作用。筛管相结合，克服了单独使用优质筛管的缺点，起到了更好地防砂作用。因为A9m水平分支井油层套管尺寸为9 5/8”（244.5mm），确定筛管尺寸为4 1/2”（114.3mm）。A9m水平分支井筛管的目数为230，所以筛管孔径为0.063mm（0.0025in）根据经验公式D砾=(56)*d50求得充填的砾石直径范围为0.2850.342mm四、南堡35-2油田A9m水平分支井防砂设计评价南堡35-2油田开发项目组15
