防砂篩管是為了解決油氣井開發(fā)中油氣井出砂問題和水平井組不射孔開發(fā)問題而研發(fā)的產品。目前常用的防砂篩管有:激光割縫防砂篩管、打孔篩管、金屬棉防砂篩管、TBS防砂篩管、螺旋篩管、V縫自潔防砂篩管以及彈性防砂篩管等
與目前國內外水平井使用的完井方式相比,各油田水平井產要是以篩管、打孔襯管、射孔三種完井方式為主。由于絕大多數水平井是砂巖油藏和稠油油藏,稠油防砂問題是水平井開發(fā)的主要矛盾之一,因此以篩管完井占主導地位。
用于防砂完井防砂的篩管主要有:
金屬棉篩管、TBS篩管割縫篩管、彈性篩管、螺旋篩管、V縫自潔防砂篩管。
一、篩管防砂完井的發(fā)展歷程及性能評價:
1、1996年以前
防砂完井技術試驗階段,主要以金屬棉篩管完井防砂為主。
金屬棉篩管防砂完井后井眼尺寸小,不利于注汽熱采、采油生產和后期作業(yè)。防砂材料強度不足、不均勻,容易堵塞和損壞(擊穿)。
2、1996~2002年間
開發(fā)并應用了TBS篩管。TBS篩管是以打孔套管為基管,將金屬纖維過濾單元燒結在基管上,單層管結構,內徑大,可防細砂,解決了金屬棉篩管內徑小、堵塞和強度低的問題。
TBS篩管存在問題:過濾單元易脫落、加工工藝性差。
3、2002年以后
由于機械加工工藝的進步,割縫篩管加工成本降低,近幾年來在遼河油田應用的最多,主要適用于粗砂、分選性好的油藏。
存在問題:不能防止細砂,縫隙易沖蝕變大、縫型為單一直縫抗壓強度低。
4、2005年以后
割縫篩管防砂完井技術推廣應用階段和彈性篩管現場試驗階段。
高強度彈性篩管進入現場,顯示出明顯的優(yōu)勢。
解決了TBS過濾單元脫落的問題,防砂材料采用彈性金屬纖維,滲透性能好,抗堵塞性能高,擴大了防砂范圍。
目前水平井最主要的防砂完井篩管是彈性篩管和割縫篩管。
目前水平井篩管完井方式主要有兩種:
A、95/8″套管內懸掛7″篩管。
B、7″套管下接7″篩管,上部固井。
二、完井篩管多樣化技術
1、割縫篩管
割縫篩管是在套管或油管管體上切割出細縫,將地層砂擋在篩管之外實現防砂,其結構簡單、成本低,可用于水平井等彎曲井眼的完井和防砂,但存在如下問題:
1、受加工工藝影響,不能加工成梯縫,自潔能力差。適應于泥質含量較少的水平井防砂完井。
2、縫寬最小可以加工到0.20mm,如果小于0.20mm,滲流能力會受到影響。通常設計縫寬0.3mm~0.4mm,主要適用于粒度中值較大的砂巖地層。
3、過流面積為管體表面積的1.1%~2.7%,如果割縫數量增多,會降低管體的強度。
4、由于割縫后存在應力集中,整體強度低,不適應于深井應用。
割縫篩管相片及技術指標:
1、強度:抗壓強度為套管45.6%;
2、過流面積:管體表面的1%~2.7%;
3、高溫腐蝕:350 ℃時PH 2~12;
4、防砂粒徑:0.2mm以上,分選性要求高;
5、篩管尺寸:外徑Φ177.8mm,內徑Φ159.42mm,便于施工作業(yè);
2、彈性篩管
高強度彈性篩管以單層厚壁API 標準套管做基管,將防砂過濾單元通過焊接安裝到基管的階梯孔里,形成單層管的整體防砂結構。特殊彈性纖維防砂材料具有自我解堵的能力,防砂粒徑可以根據需要調整,能夠防住較細的地層砂,最小可以防到0.1mm,篩管整體強度高,防砂效果好。
彈性篩管相片及技術指標:
1、強度:拉力80t完好;彎曲22°完好;扭轉130°/m焊口完好;抗壓強度為套管90 %;過濾單元抗壓強度40MPa。
2、過流面積:管體表面的6%。
3、高溫腐蝕:350 ℃時PH 2-12。
4、防砂粒徑:0.1mm以上,立體網狀可調,不易堵,分選性要求低。
5、篩管尺寸:外徑Φ177.8mm,內徑Φ159.42mm,便于施工作業(yè)。
3、燒結濾網篩管
它由基管、保護套和過濾層組成,過濾層由燒結濾網構成,過流面積大、強度高,耐腐蝕和防堵能力強。
1、過濾層采用不同目數的多層不銹鋼金屬篩網高溫燒結而成,真空燒結工藝強度高。
2、過濾層多層控制,擋砂精度高
3、擋砂控制層采用特殊網線編制型式,具有不易堵塞、抗變形能力強的特點。
燒結濾網篩管相片及技術指標:
1、強度:打孔套管做基管,整體強度為套管的95%,
2、過流面積:管體表面的20%,滲透率:>60μm2
3、高溫腐蝕:350 ℃時PH 2-12。
4、防砂粒徑:0.1mm以上,特殊網線編制不易堵塞、抗變形能力強
5、篩管尺寸:外徑Φ184mm,相對較大;內徑Φ147.09mm,相對較小
4、螺旋篩管
其基本結構與燒結網式篩管相似,但保護套采用拉伸沖壓并螺旋布置的立體縫隙,油井產液從立體縫隙繞流進入篩管,可以有效避免流體對過濾層的直接沖蝕破壞,延長篩管的使用壽命,適用于高液量含砂生產井。
螺旋篩管相片及技術指標:
1、強度:打孔套管,強度為套管的95%
2、過流面積:管體表面的10%
3、高溫腐蝕:350 ℃時PH 2-12。
4、防砂粒徑:0.1mm以上,特殊網線編制具有不易堵塞、抗變形能力強
5、篩管尺寸:外徑Φ188mm,相對較大;內徑Φ147.09mm,相對較小
5、V縫自潔防砂篩管
通過在基管上銑出矩形槽,將一組有一定錐度的不銹鋼濾片焊接在矩形槽內,形成一組梯形縫隙,具有自潔功能。適用于低滲、泥質含量高、細粉砂油藏。
V縫自潔防砂篩管相片及技術指標:
1、強度:打孔套管做基管,強度為套管的90%,過濾單元,抗內壓:25MPa,抗外壓:38MPa。
2、過流面積:管體表面的13%。
3、高溫腐蝕:350 ℃時PH 2-12。
4、防砂粒徑:0.05mm以上, V縫自潔。
5、篩管尺寸:外徑Φ177.8mm,內徑Φ159.42mm,便于施工作業(yè)。