高效安全防砂濾砂管的研制與應(yīng)用

姜 濤，侯洪濤，滕學(xué)偉，李積祥，段志剛

（中國石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營 257237）

機(jī)械防砂主要包括壓裂（充填）防砂[1-4]、濾砂管防砂[5，6]，是勝利油田疏松砂巖油藏油井主要的防砂方式之一。面對(duì)低油價(jià)的新形勢(shì)，采用壓裂防砂或充填防砂費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)效益差。濾砂管防砂由于投入費(fèi)用低、防砂效果好，得到越來越多的應(yīng)用。采用常規(guī)樹脂濾砂管防砂是其中的濾砂管防砂之一，在高泥質(zhì)大斜度井逐步成熟推廣。在應(yīng)用過程中，主要存在以下三個(gè)問題：一是部分樹脂濾砂管無外保護(hù)套，濾砂管在大斜度井下入過程中易破損，導(dǎo)致防砂失效；二是部分井防砂后產(chǎn)液量低，無法滿足提液要求，分析認(rèn)為由于儲(chǔ)層泥質(zhì)含量高，部分樹脂濾砂管采用側(cè)流孔外保護(hù)套，其滲流面積小，導(dǎo)致泥質(zhì)堵塞外保護(hù)套；三是樹脂濾砂管防砂失效的井，解剖濾砂管本體受不規(guī)則的擠壓導(dǎo)致變形，地層砂大量進(jìn)入濾砂管內(nèi)，導(dǎo)致防砂失效。有必要研制一種高效安全防砂濾砂管，增強(qiáng)濾砂管的滲流能力，滿足油藏需要的產(chǎn)液量，在部分濾砂管受擠壓變形情況下不影響防砂效果，不會(huì)造成防砂失效，延長防砂的有效期。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高效安全防砂濾砂管由上接頭、防砂層基管、內(nèi)安全防砂過濾網(wǎng)、外過濾層、內(nèi)過濾層、內(nèi)封隔管、外保護(hù)套等組成（見圖1）。

圖1 高效安全防砂濾砂管結(jié)構(gòu)示意圖

上接頭與防砂層基管螺紋連接，防砂層基管上部為盲管，下部均勻螺旋布有圓形打孔孔眼，防砂層基管的下部外邊包覆由0.3～0.6 mm 石英砂和酚醛樹脂按比例固結(jié)形成的外過濾層和0.4～0.8 mm 石英砂和酚醛樹脂按比例固結(jié)形成的內(nèi)過濾層組成的復(fù)合過濾層。復(fù)合過濾層外邊套有均勻螺旋布有圓形打孔孔眼的外保護(hù)套。外保護(hù)套兩端與防砂層基管的兩端焊接。防砂層基管內(nèi)側(cè)由內(nèi)安全防砂過濾網(wǎng)和內(nèi)封隔管組成內(nèi)安全防砂過濾結(jié)構(gòu)。內(nèi)封隔管與防砂層基管螺紋連接，內(nèi)封隔管上部螺旋布有圓形孔眼，下部為盲管。孔眼外邊包覆兩層由不銹鋼構(gòu)成的內(nèi)安全防砂過濾網(wǎng)。內(nèi)安全防砂過濾結(jié)構(gòu)兩端與防砂層基管螺紋連接。

1.2 制備方法

在油管短節(jié)下部螺旋布有圓形孔眼。油管兩端均有內(nèi)螺紋、外螺紋。將帶有打孔孔眼的油管短節(jié)裝入特制模具中，分別將0.3～0.6 mm 石英砂和酚醛樹脂按質(zhì)量份（15～28）：1 比例均勻混合、0.4～0.8 mm 石英砂和酚醛樹脂按質(zhì)量份（12～20）：1 比例均勻混合，裝入特制模具中，固化成型外過濾層和內(nèi)過濾層，脫模后取出，形成滲透性較強(qiáng)的復(fù)合過濾層。將外徑小的油管短節(jié)上端螺旋布有圓形孔眼?？籽弁膺叞矁蓪硬讳P鋼構(gòu)成的安全防砂過濾網(wǎng)。內(nèi)安全防砂過濾結(jié)構(gòu)兩端與防砂層基管螺紋連接。將螺旋分布圓形孔眼的外保護(hù)套套在濾體上，外保護(hù)套兩端與防砂層基管的兩端焊接。

1.3 工作原理

高效安全防砂濾砂管通過地面工具預(yù)制加工，防砂時(shí)將濾砂管連接好，配套使用絲堵、倒扣接頭、扶正器、封隔器等工具，利用油管將濾砂管下至油層射孔部位，要求上下覆蓋油層1.5～2.5 m。通過投球、油管打壓，封隔器實(shí)現(xiàn)座封、丟手，達(dá)到懸掛濾砂管防砂的目的。油井開井生產(chǎn)時(shí)，流體經(jīng)過外保護(hù)套、外過濾層、內(nèi)過濾層、防砂層基管的孔眼后，通過兩層不銹鋼金屬網(wǎng)進(jìn)入上部帶有圓形孔眼的內(nèi)封隔管。實(shí)現(xiàn)高效安全防砂。

1.4 技術(shù)參數(shù)

（1）外過濾層、內(nèi)過濾層擋砂精度≥0.07 mm 地層砂粒，內(nèi)安全防砂過濾網(wǎng)擋砂精度≥0.15 mm 地層砂粒。

（2）對(duì)于139.7 mm 套管，基管外徑73 mm，內(nèi)封隔管外徑48 mm，外保護(hù)套最大外徑108 mm，對(duì)于177.8 mm套管，基管外徑89 mm，內(nèi)封隔管外徑60.3 mm，外保護(hù)套最大外徑133 mm。

（3）擋砂精度可根據(jù)地層出砂的粒徑適當(dāng)調(diào)整。

2 濾砂管優(yōu)點(diǎn)

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本次研制的高效安全防砂濾砂管具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）濾砂管外保護(hù)套上設(shè)有圓形的打孔孔眼，與帶有側(cè)流孔眼的外保套相比，滲流面積大，液流阻力小，滲透性強(qiáng)。此外，外保護(hù)套的抗拉、抗扭、抗擠強(qiáng)度高，能夠有效保護(hù)過濾層。

（2）復(fù)合過濾層由0.3～0.6 mm 石英砂和酚醛樹脂按質(zhì)量份（15～28）：1 比例固結(jié)形成的外過濾層和0.4～0.8 mm 石英砂和酚醛樹脂按質(zhì)量份（12～20）：1 比例固結(jié)形成的內(nèi)過濾層組成。流體在經(jīng)過外過濾層后，進(jìn)入內(nèi)過濾層時(shí)流速不會(huì)降低，提高了滲流能力。

（3）增加了內(nèi)安全防砂過濾結(jié)構(gòu)。流體經(jīng)過外保護(hù)套、外過濾層、內(nèi)過濾層、防砂層基管的孔眼后，通過兩層不銹鋼金屬網(wǎng)進(jìn)入上部帶有圓形孔眼的內(nèi)封隔管。內(nèi)封隔管上部帶有孔眼，下部為盲管；防砂層基管上部為盲管，下部帶有孔眼。當(dāng)因油層局部出液不均勻造成過濾層穿孔或有裂紋時(shí)，地層砂進(jìn)入內(nèi)封隔管與防砂層基管的環(huán)空，并不會(huì)造成整個(gè)防砂工藝的失效，實(shí)現(xiàn)了高效安全防砂，延長了防砂有效期。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2020 年以來，該濾砂管在樁西采油廠共應(yīng)用16井次，有效15 井次，防砂成功率93.8%。措施后平均單井日產(chǎn)液34.8 m3，與充填防砂相比，增液幅度10.6%，單井節(jié)約費(fèi)用14 萬元。

4 結(jié)論

（1）高效安全防砂濾砂管針對(duì)常規(guī)樹脂濾下井易破損、防砂后易堵塞、防砂有效期短的問題，改進(jìn)了原有濾砂管的結(jié)構(gòu)，濾砂管外保護(hù)套設(shè)有圓形打孔孔眼，采用兩種規(guī)格石英砂和酚醛樹脂按照一定比例膠結(jié)構(gòu)成復(fù)合過濾層，增加內(nèi)安全防砂過濾結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高效安全防砂。

（2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，新型防砂濾砂管提高了油井的產(chǎn)液量，降低了作業(yè)費(fèi)用，具有較好的推廣應(yīng)用前景。