(精选)关于射孔防砂技术研究.doc

关于射孔防砂技术的研究摘要：关键词:出砂、防砂问题是疏松砂岩汕气层开发过程中永恒的主题如何提高防砂效果已成为高 效开发砂岩汕气藏不可冋避的课题射孔防砂技术是近儿年发展起來的新的汕气井防砂技术, 该技术克服了砾石充填等先期防砂技术的缺点,具有成本低、高效、可分层防砂等优点不 仅可应用于先期防砂，还可应川于修复井后期防砂，很冇发展前景射孔防砂的防砂机理是增 大过流面积和人工高渗透层挡砂具体储层的临界流速，汕井出砂率，挡砂层的挡砂率是该技 术的成功核心文中对此进行了研究并给出了计算公式，同时在牛产实践中得到了应用疏松砂岩；油井出砂；射孔与防砂；临界流速；出砂率；防砂率出砂、防砂是砂岩汕气层开发过程中永恒的主题特别是在近海和海上汕气田中几乎成 为能否获得最大经济效益的关键问题对于冇较高商业价值的砂岩油气出基木上都存在出 砂、防砂问题在注水开发的高效砂岩油气层中的出砂问题已占85 %以上因此如何提高 防砂效果已成为砂岩油气层高效开发不可回避的课题实践证明，対于疏松砂岩油气层先期 防砂效果和经济效益高于后期防砂，特别是海上油气田更是如此因此先期防砂工艺已成为 海上汕气田防砂的主要选择遗憾的是目前先期防砂匸艺虽然有砾石充填、膨胀封隔器、膨 胀筛管等工艺，但这些技术都存在着一些共同的缺点。

例如,施工难度人、成功率较低、成本 较高、无法分层防砂和失效后几乎不可修复等，大大阻碍了它的发展和推广近年发展起来 的射孔防砂技术则可完全克服以上几种先期防砂技术的缺点可望在先期防砂工艺中获得应 用及推广并且该技术还可以应用于后期汕井修复防砂中，具防砂领域的广阔和灵活性更是 其它防砂技术无法相比的一、 射孔防砂的防砂机理1. 射孔防砂技术关键应用超高压的聚能射孔弹射开套管和地层，在井眼近地层形成微裂缝，同时应用推进剂把 防砂材料（金属棉球）压入地层微裂缝和射孔眼,形成高渗透挡砂层因此复合射孔有两个功 能:其一是射开套管和油层，其二是输送防砂材料丁地层裂缝和射孔孔眼充填并压实为达到 上述功能，首先必须解决射孔弹与推进剂Z间的十扰问题我们常川推进剂的延时起爆來解 决；实践证明，延时200〜300ms ,和推进剂的输送防砂充填剂的时间为150〜250ms ,则可 较完美地解决该问题2. 防砂机理该技术之所以能防砂，英主要有二:首先是应用大口径、高密集射孔來增大油气过流血积, 以降低液流对砂粒拖曳力，使其液流速度低于出砂的临界值（若因产量耍求也町鬲于此临界 值）因此射孔防砂技术中常采用高密集射孔达4（）孑L/m或更高，其次是应用于高渗透挡砂 层形成架桥挡砂。

该挡砂层的渗透率可达3〜10 Mm2，扌当砂粒径可达0. 08 mmo二、 基础技术参数射孔防砂是一个系统工程，必须根据具体汕气III的储层物理性为研究对象,找出它的岀砂 规律，才能制定出有效的防砂方法笔者认为以下几个基木参数是我们在防砂中必须认真考 虑的1 •临界流速Ac储层中流体速度人于门限流速时，汕井开始出砂,此时出砂为充填砂在工程上这种出砂 是允许的,也是必须的当牛产压差增大,出砂量会逐渐增人当产量达到某一临界值时，会引 起岩石骨架变形破坏，则油井出砂量剧增，我们称此吋流速为临界流速VC,此吋产量为临界产 量通过对E.巧jaer等人的研究结果〔门〜⑷,应用耦合理论和实验得出以下孔眼末端稳定的临 界条件是：,, ,4mkryc=k— （1）“（）式中:c = c（）（DSnt ⑵k —渗透率,M m2;①一孔隙度,%;C、co —储层当前、原始胶结强度；S —含水率,％;n —岩石水化系数；t —汕井主产月数，月；k —实验系数异一射孔孔眼半径,DK临界流速Vc与临界产量Qc关系为：2 = NDV（. 0）式中：N —射孔孔数;D —孔眼面积,n? o2. 油井含砂率RR = RCQ ⑷Rc —汕井允许岀砂率（常为（）• 03 %左右）;a、q —油井临界产量和实际产量；m —实验系数（0.4〜1） o3・防砂率rR m 色-1r = l ——= l-/?/C 7 （5）Rc显然,若射孔后油井的预计产量为Q临界产量为Qc,在加=1时,油井牛:产时防砂率2 0, 则油井射孔防砂无需进行防砂材料的充填。

若油井预计产量Q大于临界产量次,则必须进行 复合射孔，即射孔时必须充填防砂材料于射孔孔眼内，以形成挡砂层防砂4.挡砂层的挡砂率r0若采用金属棉球充填，所形成的挡砂层应符合下列实验公式：⑹式中：①，bi —实验统计|叫归系数；P 一射孔时推进剂的推力(0. 5〜0. 8 GPa); d —地层出砂的中粒直径,mm ;ds —金属棉的丝径(10〜100 u m);〃一流体粘度由式(5)和式(6)可得:心n r ⑺即可保证油气井在预定产量下冇效防砂三、 实例分析某井井深2460 m ,油层位置1 480〜1 530m,油层套管直径139.7 mm，壁厚7. 72 mm，地 层为孔隙、接触式胶结，砂岩粒度分选系数1.51〜1.65,中值为0. 13〜0. 18 mm,渗透率1. 12 U m2，孔隙度为31. 2 %，泥质含量8. 66 % ,蒙脱石占49. 1 %〜67. 5 %，变异系数0. 74该地 层为严重出砂,2()03年5刀应用复合射孔防砂技术，其射孔参数选择为汛深:3()()〜350 mm汛 密:4()孑L/m湘位角：120° ;选缝宽度:2 mm;控制峰压:10() MPa ;fk挡方式:清水加井口阀门 控制;运输与起爆方式:电缆、电点火。

施工后生产井口含砂小于0. 02 %，平均tl产油28 m3，是邻近未釆用复合射孔防砂技术井 产量的2. 6倍四、 结论(1) 射孔防砂技术是把射孔与防砂技术冇机结合，该技术施工方便、成功率高、成本低2) 该技术为系统工程，其临界流速、防砂率和防砂层的挡砂率等参数的研究和实验选取 的置信度，是决定该技术防砂效果的关键3) 该技术既门J用于先期防砂，又町用于老井修复后期防砂和分层防砂，其应用范围很广, 是一种很有前途的防砂技术4) 应用该技术时其射孔密度都在每米40孔以上，若采用常规汕井水泥固井，则对套管 和水泥环破坏严重，建议采用SWPI研究的高塑防裂水泥固井技术，可以有效防止套管和水泥 环的过度破坏参考文献[1 1 Koojiman A P・ Large ・ scale laboratory sand productiontest ・ SPE 24798.[2 ] Solanki S. and Mctwally M. Heavy oil reserv - oirmccha2nism ,Lindbergh and Frog Lake fields ,Alberta Part II:Geomechanical Evaluation. SPE 30249.[3 1 王秉帧，秦成.防砂射孔新技术卩].测井与射孔,2004(1).[4 1 薛世峰，仝兴华.地下流固耦合理论的研究进展及应用卩].石汕人学学报,200() ,24(2) :109- 114.。