防砂完井

一般對於需要打井開採的重油儲層(尤其是油砂)來說，需要採取不同於常規油的特殊完井技術，因為這類儲層都基本分布在幾百米的垂深範圍內，儲層大部分是疏鬆性砂岩，用常規完井方法難以實現好的完井效果，因此探討面向重油油藏完井技術通常是指防砂完井技術。

基本介紹

• 中文名：防砂完井
• 外文名：sand control completion
• 實質：特殊完井技術
• 分類：割縫襯管完井、繞絲篩管完井等
• 學科：採油工程
• 適用對象：重油儲層(尤其是油砂)

防砂完井方法分類

按照目前國際上通行的分類方法，把防砂完仆分為獨市篩管防砂和礫石允填防砂兩個大類。根據儲層特徵和工藝要求，派生出很多種類型的防砂完井系列，比如割縫襯管完井、繞絲篩管完井、金屬纖維篩管完井、燒結陶瓷篩管完井、金屬氈篩管完井、管內繞絲篩管完井、管內金屬纖維篩管完井、管內燒結陶瓷篩管完井、管內金屬氈篩管完井、多孔冶金粉末防砂篩管完井、管內多孔冶金粉末防砂篩管完井、各種複合篩管完井、裸眼礫石充填完井、管內礫石充填完井等等。

(1)繞絲篩管礫石充填防砂完井技術

繞絲篩管由篩筒、接頭、扶正器和基管等部件組成，篩筒是用特殊截面的不鏽鋼絲在專用設備上採用先進工藝技術燒焊製造而成的。該技術的防砂原理是通過防砂管柱將礫石砂漿送人套管與篩管的環形空間，藉助於篩管阻擋礫石進入井筒，而礫石層則充當砂牆，成為阻擋地層出砂的可靠屏障，從而達到既保持油井高產又能控制地層出砂的目的。

這種防砂技術的優點是防砂可靠、有效期長；對油層傷害小、滲流面積大、油井採油指數高；適應強，可通過礫石防不同粒徑的地層砂。缺點是施工複雜、車組動用多、現場指揮困難；施工費用高；只能地面選擇礫石直徑、一旦防砂失敗，不易補救，打撈十分困難。

(2)割縫管防砂完井技術

割縫襯管是在管壁上利用銑刀在銑床上銑削而成，其縫寬度取決於能通過襯管的砂粒粒徑大小，因此，針對不同砂粒，可選擇不同的割縫寬度來進行防砂，從而達到防止地層出砂的目的。由於銑刀強度的限制，0.3mm以下的割縫寬度難以加工，因此割縫襯管只適用於中一粗粒徑油砂儲層。根據割縫管剖面來看，可分為平行割縫和梯形割縫，目前通常採用橫向梯形割縫結構。

這種防砂技術的優點是加工製造簡單、成本低、內徑大、打撈簡單、施工容易；缺點是縫隙尺寸易受腐蝕而變大，導致防砂效果差，流通面積相應較小，“自潔”能力較弱。

(3)裸眼膨脹管完井技術

依賴於井下測量和旋轉導向工具的進步以及完井技術的逐步成熟，裸眼膨脹管完井技術得以迅速發展，該項技術包括膨脹尾管掛完井技術和膨脹篩管完井技術。前者主要是通過投球將水泥注入然後憋壓坐掛，由於膨脹尾管取代了通常的卡瓦式尾管掛，使得注水泥與坐掛可一次完成。對於在完井過程中存在多套油水體系及泥岩夾層的情況，可以採用膨脹篩管完井技術，該技術除了類似於割縫管完井技術無需礫石充填、減少完井花費外，最主要的是能夠減小生產壓差，增大油井過流面積，並能明顯延長油氣井壽命。

(4)金屬纖維篩管防砂完井技術

金屬纖維篩管的基本結構主要由基管、保護管、內外網、不鏽鋼纖維充填層等組成。不鏽鋼纖維的作用是選擇性過濾作用，其防砂參數主要是金屬纖維的尺寸、厚度、壓縮係數等。正確選擇防砂參數是防砂成敗的關鍵。液體攜帶的大部分砂被外層金屬纖維網擋住，在篩管外形呈穩定的砂拱，地層出的砂也主要靠這個砂拱來阻擋過濾，中部的金屬纖維由於其排列是無規則的，具有一定的彈性，它叮以阻擋和大量吸附透過外網進來的砂，從而起到擋砂的作用。該方法具有施工工藝簡單、成本低廉、成功率高，抗腐蝕能力強，孔滲性好，使用壽命長，適用範圍廣等特點。

(5)多分支防砂完井技術
在含重油的砂岩儲層中，砂質顆粒具有固有的在重油中呈懸浮狀態的特徵，因此必須實施有效的防砂完井技術，確保砂質顆粒可以隨重油一起采出到地表，又能很容易地實現分離。目前多分支鑽井技術在許多重油油藏的開發項目中都得到了廣泛套用，並獲得了最大化的儲層產出。

防砂完井方法選擇

選擇方法

1．經驗分析方法

目前採用經驗方法對具體井進行防砂方法選擇仍占主導地位，綜合分析油藏地質、生產、完井等因素，借鑑實驗研究成果及油田多年防砂完井實踐經驗，形成了比較完善的防砂方法選擇體系。該方法實施起來比較簡單易行，成功的關鍵取決於工程技術人員豐富的現場經驗。

2．防砂方法評價模型

1)綜合模糊評判

對現有的各種防砂方法的適應性進行歸納分析，建立防砂方法適應條件知識資料庫，作為綜合模糊評判模型的基本依據。根據專家經驗和實踐經驗，建立各因素的權重係數資料庫，表達各因素在防砂方法優選中的重要程度。引入隸屬係數和隸屬度計算各防砂方法對井的適應性，最後可得到各種防砂方法的評判因子，根據評判因子優詵出防砂方法。

技術評判指標的計算步驟：

①讀取選定井對應於全部因素的基礎數據，利用隸屬函式計算具體井數對各個因素的全部模糊集合的隸屬度；

②讀取防砂方法適應條件知識資料庫，獲取全部防砂工藝對全部因素的適應模糊的標識；

③利用隸屬函式計算給定井的數據對各適應模糊集合的隸屬度；

④考慮各因素的權重係數計算綜合評判指標。綜合評判指標中，評判係數越大表示對應的防砂方法對給定的井技術上越可行。選出前若干種評判係數較大的防砂方法後可以繼續對其進行相對經濟對比，從而優選出技術上和經濟上都最優的防砂方法。　

2)人工神經網路技術

目前套用最廣泛的人工神經網路是反向傳播(B-P)網路，利用若干防砂方法選擇正確範例作為樣本輸入網路，對網路進行學習訓練，訓練結果保存在各結點的權係數和閾值上。向網路輸入待識別的防砂井的基本參數進行識別計算，輸出向量中最大元素對應的防砂方法應該是最優的防砂方法。因此，輸出結點數等於所有備選防砂方法的總數。

選擇原則

①立足於先期防砂。根據油藏地質和試采資料，結合出砂預測，一旦判定地層出砂，立足於先期防砂完井。

②結合油藏地質特徵，綜合考慮工藝、技術條件和防砂費用，選擇最優的防砂方法。

③立足於保護油層，減少傷害，又保持油井獲得最大產能為目標，進行方法優選。

考慮的因素

防砂方法決策需考慮的因素主要有完井類型、完井井段長度、井身狀況、油層物性、油藏流體物性、產能損失、成本費用。