防砂完井

防砂完井选择方法

1．经验分析方法

目前采用经验方法对具体井进行防砂方法选择仍占主导地位，综合分析油藏地质、生产、完井等因素，借鉴实验研究成果及油田多年防砂完井实践经验，形成了比较完善的防砂方法选择体系。该方法实施起来比较简单易行，成功的关键取决于工程技术人员丰富的现场经验。

2．防砂方法评价模型

1)综合模糊评判

对现有的各种防砂方法的适应性进行归纳分析，建立防砂方法适应条件知识数据库，作为综合模糊评判模型的基本依据。根据专家经验和实践经验，建立各因素的权重系数数据库，表达各因素在防砂方法优选中的重要程度。引入隶属系数和隶属度计算各防砂方法对井的适应性，最后可得到各种防砂方法的评判因子，根据评判因子优诜出防砂方法。

技术评判指标的计算步骤：

①读取选定井对应于全部因素的基础数据，利用隶属函数计算具体井数对各个因素的全部模糊集合的隶属度；

②读取防砂方法适应条件知识数据库，获取全部防砂工艺对全部因素的适应模糊的标识；

③利用隶属函数计算给定井的数据对各适应模糊集合的隶属度；

④考虑各因素的权重系数计算综合评判指标。综合评判指标中，评判系数越大表示对应的防砂方法对给定的井技术上越可行。选出前若干种评判系数较大的防砂方法后可以继续对其进行相对经济对比，从而优选出技术上和经济上都最优的防砂方法。　

2)人工神经网络技术

目前应用最广泛的人工神经网络是反向传播(B-P)网络，利用若干防砂方法选择正确范例作为样本输入网络，对网络进行学习训练，训练结果保存在各结点的权系数和阈值上。向网络输入待识别的防砂井的基本参数进行识别计算，输出向量中最大元素对应的防砂方法应该是最优的防砂方法。因此，输出结点数等于所有备选防砂方法的总数。

防砂完井选择原则

①立足于先期防砂。根据油藏地质和试采资料，结合出砂预测，一旦判定地层出砂，立足于先期防砂完井。

②结合油藏地质特征，综合考虑工艺、技术条件和防砂费用，选择最优的防砂方法。

③立足于保护油层，减少伤害，又保持油井获得最大产能为目标，进行方法优选。

防砂完井考虑的因素

防砂方法决策需考虑的因素主要有完井类型、完井井段长度、井身状况、油层物性、油藏流体物性、产能损失、成本费用。 2100433B

按照目前国际上通行的分类方法，把防砂完仆分为独市筛管防砂和砾石允填防砂两个大类。根据储层特征和工艺要求，派生出很多种类型的防砂完井系列，比如割缝衬管完井、绕丝筛管完井、金属纤维筛管完井、烧结陶瓷筛管完井、金属毡筛管完井、管内绕丝筛管完井、管内金属纤维筛管完井、管内烧结陶瓷筛管完井、管内金属毡筛管完井、多孔冶金粉末防砂筛管完井、管内多孔冶金粉末防砂筛管完井、各种复合筛管完井、裸眼砾石充填完井、管内砾石充填完井等等。

(1)绕丝筛管砾石充填防砂完井技术

绕丝筛管由筛筒、接头、扶正器和基管等部件组成，筛筒是用特殊截面的不锈钢丝在专用设备上采用先进工艺技术烧焊制造而成的。该技术的防砂原理是通过防砂管柱将砾石砂浆送人套管与筛管的环形空间，借助于筛管阻挡砾石进入井筒，而砾石层则充当砂墙，成为阻挡地层出砂的可靠屏障，从而达到既保持油井高产又能控制地层出砂的目的。

这种防砂技术的优点是防砂可靠、有效期长；对油层伤害小、渗流面积大、油井采油指数高；适应强，可通过砾石防不同粒径的地层砂。缺点是施工复杂、车组动用多、现场指挥困难；施工费用高；只能地面选择砾石直径、一旦防砂失败，不易补救，打捞十分困难。

(2)割缝管防砂完井技术

割缝衬管是在管壁上利用铣刀在铣床上铣削而成，其缝宽度取决于能通过衬管的砂粒粒径大小，因此，针对不同砂粒，可选择不同的割缝宽度来进行防砂，从而达到防止地层出砂的目的。由于铣刀强度的限制，0.3mm以下的割缝宽度难以加工，因此割缝衬管只适用于中一粗粒径油砂储层。根据割缝管剖面来看，可分为平行割缝和梯形割缝，目前通常采用横向梯形割缝结构。

这种防砂技术的优点是加工制造简单、成本低、内径大、打捞简单、施工容易；缺点是缝隙尺寸易受腐蚀而变大，导致防砂效果差，流通面积相应较小，“自洁”能力较弱。

(3)裸眼膨胀管完井技术

依赖于井下测量和旋转导向工具的进步以及完井技术的逐步成熟，裸眼膨胀管完井技术得以迅速发展，该项技术包括膨胀尾管挂完井技术和膨胀筛管完井技术。前者主要是通过投球将水泥注入然后憋压坐挂，由于膨胀尾管取代了通常的卡瓦式尾管挂，使得注水泥与坐挂可一次完成。对于在完井过程中存在多套油水体系及泥岩夹层的情况，可以采用膨胀筛管完井技术，该技术除了类似于割缝管完井技术无需砾石充填、减少完井花费外，最主要的是能够减小生产压差，增大油井过流面积，并能明显延长油气井寿命。

(4)金属纤维筛管防砂完井技术

金属纤维筛管的基本结构主要由基管、保护管、内外网、不锈钢纤维充填层等组成。不锈钢纤维的作用是选择性过滤作用，其防砂参数主要是金属纤维的尺寸、厚度、压缩系数等。正确选择防砂参数是防砂成败的关键。液体携带的大部分砂被外层金属纤维网挡住，在筛管外形呈稳定的砂拱，地层出的砂也主要靠这个砂拱来阻挡过滤，中部的金属纤维由于其排列是无规则的，具有一定的弹性，它叮以阻挡和大量吸附透过外网进来的砂，从而起到挡砂的作用。该方法具有施工工艺简单、成本低廉、成功率高，抗腐蚀能力强，孔渗性好，使用寿命长，适用范围广等特点。

(5)多分支防砂完井技术

在含重油的砂岩储层中，砂质颗粒具有固有的在重油中呈悬浮状态的特征，因此必须实施有效的防砂完井技术，确保砂质颗粒可以随重油一起采出到地表，又能很容易地实现分离。目前多分支钻井技术在许多重油油藏的开发项目中都得到了广泛应用，并获得了最大化的储层产出。

砾石充填完井，在衬管和井壁之间充填一定尺寸和数量的砾石的完井方法。在进行裸眼井下砾石充填时，有时砾石未完全充填完，井眼就发生坍塌。故水平井的防砂，多采用预充填砾石筛管，金属纤维筛管完井。迄今，水平井段砾石充填技术仍未过关。

下面不同种类的完井方法提供了各种不同有效程度地控制油层的完井方式。这其中一些是基本的，一些是复杂的。完井方法的选择必须符合生产限制条件和储层特性。完井方式也要依据岩石强度、堵水堵气要求、预期流动率、完井寿命、页岩的活动性和稳定性、颗粒排序和纹理的影响。

井筒稳定是主要的考虑因素。对于夹层形式，砾石充填挤压成型并且稳定砾石。对于颗粒排序良好的非夹层形式，如果不考虑完井寿命，或者油井正在以高流动率生产，一般考虑非砾石充填完井就足够了。

现今可以选择的胶结地层的完井方式如下：

裸眼完井

裸眼完井用于油井生产时不会坍塌的稳定胶结地层。此时应对水锥进和气锥进的趋势进行认真研究，因为这种完井设计允许无预防性的意料之外产生的水或气的阻断。

预钻或割缝衬管完井

当考虑井筒稳定性或者需要考虑出砂的时候，我们一般用割缝衬管。割缝衬管或者带眼衬管直接放在裸眼里或者悬挂在生产套管上。另外，如果地层构造中有反应性页岩，衬管是一种合适的防止井眼脱落或者坍塌的选择。

在固结地层结构中，预钻衬管通常代替割缝衬管使用。预钻或割缝衬管完井。只有在预期没有增产并且不用考虑不包括有害的诸如水或气的流体的时候，可以考虑用预钻或割缝衬管完井。

裸眼筛管带管外封隔器完井

套管封隔器通常用于在无水泥封固的裸眼完井中的不同流体类型或者压力之间形成一个有效的环形密封。当区域需要隔离时，这种完井方式相比衬管完井是一种改进。套管封隔器涨封后密封井眼内径，作为衬管整体的一部分使用。可以用水，泥浆或水泥使其膨胀。当正常膨胀的时候，分割器可以提供一个有效的密封环境用于选择性生产，增产或者其它的注水目的。套管封隔器一般与割缝衬管，筛管，预钻筛管或衬管和滑动套筒配合使用。

射孔完井

套管井眼完井定义是在生产层位中衬管或套管被封固来代替射孔封堵。与其它完井方式相比，套管井眼完井方式对井眼的控制和储层的操控程度最高。由于在自然压裂形式下可能存在水泥入侵，套管井眼完井方式一开始时被用于非自然压裂储层。套管井眼完井对于水平井来说可以减少钻井过程中的锥进问题。射孔可以选择性地阻止不需要的流体流入。

预钻衬管和裸眼筛管完井

裸眼筛管完井一般用于需要进行防砂的非固结地层。筛管不需要进行砾石充填来阻止地层砂进入流体中。如果存在不需要的流体，这种完井方式可以结合套管封隔器施工。独立筛管完井可以预充填。预充填筛管实际上是模块化的砾石充填因为有树脂涂敷砾石或者松散砂充填在它们周围来阻止砂通道的形成。如果在水平井中不需要砾石充填那么预充填筛管完井是一种合适的方式。但是，储层要求相对干净，同时地层砂要求非常一致，最好没有细沙粒和平均体积流动率。

裸眼筛管完井

裸眼筛管完井由于在预射孔衬管内工作所以提高了筛管的位置度。这项技术主要用于由于反应性页岩的存在造成的井眼不稳定有防砂要求的疏松岩石。

裸眼筛管砾石充填完井

裸眼筛管砾石充填完井是在筛管和裸眼之间形成砾石充填层。这种完井方式的优点是可维持生产率和完井寿命相比于独立筛管完井。一次成功的水平井砾石充填完井要求井眼干净、稳定并且没有损坏以放置砾石充填筛管。之前滑进井眼中或者在砾石充填的过程中滑入井眼中的反应性页岩是裸眼筛管砾石充填完井的主要阻碍。不稳定的脏井眼会污染砾石，引起油井生产率下降如果储层结构是稳定的，完井过程中不需要考虑防砂，则可以选用预钻衬管裸眼完井方式。

一般来讲，衬管可以在钻井过程中或者钻井完成之后安装。从长远考虑，想检测以后生产过程中的出砂量，那就需要安装预钻衬管。进一步讲，可能出现的水锥进或气锥进问题应该被考虑，如果没有这些问题的话，则推荐用裸眼完井。除了精确地生产控制，如果需要隔离油井中的特殊区域，那么应该用到套管或者尾管，注水泥固井射孔完井。

除了这些完井方式，也可以应用预钻衬管或者割缝衬管配合套管封隔器完井方式。如果考虑储层结构的不稳定，那么首先要考虑是否需要防砂。如果不需要防砂，在钻水平井的过程中需要安装衬管。如果生产过程中存在出砂问题，就需要检查一下地层分布。除去包括油井工作时间、油井生产率、可能存在的水锥进或者气锥进的额外考虑，这里还有三种基本的完井方式：裸眼筛管完井；预钻衬管裸眼完井和独立筛管裸眼筛管砾石充填完井。

裸眼筛管砾石充填完井是近几年发展非常迅速的一项新技术，目前裸眼筛管砾石充填完井综合评价效果最好，优点主要体现为：

①砾石层厚，挡砂效果好。能有效地阻挡底层砂进入井筒，并且挡砂的同时可以避免机械筛管被地层砂堵塞。

②管外充填形成的砾石层渗透率远高于地层原始渗透率，能够获得较低的防砂完井表皮，提高水平井产量。

③射孔炮眼及与筛管环形空间形成较好的砾石充填层，有利于水平井入流剖面均匀，对防止锥进有一定作用。

④防砂有效期长，综合防砂效果好。