油田防砂筛管工艺技术

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[摘 要]出砂是油田开发中伴随的现象，机械防砂是延缓油井出砂的重要手段。近年来机械防砂技术经历几次变化，在各油田的应用中也有优劣，实践表明油田防砂筛管技术具有良好的保护套管和防砂效果，为稠油、超稠油油藏出砂井正常生产创造安全、可靠的工作条件，具有良好的应用前景。

[关键词]出砂；防砂；筛管

中图分类号：TE144 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0063-01

前言

防砂筛管是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井组不射孔开发问题而研发的产品。常见的防砂筛管有激光割缝防砂筛管、打孔筛管、金属棉防砂筛管、TBS防砂筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管以及弹性防砂筛管等。国内油藏多进入开发中后期，出砂相对较重，不出砂的油田也开始逐步出砂，特别稠油油藏，更易出砂。

1 防砂筛管的演化

1.1 金属棉筛管

在九十年代周期前，防砂完井技术试验阶段 ，主要以金属棉筛管完井防砂为主。金属棉筛管防砂完井后井眼尺寸小，不利于注汽热采、采油生产和后期作业。防砂材料强度不足、不均匀，容易堵塞和损坏（击穿）。

1.2 TBS筛管

九十年代后期，给你技术人员开发研制了TBS筛管。TBS筛管是以打孔套管为基管，将金属纤维过滤单元烧结在基管上，单层管结构，内径大，可防细砂，解决了金属棉筛管内径小、堵塞和强度低的问题。

但是TBS筛管也存在问题，如过滤单元易脱落、加工工艺性差。

1.3 割缝筛管

到21世纪后，由于国内机械行业加工工艺的进步，割缝筛管加工成本降低，使得割缝筛管得到成果的推广，这期间，辽河油田、胜利油田等相对应用的较多，主要适用于粗砂、分选性好的油藏。

割缝筛管存在问题是不能有效的防止细砂，缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。

1.4 弹性筛管

在完善割缝筛管技术的基础上，近年来割缝筛管防砂完井技术得到大范围推广，并引入弹性筛管进行现场试验。

高强度弹性筛管具有明显的优势。它首先解决了TBS过滤单元脱落的问题，防砂材料采用弹性金属纤维，渗透性能好，抗堵塞性能高，扩大了防砂范围。在辽河油田特别是水平井上应用较多。目前水平井最主要的防砂完井筛管是弹性筛管和割缝筛管。

目前水平井筛管完井方式主要有两种：第一种为9 5/8″套管内悬挂7″筛管，第二种为7″套管下接7″筛管，上部固井。

2 防砂筛管技术介绍

2.1 割缝筛管

割缝筛管是在套管或油管管体上切割出细缝，将地层砂挡在筛管之外实现防砂，其结构简单、成本低，可用于水平井等弯曲井眼的完井和防砂，但存在如下问题：

1）受加工工艺影响，不能加工成梯缝，自洁能力差。适应于泥质含量较少的水平井防砂完井。

2）缝宽最小可以加工到0.20mm，如果小于0.20mm，渗流能力会受到影响。通常设计缝宽0.3mm～0.4mm，主要适用于粒度中值较大的砂岩地层。

3）过流面积为管体表面积的1.1%～2.7%，如果割缝数量增多，会降低管体的强度。

4）由于割缝后存在应力集中，整体强度低，不适应于深井应用。

割缝筛管相片及技术指标：

1）强度：抗压强度为套管45.6%；

2）过流面积：管体表面的1%～2.7%；

3）高温腐蚀：350 ℃时PH 2～12；

4）防砂粒径：0.2mm以上，分选性要求高；

5）筛管尺寸：外径Φ177.8mm，内径Φ159.42mm，便于施工作业；

2.2 弹性筛管

高强度弹性筛管以单层厚壁API 标准套管做基管，将防砂过滤单元通过焊接安装到基管的阶梯孔里，形成单层管的整体防砂结构。特殊弹性纤维防砂材料具有自我解堵的能力，防砂粒径可以根据需要调整，能够防住较细的地层砂，最小可以防到0.1mm，筛管整体强度高，防砂效果好。

弹性筛管相片及技术指标：

1）强度：拉力80t完好；弯曲22°完好；扭转130°/m焊口完好；抗压强度为套管90 %；过滤单元抗压强度40MPa。

2）过流面积：管体表面的6%。

3）高温腐蚀：350 ℃时PH 2-12。

4）防砂粒径：0.1mm以上，立体网状可调，不易堵，分选性要求低。

5）筛管尺寸：外径Φ177.8mm，内径Φ159.42mm，便于施工作业。

2.3 烧结滤网筛管

烧结滤网筛管由基管、保护套和过滤层组成，过滤层由烧结滤网构成，过流面积大、强度高，耐腐蚀和防堵能力强。

1）过滤层采用不同目数的多层不锈钢金属筛网高温烧结而成，真空烧结工艺强度高。

2）过滤层多层控制，挡砂精度高

3）挡砂控制层采用特殊网线编制型式，具有不易堵塞、抗变形能力强的特点。

烧结滤网筛管相片及技术指标：

1）强度：打孔套管做基管，整体强度为套管的95%，

2）过流面积：管体表面的20%，渗透率：>60μm2

3）高温腐蚀：350 ℃时PH 2-12。

4）防砂粒径：0.1mm以上，特殊网线编制不易堵塞、抗变形能力强。

5）筛管尺寸：外径Φ184mm，相对较大；内径Φ147.09mm，相对较小。

2.4 螺旋筛管

其基本结构与烧结网式筛管相似，但保护套采用拉伸冲压并螺旋布置的立体缝隙，油井产液从立体缝隙绕流进入筛管，可以有效避免流体对过滤层的直接冲蚀破坏，延长筛管的使用寿命，适用于高液量含砂生产井。

螺旋筛管相片及技术指标：

1、强度：打孔套管，强度为套管的95%。

2、过流面积：管体表面的10%。

3、高温腐蚀：350 ℃时PH 2-12。

4、防砂粒径：0.1mm以上，特殊网线编制具有不易堵塞、抗变形能力强。

5、筛管尺寸：外径Φ188mm，相对较大；内径Φ147.09mm，相对较小。

2.5 V缝自洁防砂筛管

通过在基管上铣出矩形槽，将一组有一定锥度的不锈钢滤片焊接在矩形槽内，形成一组梯形缝隙，具有自洁功能。适用于低渗、泥质含量高、细粉砂油藏。

V缝自洁防砂筛管相片及技术指标：

1、强度：打孔套管做基管，强度为套管的90%，过滤单元，抗内压：25MPa，抗外压：38MPa。

2、过流面积：管体表面的13%。

3、高温腐蚀：350 ℃时PH 2-12。

4、防砂粒径：0.05mm以上， V缝自洁。

5、筛管尺寸：外径Φ177.8mm，内径Φ159.42mm，便于施工作业。

3 技术展望

目前国内许多油田的开发都面临着出砂和防砂的问题。实践表明，防砂筛管技术既适合于老油田的改造，也适合于新油田的开发，具有广阔的应用空间。

（1）经过几十年的发展，我国油井防砂技术不断地引进、消化、吸收、自主创新，已经由单一方式发展到适合各种油藏条件和井型的多种多样的防砂方式与工艺，形成了一系列具有鲜明特色的防砂完井技术体系。

（2）防砂技术直接影响油气井的质量和开采效果，同时还关系到油气井的寿命；防砂工具不断创新及其配套工艺的成熟，推动了防砂技术向更科学、更经济的方向发展。

（3）随着油气田勘探开发的进一步深入，地质油藏条件和井况越来越复杂，对防砂工艺与工具的持续改革与创新提出了新的要求与挑战。