一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法技术

本发明专利技术涉及一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法，通过外包裹体高膨胀充填防砂筛管下入亏空空间，自由扩展外包裹体在携砂液固相颗粒的高压推挤压差的作用下不断向外伸展，直到自由扩展外包裹体的外壁与裸眼井壁贴合，实现填充防砂；本发明专利技术的防砂方法在目标防砂层近井地带形成有较大厚度、高充填密实程度、高稳定性充填带，达到挡砂屏障的整体防砂强度高、防砂有效期长的效果。在提高挡砂屏障的整体防砂强度的同时能有效降低油气井含水率，达到延长防砂有效期的目的。

A method of external expansion and sand control for open hole wells

The invention relates to a sand control method for open-hole wells by wrapping expansion filling under the sand control screen tube with the outer wrapping, and expands the outer wrapping continuously outward under the action of the high pressure push-extrusion difference of the solid particles carrying the sand liquid until the outer wall of the outer wrapping extends freely to fit the open-hole wellbore. The sand control method of the invention forms a filling belt with large thickness, high filling density and high stability near the well zone of the target sand control layer, and achieves the effect of high overall sand control strength of the sand barrier and long sand control validity period. It can effectively reduce the water content of oil and gas wells and prolong the validity period of sand control by improving the overall sand control strength of the barrier.

【技术实现步骤摘要】
一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法
本专利技术涉及一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法，属于石油与天然气开采防砂

技术介绍
我国及世界上的常规石油与天然气储层中，70％以上是弱胶结疏松砂岩油气藏，其中不乏胶结程度极弱的流砂和半流砂储层。除石油与天然气储层外，天然气水合物储层也是典型的流砂和半流砂储层，这类流砂和半流砂储层在开采过程中地层出砂非常严重。所谓出砂，是指石油与天然气疏松砂岩储层以及天然气水合物储层在开采过程中，地层砂粒随地层流体产出到井筒或地面的现象，防砂(完井)是目前解决出砂问题的主要途径。目前常用的防砂工艺是使用单一粒径的砾石通过循环充填或挤压充填的方式填充在防砂筛管和井筒环空之间，或充填于地层亏空地带，用于阻挡地层砂。但是，这种防砂方式对于弱胶结的流砂、半流砂储层，存在如下问题：(1)常规防砂工艺在筛管和套管(或油层)之间进行砾石充填，形成的砾石充填层厚度为20mm，这种薄砾石层阻挡地层砂不稳固，在流砂和半流砂储层大量出砂的条件下极易被侵入堵塞，甚至侵入穿透，造成井筒产砂，及油气井产量大幅度下降；(2)常规的砾石充填防砂方法在井下形成的充填带，由于施工工艺等因素限制，无法获得较高的充填密实程度，极易被侵入，挡砂效果差和产量下降，甚至造成地层砂直接冲击防砂筛管的情况发生，防砂有效期非常短。(3)流砂和半流砂储层在开采过程中由于大量出砂，近井地带容易形成砾石层无法填满的亏空地带，这样会导致在生产过程中砾石充填层在较大的生产压差条件下发生运移翻转，无法在目标储层形成稳定的挡砂屏障，从而造成防砂失效。中国专利文献CN105626002A公开了一种免填充可膨胀筛管，包括膨胀基管、在该膨胀基管外侧设置的过滤筛管、以及过滤筛管外侧的膨胀体；膨胀体包括在过滤筛管外侧包覆的形状记忆聚合物层，以及整体包覆在形状记忆聚合物层外侧的水溶性聚合物层；过滤筛管两端通过第一定位环固定在膨胀基管上；形状记忆聚合物层两端通过第二定位环固定在过滤筛管上；膨胀基管两端分别设置有突出于第一定位环的膨胀基管延长段。该膨胀筛管通过形状记忆聚合物层的自膨胀实现膨胀功能，膨胀功能，只是为了通过膨胀使得外壁和井筒内壁契合，避免传统非膨胀筛管形成筛管-井筒环空，未来被地层砂填充后形成低渗透层影响油气井产量，这种筛管的防砂层薄，不稳固，不密实，与传统非膨胀筛管的挡砂层厚度是一个量级。其目的仅仅视为实现“零环空”，但其后续失效后拔除处理非常困难。因此，需要研发一种针对流砂和半流砂储层的新型防砂方法，在井下形成具有较大厚度、高充填密实程度、高稳定性的挡砂屏障，达到提高挡砂屏障的整体防砂强度、延长防砂有效期。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法。本专利技术的防砂方法能够在目标防砂层近井地带形成有较大厚度、高充填密实程度、高稳定性充填带，在提高挡砂屏障的整体防砂强度的同时能有效降低油气井含水率，达到延长防砂有效期的目的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法，使用外包裹体高膨胀充填防砂筛管进行防砂，包括步骤如下：S1：在目标储层进行扩眼处理对目标储层处的井筒直径扩眼进行扩大亏空空间，或防砂施工前确定亏空空间已经达到要求，则不进行扩眼处理；S2：外包裹体膨胀施工，同时形成挡砂充填层将外包裹体高膨胀充填防砂筛管下入井下，使外包裹体高膨胀充填防砂筛管对准步骤S1处理后的目标储层并处于亏空空间内，向外包裹体高膨胀充填防砂筛管内充填高砂比的携砂液，随着充填过程的进行，携砂液通过外包裹体高膨胀充填防砂筛管的注砂孔流出割缝基体筛管，随着携砂液的流出，外包裹体高膨胀充填防砂筛管的筛管充填空间内的固相颗粒越来越多，筛管充填空间原有空间被固相颗粒填满后继续进行充填，自由扩展外包裹体在固相颗粒的高压推挤压差的作用下不断向外伸展，直到自由扩展外包裹体的外壁与裸眼井壁贴合，实现填充防砂。根据本专利技术优选的，所述的外包裹体高膨胀充填防砂筛管，包括割缝基体筛管，割缝基体筛管的外部设置有自由扩展外包裹体，自由扩展外包裹体整体呈环状，并套在割缝基体筛管的外部，自由扩展外包裹体的两开口端固定在割缝基体筛管的两端，自由扩展外包裹体上设置径向通缝，割缝基体筛管与自由扩展外包裹体之间构成筛管充填空间。此设计的优点：本专利技术的外包裹体高膨胀充填防砂筛管用于阻挡充填进入的固相颗粒并将携砂流体顺利排出管外，进入井下后的伸展活动为自由扩展恢复原有形状，不涉及材料本身塑性变形，膨胀后的外包裹体直径可达到入井时的2～5倍，为充填层提供长期稳定的较大充填空间。根据本专利技术优选的，所述的自由扩展外包裹体为柔性金属链网，所述的柔性金属链网为细小的金属片编织成的具有网孔的金属链网，网孔孔喉大小为充填的携砂液中固相颗粒粒径的1/3～2/3。本专利技术的自由扩展外包裹体，具有很好的变形膨胀功能，保证能够阻挡充填砾石，同时具有极高的渗透性，利于携砂液的向地层扩散流动，同时具有很强的牢固性，对较大厚度、高充填密实程度、高稳定性的挡砂屏障起到稳固作用。根据本专利技术优选的，自由扩展外包裹体在收缩重叠时环绕在割缝基体筛管上，被液流冲击扩展后，其表面积膨胀率为收缩重叠时的8-20倍，扩展完井时表面积膨胀率为入井时的2～5倍。根据本专利技术优选的，在割缝基体筛管的外侧壁上设置有注砂孔，每个注砂孔外设置有单向外泄阀，单向外泄阀通过弧状螺钉与割缝基体筛管连接，注砂孔的开孔直径为携砂液中充填固相颗粒平均直径的5-10倍。进一步优选的，在割缝基体筛管侧壁上上下间隔设置有3-6周圈注砂孔，每一周圈上均匀间隔设置有3-4个注砂孔。根据本专利技术优选的，在自由扩展外包裹体的两开口端圆周上均匀设置有紧胀垫片和固定螺钉，自由扩展外包裹体的两开口端通过紧胀垫片和固定螺钉固定在割缝基体筛管上。根据本专利技术优选的，割缝基体筛管上割缝大小与储层地层砂粒度中值相等。基体割缝筛管主要为砾石充填过程中携砂液入流提供通道，同时用于支撑固相颗粒充填带以及自由扩展外包裹体，割缝基体筛管通过割缝保证管体流通性能，实现对充填固体颗粒和地层砂的阻挡。单向外泄阀为携砂液经过的通道，单向外泄阀对携砂液敞开，用于携砂液流入筛管充填空间，形成稳定性充填带，油气井投产，单向外泄阀被油井产出液冲击并关闭，防止充填的固相颗粒通过入流孔反排进入井筒。根据本专利技术优选的，步骤S2中，高砂比的携砂液砂比为20-60％，携砂液中固相颗粒为普通天然石英砂或防砂降水支撑剂颗粒，固相颗粒尺寸为储层地层砂粒度中值的4～5倍。根据本专利技术优选的，所述的防砂降水支撑剂颗粒为表面具有化学涂层的人造陶粒，具有阻水通油作用，本专利技术的防砂降水支撑剂颗粒为中国石油大港油田集团有限责任公司生产的CS-1型涂敷砂，具有胶结性能的天然石英砂可在地层温度条件下固结，并且具有阻水通油功能。根据本专利技术优选的，步骤S2中，高压推挤压差为2-4MPa。携砂液具有很强的亲水性且自身可固结形成强度较高的整体，因此在防砂降水支撑剂颗粒固结后即可在外包裹体与割缝基管之间形成具有较大厚度、高充填密实程度、高稳定性的挡砂充填带，在提高整体防砂强度、延长防砂有效期的同时封堵水流优势通道、提高油气井产量。根据本专利技术优选的，本专利技术的防砂方法适用于石油与天然气开采中弱胶结流砂储层或半流砂储层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法，使用外包裹体高膨胀充填防砂筛管进行防砂，包括步骤如下：S1：在目标储层进行扩眼处理对目标储层处的井筒直径扩眼进行扩大亏空空间，或防砂施工前确定亏空空间已经达到要求，则不进行扩眼处理；S2：外包裹体膨胀施工，同时形成挡砂充填层将外包裹体高膨胀充填防砂筛管下入井下，使外包裹体高膨胀充填防砂筛管对准步骤S1处理后的目标储层并处于亏空空间内，向外包裹体高膨胀充填防砂筛管内充填高砂比的携砂液，随着充填过程的进行，携砂液通过外包裹体高膨胀充填防砂筛管的注砂孔流出割缝基体筛管，随着携砂液的流出，外包裹体高膨胀充填防砂筛管的筛管充填空间内的固相颗粒越来越多，筛管充填空间原有空间被固相颗粒填满后继续进行充填，自由扩展外包裹体在固相颗粒的高压推挤压差的作用下不断向外伸展，直到自由扩展外包裹体的外壁与裸眼井壁贴合，实现填充防砂。

【技术特征摘要】
1.一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法，使用外包裹体高膨胀充填防砂筛管进行防砂，包括步骤如下：S1：在目标储层进行扩眼处理对目标储层处的井筒直径扩眼进行扩大亏空空间，或防砂施工前确定亏空空间已经达到要求，则不进行扩眼处理；S2：外包裹体膨胀施工，同时形成挡砂充填层将外包裹体高膨胀充填防砂筛管下入井下，使外包裹体高膨胀充填防砂筛管对准步骤S1处理后的目标储层并处于亏空空间内，向外包裹体高膨胀充填防砂筛管内充填高砂比的携砂液，随着充填过程的进行，携砂液通过外包裹体高膨胀充填防砂筛管的注砂孔流出割缝基体筛管，随着携砂液的流出，外包裹体高膨胀充填防砂筛管的筛管充填空间内的固相颗粒越来越多，筛管充填空间原有空间被固相颗粒填满后继续进行充填，自由扩展外包裹体在固相颗粒的高压推挤压差的作用下不断向外伸展，直到自由扩展外包裹体的外壁与裸眼井壁贴合，实现填充防砂。2.根据权利要求1所述的裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法，其特征在于，所述的外包裹体高膨胀充填防砂筛管，包括割缝基体筛管，割缝基体筛管的外部设置有自由扩展外包裹体，自由扩展外包裹体整体呈环状，并套在割缝基体筛管的外部，自由扩展外包裹体的两开口端固定在割缝基体筛管的两端，自由扩展外包裹体上设置径向通缝，割缝基体筛管与自由扩展外包裹体之间构成筛管充填空间。3.根据权利要求2所述的裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法，其特征在于，所述的自由扩展外包裹体为柔性金属链网，所述的柔性金属链网为细小的金属片编织成的具有网孔的金属链网，网孔孔喉大小为充...

【专利技术属性】
技术研发人员：董长银，闫切海，李怀文，高凯歌，钟奕昕，邵力飞，王超，孙宝江，高永海，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，大港油田集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37