井下作业操作手册(防砂作业

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1、防砂作业防砂作业1、概述概述多数疏松或较疏松的油层生产过程中有出砂现象。油气井出砂会造成磨蚀井下、地面设备和工具(如泵、分离器、加热器、管线等)，甚至砂卡中心管、生产管柱等，降低油气井产量或迫使油气井停产。因此生产过程中可能出砂的油气井，需要进行防砂作业。海上油气田多采用机械防砂的方式，常见的防砂方式有：独立筛管防砂（优质筛管防砂）和砾石充填防砂。1.1 作业目的作业目的利用滤砂管或者充填的砾石作为挡砂屏障，阻挡砂子产出。1.2 作业人员作业人员大修作业队人员 18 人，防砂地面设备工程师 46 人，防砂工具工程师34 人，打砂工程师 1 人，作业总监 1 人，作业监督 2 人。1.3 作业设

2、备作业设备钻修机系统，防砂设备：打砂泵、混砂车、方井口、数采房等。1.4 工具工具防砂器材：顶部封隔器总成、隔离封隔器总成、沉砂封隔器、筛管、盲管等；防砂服务工具：座封工具、充填工具、隔离密封、冲管等。2、作业准备作业准备2.1 陆地作业准备陆地作业准备1、 收集资料：地层泥质含量、地层砂均质系数、地层砂粒度中值、生产套管尺寸及磅级、射孔数据表、井斜数据表、CBL 曲线、原井防砂管柱图、目的层温度及压力。2、 根据石油大学防砂方式选择图版（见图 1）选择防砂方式。防砂方式选择图版0123456789101112131415051015202530泥质含量(%)UC(D40/D90)砾 石 充

3、填金属网或者 金属棉优质筛管金属棉优质筛管砾石充填(泥质中吸水膨胀性强)优质筛管(泥质中吸水膨胀性弱)图 1 石油大学防砂方式选择图版3、 根据 Saucer 最优砾石充填尺寸设计图版（见图 2）选择挡砂精度：挡砂精度（防砂精度/充填砾石粒径）为地层砂粒度中值的 56 倍，即D50（56）d50。1）在独立筛管防砂中，防砂筛管的挡砂精度应与根据地层砂粒度中值优选的砾石层的挡砂精度结果一致。挡砂精度 /m60100120150200250相当于充填 砾石/目40/60 30/40 20/40 16/30 10/30 10/202）在砾石充填中，应满足砂拱或桥堵挡砂的原则。绕丝筛管和割缝筛管缝宽应

4、是最小充填砾石直径的 1/22/3。3）砾石充填防砂推荐选用筛管外径：应保证砾石充填环形空间的径向厚度不小于 19mm。独立筛管防砂推荐选用筛管外径：套管井中以筛管本体或接箍外径小于套管内径 8mm10mm 为宜；裸眼井中以最大刚体外径小于裸眼直径 10mm15mm 为宜。00.20.40.60.8102468101214161820 砾砾石石层层D D5 50 0/ /地地层层砂砂D D5 50 0砾砾 石石 层层 有有 效效 渗渗 透透 率率 与与 初初 始始 渗渗 透透 率率 之之 比比低低砾砾石石层层绝绝对对渗渗透透 率率推推荐荐砾砾砂砂比比不不能能阻阻挡挡地地层层产产砂砂砾砾石石层层

5、渗渗透透率率降降低低图 2 Saucer 最优砾石充填尺寸设计图版4、 根据射孔数据表及沉砂封隔器深度确定需要准备的筛、盲管长度，参照CBL 曲线、原井防砂管柱图及射孔数据表，确保防砂封隔器座封位置避开套管接箍、原封隔器座封位置及射孔段。1）防砂筛管长度应覆盖防砂层段，宜超过防砂层段上、下界各 1.0m。2）防砂隔层厚度宜大于砾石充填顶部封隔器总成长度和防砂筛管覆盖防砂层段上下界的实际长度及生产过程中沉降所需的盲管长度的三者之和。5、 砂量预算：孔眼内砂量 = 净射孔段长度充填系数筛套环空砂量 = 筛套环空的体积砂子密度盲套环空砂量 =（盲管长度+充填滑套以下部分 30ft，取 30； 30f

6、t，取实际长度）盲套环空环形面积砂子密度总砂量 = 孔眼内砂量+筛套环空砂量+盲套环空砂量+（5-10%附加量）计算中充填系数依据同区块同层位砾石充填经验初步确定，砂子密度一般取为 100lbs/ft。6、 携砂液选择：1）不同性能的携砂液用在不同的防砂完井方式中，在直井、斜井的循环/高速水砾石充填和水平井砾石充填中宜用清洁盐水携砂液或中粘携砂液；压裂充填防砂井中宜用高粘携砂液。2）携砂液的密度应满足井控要求。3）携砂液应做地层配伍性试验，且岩心渗透率的恢复值应不小于 85%。7、 物料准备：根据防砂配管表准备筛盲管、防砂封隔器、防砂服务工具及各种变扣接头；根据砂量预算准备陶粒；根据携砂液配方

7、准备相应化学药剂；以上物料原则上要求准备需要使用量的 1.5 倍。根据现场情况，准备防砂地面设备。8、 施工方的动力设备等相关设备和相关仪器需具有检验报告，需要在陆地进行试运转、调试的，进行试运转、调试，确保海上能够正常运转、应用。9、 施工方的出海施工人员要具有符合安全作业要求的相关证件，并且要准备合格的劳保用品。10、 施工方准备相关设备、器材和施工人员出海申报所需的各种材料。11、 作业监督负责协调施工方设备、人员的出海相关事宜。2.2 海上作业准备海上作业准备1、 作业前的设备吊装就位，施工人员必须到达现场，指定设备摆放位置。2、 作业监督负责组织防砂施工人员、作业队人员和平台人员等召

8、开防砂作业技术和安全交底会，进行各项步骤的安全风险分析，并应明确各相关人员的安全职责和作业分工。3、 设备、工具到达现场后，施工人员现场检查设备和工具等能否满足施工要求，包括：防砂器材是否齐全、完好，动力源能否正常启动、混砂车密度计是否准确、防砂泵最大水马力能否满足要求、平台供液是否足够、流程是否正确、数采房信号是否接收正常、对讲机准备是否充足。4、 作业流程中的管线高压部分要求使用满足压力要求的硬管。5、 防砂人员根据现场施工情况及筛盲管长度重新配管，丈量防砂工具尺寸，确保生产管柱能正常下入，交由作业监督进行检查。6、 施工人员在作业前办理作业时的各种作业许可证，监督负责协调事宜。7、 作业

9、监督根据作业进度，安排防砂人员就位防砂器材及防砂设备，并标明防砂器材连接和下井次序，按标准对防砂管线进行试压，试压区域拉警示带进行隔离。3、HSE 要求要求1、 严格遵循天津分公司健康安全环境管理体系HSE/WW-119 防砂作业安全管理规定 。2、 防砂服务方按甲方要求准时将防砂器材运送至指定码头出海，并按安全规定在现场存放，人员按甲方要求按时出海，必须具有五小证、健康证。3、 防砂工程师摆放地面设备并组织下入防砂管柱，防砂人员严格按我公司防砂操作规程和安全管理规定进行操作。4、 现场操作人员必须戴手套、穿工衣、工鞋、戴安全帽、护目镜。5、 吊运防砂器材时一定要谨慎小心，防止掉落伤人。6、

10、防砂作业时首先要申请冷工作业许可证，经平台同意后才能开始防砂作业。7、 防砂场地要用警示带围住，严禁无关人员进入；禁止防砂场地跨越高压管线、禁止非防砂人员操作防砂地面设备、禁止非防砂人员在高压作业区停留。8、 防砂作业要谨慎，如果管线有破损、刺漏或高压管线无法固定，要马上通知防砂工程师。9、 所有防砂过程都要由防砂工程师和监督亲自指挥，管线连接和试压要由防砂工程师亲自完成，并做好安全隔离。10、 防砂工程师正确指挥防砂地面设备的就位及防砂器材的下入，防碰、防撞、防砸、防高压，检查所有防砂地面设备，使其处于安全可靠状态。11、 所有电器设备插头防水、防潮、防短路，人离断电，注意其他公司的设备安全

11、。12、 防砂作业时，作业区 500 米范围内无线电通讯设备必须保持畅通。 13、 防砂作业充填过程中循环出的液体要集中处理，禁止随便排放。14、 对工作中产出的垃圾按类别放入对应的垃圾箱内，决不乱扔、乱放，杜绝污染环境的事情发生。15、 对于防砂器材防砂结束后带出的原油，及时进行处理，防止其流入大海。4、防砂作业防砂作业4.1 基本概念基本概念1、 冲筛比：砾石充填防砂管柱中冲管外径与筛管基管内径之比。2、 地层砂均质系数：地层砂筛析曲线上占累积重量 40%的地层砂粒径与占累积重量 90%的地层砂粒径比值。注：一般用注：一般用 UC 来表示。来表示。UC 3 为均匀砂；为均匀砂；3UC5 为

12、不均匀砂；为不均匀砂；UC5 为极不均匀砂。为极不均匀砂。3、 地层砂分选系数：地层砂筛析曲线上占累积重量 10%的地层砂粒径与占累积重量 95%的地层砂粒径比值。注：一般用注：一般用 SC 来表示：来表示：SC 10 为分选好；为分选好；10 SC 20 为分选中等；为分选中等；SC 20 为分选差。为分选差。4、 砂丘比：水平井砾石充填过程中， 波充填的充填高度与井眼直径的比值。5、 地层砂粒度中值：根据筛析结果，将粒径筛目号与对应的累积质量百分比描绘到半对数坐标系上形成一条筛析曲线，在此曲线上累积质量百分比为50%所对应的粒径大小，即为地层砂样的粒度中值 d50。4.2 防砂方式防砂方式

13、海油常用的防砂方式分为独立筛管防砂和砾石充填防砂，见图 3。(1) 独立筛管防砂 (2) 砾石充填防砂图 3 独立筛管防砂和砾石充填防砂4.1.1独立筛管防砂独立筛管防砂此方法一般用于地层砂分布较均匀、粒度较粗的地层，一般防砂寿命较短。是将滤砂管和封隔器联接成防砂管柱并用钻杆将防砂管柱送到产层，坐封、丢手后，封隔器将滤砂管固定于井下，然后在封隔器上部下入生产管柱。该方法操作简单，易于施工，作业风险小、周期短、成本低，并且对井筒周围的渗透率影响较小。4.1.2砾石充填防砂砾石充填防砂砾石充填防砂经几十年的技术改进和配套，是目前最有效的防砂方法。砾石充填的工艺方法是在油气井中下人工滤砂管柱后，再进

14、行滤砂管柱外部(包括炮眼和地层近井地带)砾石充填，建立人工防砂屏障。该方法施工风险较大，作业周期较长，但防砂时效长，并能防止射孔炮眼闭合，维持近井地带较高的渗透率。4.3 防砂管柱防砂管柱典型的独立筛管防砂管柱及砾石充填防砂管柱见表 1、表 2，示意图如下：图 4 独立筛管防砂管柱 图 5 砾石充填防砂管柱序号规格外径(in) 内径(in)1顶部封隔器6-1/2“L.H. B 7-5/8“STC B8.4406.0002磨铣延伸筒7-5/8“STC PP7.7506.8753变扣 7-5/8“STC B x 5-1/2“LTC P8.1254.93845-1/2“盲管 LTC BP5.5005

15、5-1/2“优质筛管 LTC BP6左旋密封筒5-1/2“STC B 6-1/2“L.H. P6.5604.7507隔离封隔器6-1/2“L.H. B 5-1/2“LTC B8.4406.0008倒置密封筒5-1/2“LTC P 6-5/8“LTC B7.3704.7509变扣6-5/8“LTC P 5-1/2“LTC P6.6255.000105-1/2“盲管 LTC BP5.500115-1/2“优质筛管 LTC BP12左旋密封筒5-1/2“STC B 6-1/2“L.H. P6.5604.75013隔离封隔器6-1/2“L.H. B 5-1/2“LTC B8.4406.00014倒置密

16、封筒5-1/2“LTC P 6-5/8“LTC B7.3704.75015变扣6-5/8“LTC P 5-1/2“LTC P6.6255.000165-1/2“盲管 LTC BP5.500175-1/2“优质筛管 LTC BP18S-22B snap-latch 5-1/2“STC B up7.0004.75019沉砂封隔器8.5006.0009 9- -5 5/ /8 8“ “套套管管独独立立筛筛管管防防砂砂表 1 典型的独立筛管防砂管柱（一趟 3 层为例）序号规格外径(in) 内径(in)1顶部封隔器4-1/2“L.H. B 5-1/2“STC B6.0004.0002磨铣延伸筒5-1/2“STC PP5.5634.9383变扣 5-1/2“STC B x 4-1/2“LTC P6.0004.00044-1/2“盲管 LTC BP4.50054-1/2“优质筛管 LTC BP6变扣4-1/2