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水平井PCS防砂工艺技术（打孔筛管防砂）编 审：韩荣山;;目 录;第一部分 水平井水平段的特征; 二、充填特征 1、定向射孔充填防砂 充填时，A、若采用扇形定向向上射孔，则洗井后炮眼洁净无固体充填物，防砂施工时，充填率高饱和度低。B、若采用扇形定向向下射孔，则洗井后炮眼很难洁净且有固体充填物，防砂施工时，充填率低饱和度高。但两种情况均会影响防砂的成功率。 2、打孔筛管充填防砂 打孔筛管采用间隔式长打孔 筛管加短盲管的方式，孔的分布 为扇形分布，扇面取向相同。 下入水平段的筛管，扇形 分布孔的方向因施工条件而取 向不同，即不一定向上或向下。 充填时，筛管在高压流体 或充填覆膜砂的作用下，打孔 扇面方向会产生一定的空间。 后续的覆膜砂在这个空间充填、 图C 定向射孔充填特征 堆积、压实、造壁。 这种方式不易受到井筒洁 净程度的影响，避免了固井射 孔后炮眼必须单独充填的弊端。 间隔式筛——盲管完井可 以解决水平井段封堵水层的难题。 图D 均孔打孔筛管充填特征 ;第二部分 目前水平井防砂方法;第三部分 水平井中PCS防砂原理; 二、原理 1、充填砂粒径的选择原则：当人工砂挤入地层并固化后，形成有效的高强度砂体。充填人工砂的平均粒径与地层砂的粒度中值应控制在适当的范为内，即比值为5-6倍。实验和现场应用证明，这个比值的人工砂能够完全防止地层砂进入或穿过人工充填层，从而对人工砂体形成的渗透性几乎不会造成影响(见图2)。而对于粘土颗粒的运移，由于充填人工砂的平均 粒径与粘土颗粒或略大于粘土颗粒的粉细 砂的平均粒径之比要大得多，其可以穿过 人工充填层，而比值在6－16的砂粒则会 镶入砂体，将会对地层渗透率产生危害， 所以必须将其固定或推至流体不足以携带 的远井地带。因受到井底压力漏斗的影响， 较远地层的流体速度小，拖曳力较弱。粘 土颗粒或大于粘土颗粒的粉细砂处于相对 稳定（或被固定）的条件下，不会在地下 运动;而人工砂充填产生的准表皮效应引起 的油气附加流动阻力较小，可保证最大的 产量。 ; ; 库仑-纳维尔准则认为，岩石沿某一截面发生剪切破坏。当岩石破裂面上的剪应力等于岩石本身的抗剪强度和作用于该破裂面上的由正应力引起的内摩擦力之和时，岩石将发生剪切破坏。即： —————（1） 式中： ---岩石剪切破坏面的抗剪强度； ------岩石内聚力； ------岩石内摩擦角； -----岩石内摩擦系数。图3 岩石摩尔应力园 当地层充填人工砂层后，使得井眼附近地层的径向应力大大减小，使得地层应力状态得到改善。根据摩尔学说，和可以由摩尔应力圆表示。对于垂直井筒而言，井眼周围岩石的应力状态与原始地应力状态有很大区别。由于应力集中，井壁及其邻近范围内岩石所受应力除决定于地应力外，还受到井筒的影响。研究证明，垂向主应力不受井筒影响，但两个水平主应力则受到井筒的显著影响。 两个水平主应力分别处于井筒的径向和切向方向，最大主应力为切向主应力，由表示；最小主应力为径向主应力，由表示（见图3）。由摩尔应力园表示，在钻井后井筒井壁岩石应力园为园1。从应力园1的形态来看，应力园边缘接近破裂包络线，已处于不稳定状态。施工后，人工砂充填层对地层施加径向应力，应力园1变为园2。从应力状态的改变情况来看，应力园2远离破裂包络线，地层应力状态得到改善。稳定了岩石骨架使之避免破裂，避免地层骨架出砂。 ; ; 式中：C———岩石抗压强度； ———泊松比； ———上覆岩石平均密度； g———重力加速度； H———油层中部深度； Ps———原始地层压力； Pwf———井底生产流压； ——地层岩石承受的最大切向应力。 由上式可知，在同样生产条件下，由于生产压差的减小，地层岩石受到的应力减小。使得岩石抗压强度和岩石受力状态进一步拉大，提高了岩石骨架的稳定程度。;第四部分 打孔筛管的设计;;; 第五部分 充填条件与参数;