1、充填机理
冲管
充填平衡堤 滤失
水平井砾石充填的α充填过程示意图
冲管 反向充填平衡堤
水平井砾石充填的β充填过程示意图
二、充填机理及工艺原理
2、实施难题
充填砾石在水平段 易沉降、携砂液的 漏失→易形成砂桥
冲管
充填亏空区
充填亏空区
充填平衡堤 滤失
对于砾石充填来讲，任何充填程度的不密实，都将导致防砂技术的失 效。因此，我们通过分段连续充填工艺的实施，较好地解决了“提高水平 井砾石充填率” 的问题。
单粒( 0 . 6 5 m m ) 抗压强度，M P a
群体破碎率（3 0 M P a ），重量%
密 度
抗压强度及破碎率
三、主要开展的工作及成果
4、优选研究了水平井分段连续充填施工工艺参数
1）利用数模技术，建立了液固两相流模型，实现了充填排量的 理论设计
在建立了液固两相流模型的基础上，得出了充填支撑剂在 水平段不沉降的最小流速Vc：
水平井管内
砾石充填防砂工艺技术
汇报人：吴建平
胜利油田分公司采油工艺研究院
汇报提纲
一、前 言
二、水平井充填机理及工艺原理
三、主要开展的工作及成果
四、现场应用效果 五、结论
一、前言
1、水平井技术应用状况
水平井优势
•增加油气井的泄油面积 •延缓底水锥进 •提高油气井产量和采收率 •增加可采储量 •开发难动用油藏。
825
1000 945 171 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
年产油、年投产井数
150
121 119 119 83
时间
累产油（万吨）
一、前言
1、水平井技术应用状况
胜利油田水平井应用油藏类型
油藏类型 “八五” “九五” “十五” 地层不 稠油 整合 断块 裂缝 薄层薄 整装厚层 互层 正韵律
胜利油田水平井历年投产情况柱状图
200 年产油 年投产井数 累产油 100 75 52 50 15 0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 59 60 76 69 108 113
三、主要开展的工作及成果 1、研究开发了水平井分段连续充填工艺管柱
充填工具 压差式分级 复合绕丝筛管 丝堵 阻流装置
水平井砾石充填管柱的优化设计与特点
设计的压差式分级阻流装置，使得分段连续充填技术思路得以实现，并且 提高充填效率； 研制开发了两种水平井充填工具，可满足51/2in、7in、95/8in常规井和热 采井充填现场需要；
胜利油区水平井分布于
74个油田中的52个。其 中疏松砂岩油田有35个， 占到三分之二。
水平井完井方式主要采用：套管射孔完井、筛管完井、裸眼完井。截至2007年底， 胜利油区投产的水平井中78.9%采用了套管射孔完井。
完井方式
井数
百分比
筛管完井8.8％ 裸眼完井1.1％
固井射孔完井
筛管完井 裸眼完井 精密滤砂管
1.2
9.4
15
18
4.1
0.2
15.6
10.2
26 45 32 23.5 9.8 13.4 10.0 22
1927.8~1940.0
2006.12
2.0
1.1 50 31.5 11.55 16.8 6.3 17
25 60 40 20 30 15 30
26.0 18.5 18.3 18.0 18.0 18.1 22.0
二、充填机理及工艺原理
3、工艺原理
充填 工具
压差式分级 阻流装置
防砂 筛管
冲管
水平井分段连续充填工艺示意图
汇报提纲
一、前 言
二、水平井充填机理及工艺原理
三、主要开展的工作及成果
四、现场应用效果 五、结论
三、主要开展的工作及成果
1、主要开展的研究工作
水平井充填工具
1）水平井砾石充填工艺管柱
水平井双精度防砂筛管 工艺过程优化设计
拉伸冲孔外保护结构提高了防砂管柱在长井段充填过程中抵抗携
砂流体冲蚀能力。
三、主要开展的工作及成果
2、优选研究了SPF-1型水平井充填清洁携砂液体系
技 术 要 求
低残渣、低伤害，降低防砂带来油层的二次污染 粘度可调，携砂性能好，易于充填密实 具有较低的表面张力易返排
表面活性剂类携砂液体系
1、粘温性：粘度为40~120mPa•s
复合绕丝层筛管的设计缓解了泥质、稠油、粉细砂对滤砂管造成的堵塞， 提高了水平井充填防砂成功率。
三、主要开展的工作及成果
1）皮碗式水平井充填工具——循环充填
开发了两种水平井充填工具 解决了水平段坐封、丢手、充填转换问题。
丢手装置
充填密封总成
开关机构及充填总成
2）锚锭式水平井挤压充填工具——挤压充填
2）水平井砾石充填材料
3）水平井充填工艺参数优选
低伤害携砂液体系 低密度充填支撑剂优选 工艺参数数学模型的建立 工艺参数优选实验
充填平衡堤
三、主要开展的工作及成果
取得的研究成果
1.研究开发了水平井分段连续充填工艺管柱
2.优选研究了SPF-1型水平井充填清洁携砂液体系 3.筛选研究了DM-1型水平井低密度充填材料 4.优选研究了水平井分段连续充填施工工艺参数
汇报提纲
一、前 言
二、水平井充填机理及工艺原理
三、主要开展的工作及成果
四、现场应用效果 五、结论
二、充填机理及工艺原理
1、充填机理
起升系统 试验井筒
工艺流程
数据 采 集处理
“九五”初，为研究“水平井内的砾石充填规律”，胜利采油院建立了大 型水平井实尺寸物理模型，得出了水平井“平衡堤充填”机理。
二、充填机理及工艺原理
0.543nv 0.09 0.18 g 0.543 Vc 1.566(1 Cv ) dp ( ) [0.8156 ( Do Di )]0.457 l
三、主要开展的工作及成果
4、优选研究了水平井分段连续充填施工工艺参数
2）利用物模手段，进行施工参数优选试验
120 100
充填效率(%)
产，最长已正常生产3年以上。
三、现场应用效果
现场实施14口井
序 号
1 2 3 4 5
井号
面120-4-P7 西H1 营13-平2
层 位
ES 44 Nm3 Ed1
井段 m
1051.0~1108.0 1296.0~1478.0 1537.83~1684.5
施 工 日 期
2003.01 2005.01 2006.05
2、携砂能力：80℃下,沉降速度<0.8mm/s 3、地层伤害率<10%
4、表面张力<30mN/m
三、主要开展的工作及成果
3、筛选研究了DM-1型水平井低密度充填材料
为使充填的支撑剂在水平段内更易悬浮，优选研究了烧结 低密度瓷粒做为水平井充填支撑剂。
26.2
24.2
石英砂 DM-1
15.3 8.1
3/m ； 2 、充填最长井段： 258.38m ，挤压充填量 0.3~0.5m 7 庙101-平7 Ng 2043.6~2054.1 2006.12 2.0 11 60 16.0 45.2 停产
8 9 10 11 12 13 14 高63-平5 Nm
1
沾5-平1
Ng41
1370.0~1450.0
2006.12
丢手机构
高压密封机构
悬挂机构
充填机构
——强悬挂（700KN）、耐高压（35MPa）、大通径：满足4m3/min施工排量，以及水 平井均匀注汽的需要
三、主要开展的工作及成果
开发了水平井复合防砂筛管
中心管 精 密 过滤层 绕丝层
拉伸 冲孔
内部结构
结 构 特 点
外保护结构
外 观
绕丝层的设计缓解了泥质、稠油、粉细砂对滤砂管造成的堵塞； 精密过滤层的设计，提高了防砂成功率；
循环充填 优选研究的 一般参数 挤压充填
排量：1.0~1.5m3/min 砂比：6%~10% 排量：1.5~3m3/min 携砂液粘度：40~60mpa.s 砂比：20%~50% 携砂液粘度：80~120mpa.s
三、主要开展的工作及成果 技术特点
1、采用了水平井分段连续充填技术思路，解决了长井段水平井砾石充填难 题； 2．在数模和物模的基础上，形成了水平井循环（挤压）充填科学的施工参 数，有效地指导了现场施工。
油
8.3 24 23.5 4 18.7
营47-平1 Ng3 1570.0~1620.0 2006.10 6口井，挤压充填 1.2 2.1 12 12 2.4 1、水平井循环充填施工 8口井； 胜3-热平1 ES3 1328.1~1349.0 2006.05 1.1 25.2 15 16.5 3.0
6
86
充填效率(%)
80 60 40 20 0 0 500 1000 充填排量(L/min) 1500
84 82 80 78 76 74 72 0 2 4 6 砂浆体积比(%) 8
充填效率（%）
150 100 50 0 0 50 流体粘度(mPa.s) 100
排量对充填效率的影响
砂比与充填效率的影响
携砂液粘度对充填效率的影响
施工情况
排量 m3/mi n
1.0 1.0 0.85
施工前产 量m3/d
最高泵 压MPa
12.3 16.0 14.5
施工后产 量m3/d 液
14.4 32.1 36.0 21.2 36.6
填砂 量m3