[发明专利]出水气井和天然气水合物井防砂筛管及其防砂控水方法

说明书

本发明涉及石油与天然气开采行业的天然气井及天然气水合物井防砂完井技术领域，具体是一种出水气井和天然气水合物井防砂筛管，包括基管、水层筛管和气层筛管，所述水层筛管位于气层筛管的下方，所述水层筛管挡砂能力高于气层筛管的挡砂能力，所述水层筛管的阻水能力高于气层筛管的阻水能力，所述水层筛管的流通能力低于气层筛管的流通能力。本发明提高了水层挡砂效果，降低了产水量，同时提高了上部气体流通能力和产气量，实现了出水气井和天然气水合物井的高效防砂控水开采。本发明还提供了上述防砂筛管的防砂控水方法，为不同地层砂条件、不同水气比生产条件的防砂控水提供了系统的参数设计方法和推荐参数，简单易行，便于应用。

技术领域

本发明涉及石油与天然气开采行业的天然气井及天然气水合物井防砂完井技术领域，具体是一种出水气井和天然气水合物井防砂筛管及其防砂控水方法。

背景技术

疏松砂岩气藏及天然气水合物藏开采和试采面临的主要棘手问题之一是气井出砂，造成生产设备损害及产量大幅降低。特别是天然气水合物藏，由于储层岩石颗粒的胶结物大部分是水合物，分解后失去胶结作用造成大量出砂。一般的天然气井和天然气水合物井在生产过程中均存在出水问题，产水量往往比较大(可高达每天几十方甚至上百方水)。对上述气藏的出砂问题，正常开采均需要采取防砂措施；对于石油与天然气疏松砂岩储层粉细砂(粒级50μm)，尤其是天然气水合物储层的超粉细砂(粒级达到10-15μm)，目前防砂十分困难。

机械防砂筛管是早期防砂完井或后期防砂中的关键井下设备，在井底正对生产层位悬挂机械筛管，筛管允许流体通过但可阻挡地层砂，从而达到防止地层砂进入井筒的目的。机械筛管防砂工艺技术简单，施工方便，在气井防控砂中应用广泛。但目前尚存在一些问题：

(1)天然气井和天然气水合物井一般均大量产水，目前对于垂直井的控砂和控水一般是单独治理，缺少控水控砂一体化的筛管或管柱。

(2)对于垂直井的气井和天然气水合物井，其储层向井底同时产出天然气自由气和地层水，由于井底条件下气水密度差异较大(井底条件下水密度接近 1000kg/m3，天然气密度一般为几十公斤每立方米)，在近井地带及井筒中，会出现气水分层流动，即天然气倾向于在生产层上部通过筛管进入井筒，而地层水则倾向于在生产段底部通过筛管进入井筒。如果储层出砂，则地层砂会完全被水相携带，气相中没有砂或含砂量极少。但在目前的控砂设计中，是对整个储层进行笼统防砂，造成过度防砂和增加井筒流动阻力，不利于提高气井产量。

(3)对于细粉砂和极细粉砂，控砂筛管的挡砂能力、流通能力需要提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种出水气井和天然气水合物井防砂筛管，根据气水分层流动和水流携砂的现象和原理，在生产层位下部水流携砂流动区域使用具有高阻水能力、高挡砂能力的水层筛管，在生产层位上部气流区域采用高抗堵塞能力、高流通能力的气层筛管，以明显提高水层挡砂效果，增大水流阻力，降低产水量，同时提高上部气体流通能力和产气量，实现出水气井和天然气水合物井的高效防砂控水开采，提高经济效益。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种出水气井和天然气水合物井防砂筛管，包括基管、水层筛管和气层筛管，所述水层筛管和气层筛管均安装在基管上并且水层筛管位于气层筛管的下方，所述水层筛管挡砂能力高于气层筛管的挡砂能力，所述水层筛管的阻水能力高于气层筛管的阻水能力，所述水层筛管的流通能力低于气层筛管的流通能力。

相对于现有技术，本发明出水气井和天然气水合物井防砂筛管的有益效果为：本发明提供的出水气井和天然气水合物井防砂筛管，根据气水分层流动和水流携砂的现象和原理，在下部水流携砂流动区域使用具有高阻水能力、高挡砂能力的水层筛管，在上部气流区域采用高抗堵塞能力、高流通能力的气层筛管，可以明显提高水层挡砂效果，增大水流阻力，降低产水量，同时提高上部气体流通能力和产气量，实现出水气井和天然气水合物井的高效防砂控水开采，提高经济效益。