[发明专利]利用氮气泡沫进行油井防砂的装置及方法

权利要求书

1.利用氮气泡沫进行油井防砂的装置，包括：液氮泵车、混砂车、携砂液泵车、三相泡沫发生器、滑动井口、套管、油管、封隔器、充填工具、筛管、射孔、丝堵、砂墙和人工井底；其特征在于：2台承压45MPa、泵注速率2500Nm³/h的液氮泵车底部通过管线并联连接后与承压70MPa的三相泡沫发生器气相入口相连，用于泵注氮气进入三相泡沫发生器；混砂车底部通过管线与携砂液泵车顶部连接，用于将沙子注入携砂液泵车；携砂液泵车通过管线与三相泡沫发生器的液相入口连接，用于将泡沫携砂液输入三相泡沫发生器；三相泡沫发生器的出口通过管线与油井的滑动井口相连，用于混合氮气、携砂液和砂子，制成氮气泡沫携砂液，并注入滑动井口；滑动井口底部与套管和油管的顶部相连；套管从上至下依次穿过上覆地层和砂岩油藏直至下卧地层上部，套管底部有人工井底；砂岩油藏中的套管上设有射孔，可为氮气泡沫携砂液提供进入砂岩油藏形成砂墙的通道，套管内部有同心的油管；油管底部与充填工具相连，油管在砂岩油藏顶部与套管之间位置处安装有封隔器，用于阻挡氮气泡沫携砂液溢出至套管上部；封隔器下方安装有充填工具，用于将氮气泡沫携砂液注入油管和套管之间，氮气泡沫携砂液进而通过射孔输入砂岩油藏；充填工具下方安装有筛管，用于阻挡砂子进入油管，筛管与油管连接处有为液体返回油管的通道，筛管底部有丝堵。

2.利用氮气泡沫进行油井防砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、施工前准备；

S2、氮气泡沫制备；

S3、井口测压；

S4、前置泡沫液注入与分步加砂；

S5、顶替液注入；

S6、带压丢手、关井散压与放喷；

S7、反洗井；

S8、复探中心管砂面与起出管柱。

3.根据权利要求2所述的利用氮气泡沫进行油井防砂的方法，其特征在于，S1步骤如下：按40-50根/小时的速率起出井内原生产管柱，观察描述工具结垢、腐蚀情况，并进行记录；将原有井口更换为滑动井口，要求试压合格；下入油管，探冲砂调整砂面；刮削套管至井深，并在封隔器坐封位置进行刮削处理；现场按管柱设计实测丈量、配好防砂管柱，防砂管柱为油管、充填工具、筛管与丝堵的组合，平稳下入井中，使防砂管柱正对油层；记录管柱悬重、漏失情况；上提管柱35cm，向油管内灌水，灌满后分阶段向油管打压4MPa、6MPa、8MPa、10MPa、12MPa、14MPa各稳压3分钟；下压上提管柱检验密封性，检验合格后，继续升压至18MPa，压力突降到0，打开充填通道，充填通道打开后，正洗井至出口正常返液、洗井压力正常；通过管线将2台氮气泵车并联连接至三相泡沫发生器气相入口，通过管线将混砂车与携砂液泵车相连，并通过管线将携砂液泵车与三相泡沫发生器的液相入口连接，将三相泡沫发生器出口与滑动井口连接；单台液氮泵车承压45MPa、泵注速率2500Nm³/h，三相泡沫发生器承压70MPa；连接防砂及反洗井施工管线；对地面管线进行试压，试压33MPa，5min不刺不漏视为合格。

4.根据权利要求2所述的利用氮气泡沫进行油井防砂的方法，其特征在于，S2步骤如下：向2台并联液氮泵车中分别注入99.999％的液氮；向清水中加入胍尔胶、体积百分比为0.01％的杀菌剂、体积百分比为1％的防膨剂、体积百分比为0.5％的助排剂和体积百分比为1％的起泡剂，制成起泡携砂液；混砂车中砂子粒径级配为20-40目(筛网孔径0.85mm-0.425mm)，抗压强度达到设计要求；将砂子与起泡携砂液混合制成泡沫携砂液，将泡沫携砂液和氮气同时加入泡沫发生器内充分混合，生成氮气泡沫携砂液，检查合格后注入滑动井口。

5.根据权利要求2所述的利用氮气泡沫进行油井防砂的方法，其特征在于，S3步骤如下：监测现场井口注入压力，根据井口注入压力调整氮气泡沫携砂液注入速率，井口注入压力0-10MPa时注入速率3m³/min；井口注入压力10-20MPa时注入速率2.5m³/min，井口注入压力20-33MPa时注入速率2m³/min；氮气泡沫携砂液注入施工限压33MPa。