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摘 要：防砂筛管在生产过程中容易堵塞、冲蚀和腐蚀等问题，造成防砂失效，造成油井停产，甚至报废，给油田带来巨大的经济损失。为此，研制出了不易堵塞、过流能力强，具有纳污能力强和蠕动性好的防砂筛管，可满足大排量生产需求的高过流能力防砂筛管。满足国内油气井进行筛管砾石充填完井或筛管防砂施工需求。
关键词：防砂筛管；高过流能力；防堵塞
一、国内防砂筛管存在的问题
疏松砂岩易出砂储层普遍采用裸眼筛管防砂、砾石充填防砂完井工艺技术。这种完井工艺对防砂筛管的承压强度、控砂精度、防堵能力及筛管的使用寿命等问题提出了较高的要求。目前国内防砂筛管，存在不同程度問题：
（一）堵塞问题
金属网筛管属于刚性孔隙类筛管，过流面积大，是近十几年来使用最普遍的筛管。但金属网（尤其是席型密纹网）有很小的纳污能力，其孔隙为近似平面、刚性孔隙。大量实践证明，在碎屑岩储层单独使用时仍存在较严重的堵塞问题。应用于砾石充填完井，取得了较好的效果。
金属棉筛管有一定的纳污能力，所以抗堵塞能力优于上述所有筛管，在前几年曾在部分油田使用过。当储层出砂较多（超过了筛管的纳污量）时，仍会出现严重堵塞。
膨胀筛管：设计理念非常好，是筛管防砂认识上的一次提高。
（二）强度问题
筛管的强度主要包括两个方面： 基管强度和滤材强度。
基管强度：基管的抗拉、抗扭和抗外挤强度，主要取决于基管的尺寸、钢级和壁厚。同时，基管钻孔密度对基管强度的影响也很大，开孔面积越大，基管强度越低。
滤材（过滤介质）强度：筛管的抗内压强度和抗外挤强度与过滤介质的强度直接相关。如果过滤介质的强度低，当筛管内外压差增大时，外挤压力会把过滤材料从基管钻孔处挤穿。
（三）冲蚀和腐蚀问题
冲蚀问题：冲蚀是由于筛管出现大面积堵塞，流体在局部未堵塞区域出现的急速流动所致。因此，只有解决堵塞问题才能从根本上解决冲蚀问题。另外，“倒梯形”孔隙不耐冲蚀，也不能提高抗堵塞能力。改变外护管的冲孔方式从而改变流体的流动方向也不能降低冲蚀。
腐蚀问题：要解决基管的腐蚀问题，一是选好材质（钢级），二是减少基管。
二、新型筛管结构和特点
（一）新型筛管结构
根据现场筛管应用中出现的问题，开发了新型过滤材质的金属棉筛管。新型筛管由基管、支撑泄流网、INFILTER过滤材料、外护管构成。新型滤材过滤棉的填充厚度3～8 mm，孔隙度可达85%以上。采用不同的张紧力在基管上多層缠绕，从内到外每层的孔隙大小不同，这不仅做到了深层过滤，而且当储层砂粒径变化范围很大时，也有较好的防砂和过流能力。
（二）新型筛管特点
该筛管具有强度高，结构紧凑，耐冲蚀，过流面积大等优点，是割缝筛管和绕丝筛管的最好替代品，非常适合砾石充填的防砂工艺。
该筛管具有纳污能力强和蠕动性好的两大特点，不易被堵塞，防砂效果和有效期会明显优于其它筛管。
三、新型筛管性能试验
（一）材料强度试验
为满足筛管的抗内压强度要求，对新型滤材过滤棉和外护管材料进行了抗拉强度试验。
材料强度试验结果表明，采用该过滤材质5层金属网时，筛管的抗内压强度超过到1100psi。外护管强度满足设计要求。
（二）筛管的抗堵塞能力试验
试验所用的流体性能、实验砂组份、流体流向尽量和井下情况一致，通过对比性实验来评价筛管的抗堵塞能力。实验砂样尽可能按照储层砂的组份配制实验砂样。考虑到储层大都含黏土，应在实验砂中适当添加黏土（5%～10%），也可在实验用的流体介质中加入0.2%～0.5% 的预水化黏土。
通过分析试验结果可以得到以下：第一、砾石充填和膨胀筛管（理想状态下）防砂能起到挡砂的作用，其余的独立筛管防砂都应该归类为滤砂。挡砂时，因过滤介质与井壁接触，储层砂不会大量产出，不会形成致密堆积层。滤砂则是砂子从储层产出后再过滤，产出。第二、细粉砂（< 44 ?m）、黏土（<10?m）和原油中的胶质、沥青质是造成筛管堵塞的主要因素。这些微小颗粒物在产出砂中的含量（百分比）对筛管的过流能力（通透性）影响很大。而储层砂粒径中值 d50 的大小是次要原因。但是，由于储层砂的粒径分布规律大都符合正态函数，粒径中值越小，小于 44 ?m 的颗粒物的百分比含量越高，所以更容易堵塞。该新型滤材筛管适用于黏土含量小于10%的储层中。第三、过滤介质孔径越大，过流能力越好。该过滤材料的高纳污能力和大孔径的控砂网过流能力好，不仅改善了筛管与砂层间低渗界面的过流能力，同时可以很好地控制出砂。 该筛管可用于粒径中值大于80μm。
四、结论
1、新型高过流能力筛管可用于粒径中值大于80μm，黏土含量小于10%的储层中；2、在储层砂粒径中值小于200μm或黏土含量大于5%的碎屑岩储层中，不宜使用常规的平面刚性孔隙筛管；3、当储层砂粒径中值小于80μm或黏土含量大于10%时，最好使用砾石充填方式完井；4、新型高过流能力筛管，配之以砾石充填，将是最可靠而有效的防砂方法，在各种粒径的碎屑岩储层中均可使用。
参考文献：
[1]齐月魁，单桂栋等.水平井筛管完井快速钻塞工艺[J].石油钻采工艺，2009，31（6）：56-60
[2]李良庆.筛管抗拉性能分析[J].科学观察，2009，5：112-113.
[3]万仁溥.现代完井工程（第二版）[M].北京：石油工业出版社，2000.
关键词：防砂筛管；高过流能力；防堵塞
一、国内防砂筛管存在的问题
疏松砂岩易出砂储层普遍采用裸眼筛管防砂、砾石充填防砂完井工艺技术。这种完井工艺对防砂筛管的承压强度、控砂精度、防堵能力及筛管的使用寿命等问题提出了较高的要求。目前国内防砂筛管，存在不同程度問题：
（一）堵塞问题
金属网筛管属于刚性孔隙类筛管，过流面积大，是近十几年来使用最普遍的筛管。但金属网（尤其是席型密纹网）有很小的纳污能力，其孔隙为近似平面、刚性孔隙。大量实践证明，在碎屑岩储层单独使用时仍存在较严重的堵塞问题。应用于砾石充填完井，取得了较好的效果。
金属棉筛管有一定的纳污能力，所以抗堵塞能力优于上述所有筛管，在前几年曾在部分油田使用过。当储层出砂较多（超过了筛管的纳污量）时，仍会出现严重堵塞。
膨胀筛管：设计理念非常好，是筛管防砂认识上的一次提高。
（二）强度问题
筛管的强度主要包括两个方面： 基管强度和滤材强度。
基管强度：基管的抗拉、抗扭和抗外挤强度，主要取决于基管的尺寸、钢级和壁厚。同时，基管钻孔密度对基管强度的影响也很大，开孔面积越大，基管强度越低。
滤材（过滤介质）强度：筛管的抗内压强度和抗外挤强度与过滤介质的强度直接相关。如果过滤介质的强度低，当筛管内外压差增大时，外挤压力会把过滤材料从基管钻孔处挤穿。
（三）冲蚀和腐蚀问题
冲蚀问题：冲蚀是由于筛管出现大面积堵塞，流体在局部未堵塞区域出现的急速流动所致。因此，只有解决堵塞问题才能从根本上解决冲蚀问题。另外，“倒梯形”孔隙不耐冲蚀，也不能提高抗堵塞能力。改变外护管的冲孔方式从而改变流体的流动方向也不能降低冲蚀。
腐蚀问题：要解决基管的腐蚀问题，一是选好材质（钢级），二是减少基管。
二、新型筛管结构和特点
（一）新型筛管结构
根据现场筛管应用中出现的问题，开发了新型过滤材质的金属棉筛管。新型筛管由基管、支撑泄流网、INFILTER过滤材料、外护管构成。新型滤材过滤棉的填充厚度3～8 mm，孔隙度可达85%以上。采用不同的张紧力在基管上多層缠绕，从内到外每层的孔隙大小不同，这不仅做到了深层过滤，而且当储层砂粒径变化范围很大时，也有较好的防砂和过流能力。
（二）新型筛管特点
该筛管具有强度高，结构紧凑，耐冲蚀，过流面积大等优点，是割缝筛管和绕丝筛管的最好替代品，非常适合砾石充填的防砂工艺。
该筛管具有纳污能力强和蠕动性好的两大特点，不易被堵塞，防砂效果和有效期会明显优于其它筛管。
三、新型筛管性能试验
（一）材料强度试验
为满足筛管的抗内压强度要求，对新型滤材过滤棉和外护管材料进行了抗拉强度试验。
材料强度试验结果表明，采用该过滤材质5层金属网时，筛管的抗内压强度超过到1100psi。外护管强度满足设计要求。
（二）筛管的抗堵塞能力试验
试验所用的流体性能、实验砂组份、流体流向尽量和井下情况一致，通过对比性实验来评价筛管的抗堵塞能力。实验砂样尽可能按照储层砂的组份配制实验砂样。考虑到储层大都含黏土，应在实验砂中适当添加黏土（5%～10%），也可在实验用的流体介质中加入0.2%～0.5% 的预水化黏土。
通过分析试验结果可以得到以下：第一、砾石充填和膨胀筛管（理想状态下）防砂能起到挡砂的作用，其余的独立筛管防砂都应该归类为滤砂。挡砂时，因过滤介质与井壁接触，储层砂不会大量产出，不会形成致密堆积层。滤砂则是砂子从储层产出后再过滤，产出。第二、细粉砂（< 44 ?m）、黏土（<10?m）和原油中的胶质、沥青质是造成筛管堵塞的主要因素。这些微小颗粒物在产出砂中的含量（百分比）对筛管的过流能力（通透性）影响很大。而储层砂粒径中值 d50 的大小是次要原因。但是，由于储层砂的粒径分布规律大都符合正态函数，粒径中值越小，小于 44 ?m 的颗粒物的百分比含量越高，所以更容易堵塞。该新型滤材筛管适用于黏土含量小于10%的储层中。第三、过滤介质孔径越大，过流能力越好。该过滤材料的高纳污能力和大孔径的控砂网过流能力好，不仅改善了筛管与砂层间低渗界面的过流能力，同时可以很好地控制出砂。 该筛管可用于粒径中值大于80μm。
四、结论
1、新型高过流能力筛管可用于粒径中值大于80μm，黏土含量小于10%的储层中；2、在储层砂粒径中值小于200μm或黏土含量大于5%的碎屑岩储层中，不宜使用常规的平面刚性孔隙筛管；3、当储层砂粒径中值小于80μm或黏土含量大于10%时，最好使用砾石充填方式完井；4、新型高过流能力筛管，配之以砾石充填，将是最可靠而有效的防砂方法，在各种粒径的碎屑岩储层中均可使用。
参考文献：
[1]齐月魁，单桂栋等.水平井筛管完井快速钻塞工艺[J].石油钻采工艺，2009，31（6）：56-60
[2]李良庆.筛管抗拉性能分析[J].科学观察，2009，5：112-113.
[3]万仁溥.现代完井工程（第二版）[M].北京：石油工业出版社，2000.