SY/T 5181-2000 裸眼井砾石充填防砂推荐作法 SY/T5181-2000 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 75.020
备案号：6822—2000
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5181--2000
裸眼井砾石充填防砂推荐作法
Recommended practice for gravel pack of sand controlofthenakedhole
2000-03-10发布
国家石油和化学工业局
2000－10－01实施
SY/T5181—2000
范围·…
引用标推
砾石充填施工准备及要求
砾石充填专工具准备及要求
砾石充填设计
裸眼井砾石充填施工程序及作法7
投产工作
施T质量要求
10施工安全和环保要求
附录A（标准的附录)
附录B（提示的附录）
砾石充填计算公式
裸眼井砾石充填设训书格式
SY/T 5181—2000
本标准是对SY/I5181一87《裸眼井砾石充填防砂推荐作法》的修订。本标雅对$YT5181一87修改的主要内睿下：按GB/I1.1-1993的要求，增加了本标准的前言、范围、引用标准，并对章节序号进行了调同时删除了原标准的附加说明，对安全，环境保护等方面也作了必要补充，规范了标推的表述；整，
扩大了原标准的适用范围；
根据工具收进和工艺技术进步情况，对原标准中的工艺分类、现场操作、技术参数进行了部分修改
本标准从生效之日起，同时代替SY/I5181一87。本标准的附录A是标准的附录。
本标谁的附录B足提示的附录。
本标准出中国石油大然气集团公司提出。本标雅由采油采气专业标雅化委员会烂本标准起草单位：辽河石油勘探局技术工程部。本标谁主要起草人刘喜称土立文韩树柏张建军吕艳叶冬梅李丹本标准于1987年12月首次发布，此次是第1次修订。V
1范围
中华人民共和国石油天然气行业标准裸眼井砾石充填防砂推荐作法
Recommended practice for gravel pack of sand controlof the naked hole
SY/T5181—2000
代替5Y/T5181-87
本标推规定了棵眼井砾石充填防砂所需的工具、砾石和工作液的技术参数和施工参数，规定了砾右充填工程设计方法和原则及施工程序和技术要求等。本标准适用于防砂井177.8rmm（7in）套管以下的裸眼段砾石充填防砂的现场施工.2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。SY/T5110-2000套管刮削器
SY/T5182—87绕焊不锈钢筛管
SY/T5183—2000油井防砂效果评价方法SY/T5184一1997油、气、水井防砂作业用石英砂SY/T5185一87砾石充填防砂水基携砂液性能评价推荐方法SY/T5587.16一93油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程SY/T6283一1997石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南SY6321--1997浅海采油与并下作业安全规程SY6345—1998浅海石油作业人员安全资格SY/I6362一1998石油大然气井下作业健康、安全与环境管理体系指南3定义
本标准采用下列定义。
3.1砾石充填液Gravel-ackingfluid-定规格的砾石按照规定比例与携砂被混配成充填土艺所需的均匀砾石混合液。3.2砾石充填液砂液比Ratioofgraveltopackingfluid砾石充填液中砾石表观体积（即砾石自然堆积体积）与携砂液体积之比。见附录A（标准的附录）中公式（A1)。
3.3砾石充填率Gtavel packing effectiveness一口砾石充填防砂井，其砾石实际填人量（即填入砾石的表观体积）与充填井段的理论容积之比。见附录A（标准的附录）中公式（A10）、（A11)。3.4砾石后沉效应Gravelsettlingeffect含有粘稠携砂液的砾石充填层，由于携砂液破胶稀释和地层的压实作用，使充填砾石的堆积体积逐渐恢复到压实状态的现象。
3.5砾石溶蚀量Gravelsolubility国家石油和化学工业局2000-03～10批准2000 — 10 -01 实施
SY/T5181—2000
砾石在一定酸（或碱）液（汽）溶液中的溶解度。3.6砾石破碎率Rateofgravelshattering砾石样品经抗破碎试验（在内径50.8mm的标谁试验筒内，承受14.0MPa的压力作用，保持2min），被碎的细粒砂含量。
3.7高密度充填工艺 High-dcusitygravel pack techtique砾石充填液砂液比人于0.50、携砂液粘度大于200mFas的砾石充填工艺。3.8中密度充填工艺Mict density gravel pack techniqute砾右充填液砂液比为0.15--0.50、携砂液粘度为50200mPa*s的砾石充填工艺。3.9低密度充填工艺Low-densitygravelpacktechniquc砾石充填液砂液比小于0.15、携砂液粘度小于50mPa*s的砾石充填工艺。4砾石充填施工准备及要求
4.1并眼推备及要求
4.1.1下砾石充填装置之前，必须用套管刮削器将套管壁彻底清理干净。4.1.2裸眼井段的井壁应稳定，井斜角、并斜全角变化率、井径扩大系数以及油层中部水平位移等必须符合设计要求。
4.2完井液要求
根据油层岩性及流体的主要物理、化学性质和油藏压力特征，选择合适的究井液，并正确制定完并液的各项性能指标。在地层压力允许的情况下，尽量做到无固相，或固相含量要低于0.2%，不含膨润土成分。
4.3携砂液要求
4.3.1携砂液应经过滤，且与油层配伍性良好。携砂液所含添加剂，应选用不伤害油层的物质作原料。
4.3.2在混配砾石充填液时，携砂液应具有良好的悬砂能力、良好的润滑性和流动性，并能及时破胶。
4.3.3携砂液除满足砾石充填作业的安全要求外，还应具备化学性能稳定（包括热稳定性）、无毒、无癫蚀等性能：
4.3.4携砂液性能测定按SY/T5185的规定执行。4.4充填砾若质量
充填砾石质量应符合SY/T5184的规定。5砾石充填专用工具准备及要求
5.1扩孔钻头
5.1.1扩孔钻头规格的选择：
在闭合状态下，扩孔钻头应能自由通过上部套管并段：在张开锁定状态下，扩孔钻头牙轮臂的张开尺寸应近似为防砂筛管直径的一倍。5.1.2推荐采用KSB型152rm×$305mm（6KSB6SB12T）水力张开式扩孔钻头，其结构见图1.
5.1.2.1牙轮臂张开锁定直径：$305mm；牙轮臂闭合后钻头直径：152mm。尺寸公差应符合设计要求。
5.1.2.2撑开牙轮臂所需最低压力为1.0MPa。扩孔作业所需最低压力为3.4MPac5.1.2.3扩孔钻头方钻杆与密封套的安全密封差为6.8MPa。5.1.2.4牙轮及牙轮臂磨损后可更新，扩孔钻头主休能重复使用。2
5.2石充填装置
5.2.1砾石充填装置组成
烁石充填装置的结构见图2。
力帖杆
一牙轮时
闭合状态
张开状态
图1：扩孔钻头结构示意图
5.2.1.1内管柱规格及结构
a）高密度充填工艺：
SY/T 5181-2000
联顶矩节
膦性技正器
光套管
弹性扶正婴此内容来自标准下载网
密封接头
底帮蹄香
外管鞋
上接送入管柱
磁石充填工其
倒扣接头
—单蔬阀
调长短节
冲洗远出营
一乐差阀
一调长短节
插入光管
内管柱
图2砾石充填装置结构示意阁
自下而上依次连接顺序为：60mm插入光管+60mm调长短节+60m压差阀（两个）160m×$73mm变扣接头+$73mm冲洗（返出）管+*73mm调长短节+*73mm单流阅173m倒抑接头。
b）中、低密度充填工艺：
白下而上依次连接顺序为：73mm冲洗（返出）管+473mm单流阀+$73mm倒扣接头。c）可把内管柱的73r单流阀移至内管柱上部的送人管柱之上，设计成间89mm钻杜相匹配的单流阀，放在充填工只与倒扣（丢手）接头之间。d）为提高砾石的充填率，也可采用旋转震动内管柱结构。5.2.1.2外管柱规格及结构
a）高密度充填T艺：
自下而上依次连接序为：127mm管堵+Φ127mm底部筛普+$127mm×60mm密封接头+$127mm筛管+$127mm光套警+$127mm联顶短节。3
b）中、低密度充填T艺：
SY/T 5181-2000
自下而上依次连接顺序为：Φ127mm管堵+更127mm筛管+127mm光套管+$127mm联顶短节。
5.2.1.3外管柱附件
套管重合段内，每根光管接箍下300mm处加焊一组刚性扶正器。裸眼井段内，筛管柱安装弹性扶正器。扶正器的间距视井斜角而定（井斜角小于30的井，其间距为8-10m；30°～~45°的井，其间距为4～5m；大于45\的井，其间距为2～3m）。5.2.1.4胶皮碗正循环充填工具
推荐使用ZT一120胶皮碗正循环充填丁具，并在下面接个倒扣（丢于）接头。5.2.2砾石充填装置主要工具使用及技术要求5.2.2.1胶皮碗正循环充填工具
a）适用范围：4177.8mtm（壁厚8.05~10.86mm）套管（胶皮碗封隔器有两种规格：Φ166mm、$161mm)。
b）胶皮碗封隔器胶皮硬度；HS65～70。c）最高工作压：24.5MPa。
d）充填工具下井前应做试压检验，在试验装置内整压24.5MPa，30min内床力下降小于0.5MPa 为合格
e）充填工具应存放在常温库房内，并定期保养。5.2.2.2绕焊不锈钢防砂筛管
a）绕焊不锈钢丝筛管：
其质量和技术规格应符合SY/T5182的要求。b）防砂筛管组装：
防砂筛管组装技术要求见表1.
表1防砂筛管装配的技术要求
常规(普通）
不锈钢丝筛网与
基管的固定
在筛网两端与基管用电焊点
焊联结
筛网上端自由滑动，下端安
不锈钢丝筛网两端与
基管间的牵封
使用普通耐油浸和耐水浸的
密封盘根
使用耐高温（350℃）、耐强
碱（pH>11）和耐油浸、耐
装二颗安全剪切销钉，其剪切！强度为筛网抗拉强度的2/3
5.2.2.3密封接头和插人光管
水浸的专用密封盘根
筛管的最大滑动
根据外管柱的最大膨胀余
量，确定筛网的最大滑动行
安装筛网时，根据滑动行
程，确定筛网在基管上的位置
和基管体钻孔段长及位置
插入光管能自由出入密封接头，且其任何部位与密封接头接触处都应能承受大于2.9MIPa的压差。
5.2.2.4压差（导向）阀
JF差阀安全剪切销钉的剪断压（差）为10～1,2MPa，组装好的压差阀试压0,8MPa，5min4
内不漏为合格。
5.3铅封砸封装置
5.3.1铅封砸封装置组成
SY/T 5181--2000
铅封砸封装置巾砸封工具和铅封接头连接组成。其结构见图3。上接头
方钻杆
止推轴承
定向螺钉
剪切销钉一
压入接头
铅封压入接头
砸封兰具
倒扣接头
下接箍
图3铅封砸封装置结构示意图
5.3.1.1砸封工具自上而下主要由上接头、方钻杆以及（由锁环、止推轴承、平环组成的）滚动倒扣机构和倒扣（丢手）接头、下接箍等组成。5.3.1.2铅封接头主要由主体、内简、自锁球、铅封和压人接头等组成。5.3.2铅封砸封装置使用技术要求5.3.2.1砸封工具
砸封工具止推轴承的轴向间隙值应调整为（1土0.5）mm。砸铅封作业时，管柱的活动范围不得超过砸封工具方钻杆的最大行程。砸封工具使用后，须洗净；滚动倒打机构、倒扣接头的螺纹应涂黄油。5.3.2.2铅封接头
铅封在177.8mm套管内，当承受90～110kN的压力时，其形变与套管所产生的密封压差应达10MPa。
热采井所用铅封应满足长期经受高温（350℃）、强碱（pH>11）和耐油浸、耐水浸及耐蒸汽、油流冲刷等复杂环境条件的要求。自锁球的作用是使铅封变形后形成的密封状态不会改变。5.4177.8mm套管刮削器
SY/T 51812000
刮器主体上均勾分布有六块刀片，每块刀片里面装有四根压缩弹簧。适用管径：4151--169mm;
接头扣型：3'/,REG；
刀片硬度：HRC40--45
其他质量和技术规范按SY/T5110的规定执行，6砾石充填设计
6.1砾石充填工艺分类及主要参数选择砾石充填工艺主要以砾石充填液所含砾石量（决定密度的主要因素）和携砂液粘度米分类，见表2。
表2砾石充填工艺分类参数及适用条件工艺类型
砾石充填液砂液比，L/
携砂液粘度，mPas
充填排靠，L/min
终止压力，MPa
洗井排量，L/min
应用范围
高密度
200～300
地层出砂严重、裸眼井壁
不稳定且井斜角小于45°的
注：携砂液粘度是在剪切速率100s-1、室温条件下测定的6.2砾石和筛管规格设计
6.2.1砾石规格
中密度
0.15~0.50
50~200
300～400
大斜度井
低密度
400 500
地层出砂不严重、裸眼井
壁较稳定且地层不满失的井
充填砾石规格的选择范围是防砂层段地层砂筛析粒度中值的48倍，从工业砾石规格系列中，查出靠近5倍筛析粒度中值者作为充填砾石的规格。6.2.2筛管规格
6.2.2.1筛缝尺寸的选择
筛缝应小于充填砾石的最小尺寸。热采井须考虑热液流对充填砾石的溶蚀作用，故筛缝尺寸应为最小充填砾石尺寸的1/3~2/3。
6.2.2.2筛管直径的选择
裸眼防砂井的筛管直径主要由井眼尺（包括技术套管和裸眼井段）、砾石充填层径向宽度和采油工艺等因素决定。裸眼防砂砾石充填层的径向宽度般在50～76mm范围内。对于井身上部为177.8mm套管、下部为本305mm的裸眼井，推荐采用±127--140mm规格的筛管。6.3充填管柱设计
6.3.1外管柱（防砂管柱）
筛管段长应仲出油层顶、底界各1.5m左右，光管段应与技术套管重合20～30m。一般情况下，外管杜应当座放并底，筛管不应进人技术套管内。筛管柱上除必需的光管长度外，应尽量增加筛管段长度。
外管栏规格与筛管规格应相匹配（见5.2.2.2和6.2.2.2）。6.3.2内管柱（施工管柱）
SYT 5181--2000
插入光管以进人密封接头2/3～1/2为宜，川差阀高于密封接头4.5m左右。上述要求均由内管柱上、下调长短节来实现。
6.3.2.1应尽量增大内管柱直径，以缩小内外管柱间隙，增大流动阻力，迫使砂浆流向阻力小的筛管下部，实现自下而上的砾石充填，保证充填质量。推荐内管柱外径与筛管内径之比以0.70.8为宜，
6.3.2.2为确保石充填作业的安全和质量，内管柱的长度应比外管柱短3m-4m。6.4砾石充填量的计算（砾石表观体积）理论充填容积按附录A（标准的附录）中的公式（A2）计算。砾石充填量则在理论充填容积的基础再增加20%～50%。
6.5携砂液含量的计算
砾石充填液的携砂液含量按附录A（标雅的附录）中的公式（A3）计算。充填作业携砂液用是则按6.4条规定计算出的砾石充填量和设计砂液比代人公式（A3）进行计算，6.6砾石充填作业程序和技术参数设计6.6.1砾石充填作业程序及井下流程6.6.1.1砾石充填作业按下列程序进行（液流途径见图4)：送下充筑装置
循环充境砾石
起出工具及内管杜
垒放错封接头
图4砾石充填作业程序及升下流程示意图a）下砾石充填装置：
b）连接并清洗地面管汇，按设计最高泵压试压；）注前置液；
d）注砾石充填液；
）将预算砾石量填人后，进行顶替；棵限充填完成
t）根据泵入量和系压变化速判断充填液到达位置和井下充填情况，决定下步工作：g）反洗；
h）倒扣，起出充填工具和内管；i）下铅封砸封装置；
j）安装铅封接头：
k）起出砸封工具。
SY/T5181—2000
6.6.1.2也可采用组合式砾右充填装置，将砾石充填和砸铅封的全部作业在一次下井过程中完成。6.6.2砾石充填作业技术参数设计6.6.2.1注前置液
在不伤害汕层的前提下，使用流动性能好、具有稳定并壁作用（加人一定量的防膨剂等）的冲洗液作为前置液。前置液的注人量一般为充填容积的一半，泵注排量300～400L/min。6.6.2.2注砾石充填液
砾石充填液的充填排量应符合表2的设计要求。砾石充填液注人量按附录A（标准的附录）中公式（A7）～（A9）的有关算式进行计算。6.6.2.3顶替
预替液用下净的清水，项替量为送入管柱和地面连接管汇内容积的1.2倍。当液量顶替完还不见压升高时，应准备再一次填人一定量的砾石。顶替液量和排量的关系：
当砾石充填液通过充填工具转换孔时，顶替排量应降低到150L/min以下；当顶替液通过砾石充填层段时，需提高顶替排量至400L/min以上。6.6.2.4反洗
反洗用完升液。反洗液量一般为送入管柱内容积的15倍。若施工出现不正常，反洗鼠可增至井筒与送人管柱的环空容积。反洗排量为500～900L/minc6.7裸眼井砾石充填设计书
按附录B（提示的附录）的要求填写“裸眼井砾石充填设计书”，并及时送交各施工作业单位。7裸眼井砾石充填施工程序及作法7.1钻领眼
7.1.1钻开油层前的准备
施工队伍应装备符合要求的洗井液净化循环系统，配齐施工的全套钻具和工具，配制符合设计要求的完井液：作出砾石充填施工设计；摘好施工队伍的技术培训。7.1.2钻领眼和完井电测
7.1.2.1用Φ152mm～155mm的钻头钻领眼。钻水泥基用清水，进入油层前替入完井液7.1.2.2为确保完井液的各项性能指标达到设计要求，每班须做两次全套性能测试，并及时进行维护处理。
7.1.2.3钻完设计并深后，清洗干净升底，并调整完井液性能：起钻，进行完井电测。7.2扩孔和电测井径
7.2.1扩孔钻头下井前的检查
7.2.1.1丈量扩孔钻头在闭合状态下的长度和外径。7.2..2用人力推动扩孔钻头方钻杆（或将其立于地面），使牙轮臂张大到锁定位置。测量钻头巴掌张开的最大直径和每只牙轮的张开半径以及牙轮至方钻杆螺纹台阶的距离。7.2.1.3全面检查钻头本体的靡损、牙轮臂轴销固定、牙轮晃动及转动灵活程度等。7.2.1.4将扩孔钻头接在方钻杆下面，下放到井口。开泵，注意钻头习轮臂张开时的泵压。7.2.1.5在开、停泵过程中注意观察钻头本体的密封部位有无刺漏，牙轮臂开、闭有无阻卡等现象。7.2.2扩孔钻头的使用要求
7.2.2.1更换钻头时，不能在本体与方钻杆密封部位咬合大钳。8
SY/T 5181—2000
7.2.2.2下之前，根据需要在心轨阻流器水眼内加装补心或补心死堵。7.2.2.3井下情况不正常时，不得下扩孔钻头。下钻中途遇阻不得猛压。严禁将扩孔钻头当做划眼工具使用。
7.2.2.4严格按规定的扩孔钻速扩眼，送钻应均勾，防止螺旋筒和不规则井壁出现。7.2.2.5不要在开泵时上提扩孔钻头，以防止张开锁定的牙轮臂遇套管鞋或小井眼雨发生事故。7.2.2.6扩孔时严禁溜钻、憨钻，并注意井下情况的变化，防止掉牙轮。7.2.2.7扩孔完成后，大排量洗井，并调整完井液的性能指标。待出口完井液的性能符合设计要求启，方可起钻，
7.2.2.8扩孔钻头起至套管鞋时，起要慢。若钻头在套管鞋处遐卡，不能猛提，可用将钻头下至井底，开泵，再扩孔3-~5min；或加大排量冲洗（并调整完井液性能），或用较高转速（安全范内）转动钻头等措施进行处理，使牙轮臂收拢。7.2.2.9更换牙轮和牙轮臂时，应按其序号安装，同时检查牙轮臂的轴销有无磨损、变形等现象，发现异常，及时更换。
7.2.2.10扩孔用钻链的重量应是最大钻压的两倍以1.。7.2.3扩孔
7.2.3.1将扩孔钻头下至原套管水泥寨位置，开泵划眼，并清除套管壁残留的水泥环等。7.2.3.2造扩孔“过渡带”；
当钻头进到设计扩孔井深（一般在套管鞋下0.5~1.0m范围内）时，开泵，并在该井深处原地转动3～5min，使开壁形成台阶。然后，逐渐施加5.0～10.0kN的钻压，慢慢地向下扩孔，进尺约0.5m后停泵。上提钻具至原造台阶升深位置，重复原操作2～3次。7.2.3.3判断牙轮臂足否张开并处于标准锁定工作状态：当钻头在造的“过渡带”上能加上一定钻乐并显示已张开锁定时，则停录，继续扩眼2一3min。如能加上实际钻压，说明钻头已确实张开并锁定，便可继续向下扩孔。若失败，则需上提钻具至原造台阶的并深位置，再反复造“过渡带”。如怀疑下部井眼过大或井壁已被冲坏，可泵逐渐向下探（不转动钻具），直到能加上钻压为止！并从遇阻井深开始扩孔。
7.2.3.4扩孔钻进速度：
扩孔过程中，要求送钻均勾，钻压恒定，不许点放。钻头每转动100r，进尺不得超过0.30m。7.2.3.5扩孔技术参数：
a）钻压：20.0～40.0kV，扩孔钻头所承受的钻压由牙轮类型、地层岩性和扩孔台阶的宽窄决定；
b）转速：60～80r/min，扩孔钻头转速是与该钻头本体尺寸相当的普通牙轮钻头转速的：半；c）排量：900～1440L/min，排量应能及时清除扩孔后的岩屑；d）泵压：3.4～6.8MPa，扩孔所需泵压应考虑地层岩性对扩孔速度的影响。7.2.4接单根
7.2.4,1接第一个单根前，应留方余0.30m以工，以便扩我钻头在套管鞋附近遇卡时能进行有效处理。
7.2.4.2每次接单根前，应认真地进行：至二次划眼（划眼速度1一2m/min）。然后开泵，从原扩孔井深慢慢向下放，检查并壁有无遇阻。如发现遇阻，应重新划眼。7.2.4.3接完单根后，先开录慢放划眼；当钻头离扩孔台阶0.5-1.0m时，钻具不转动逐渐下放，直至重新碰上扩孔“井底”；然后再稍上提，使牙轮离开“井底”后，驱动转盘，逐渐加足钻压扩眼若钻头未能遇到扩托“并底”，则应将扩孔钻头上提至大井眼，来取投入压力球或增大泵循环排量等措施，使牙轮臂重新撑开。
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