[发明专利]一种膨胀颗粒、膨胀颗粒填充的完井管柱及膨胀颗粒填充完井的方法

说明书

本发明公开了一种膨胀颗粒、膨胀颗粒填充的完井管柱及膨胀颗粒填充完井的方法，所述膨胀颗粒为将形状记忆聚合物通过物理发泡方式制成孔径为0.05～0.35mm、孔隙度为10～90％的开孔泡沫，后经过高温压缩、冷却定型制得；所述膨胀颗粒的激发温度大于油藏温度；且所述膨胀颗粒的尺寸小于井筒孔道直径，且大于防砂筛管的缝隙宽度或网孔直径。所述方法包括：将所述的内管部和所述外管部下入油井中，清洗后将所述井筒内的温度降低至膨胀颗粒的激发温度以下；向所述冲管中注入膨胀颗粒溶液以进行充填，获得所述的膨胀颗粒填充的完井管柱；向所述冲管中注入高温流体，并关闭所述的膨胀颗粒填充的完井管柱5～24h；向所述冲管中注入常温流体。

技术领域

本发明涉及开发井完井技术领域，特别涉及一种膨胀颗粒、膨胀颗粒填充的完井管柱及膨胀颗粒填充完井的方法。

背景技术

油气井出砂是指油井或气井在生产过程中，由于地质条件、开采方式以及措施作业等各种综合因素造成井底附近地层的岩石结构变化，导致地层离散砂或脱落砂被地层产出流体携带进入井筒或地面，从而对油气井正常生产造成一系列不利影响的过程或现象。

采取防砂措施是解决油气井出砂问题的主要途径。砾石充填防砂是目前油田应用最普遍的防砂工艺。它是指在井筒中下入防砂筛管，并在防砂筛管与井筒环空，或地层亏空带中填充砾石，构建砾石层挡砂屏障，来阻止地层出砂。目前，常用的砾石充填材料包括石英砂和陶粒。但是，现有的砾石充填防砂工艺存在以下几个方面的问题：(1)由于施工工艺的限制，无法获得较高的充填密实程度，充填砾石层的稳定性较差，地层砂极易侵入到砾石层中，造成砾石层堵塞，影响油气井产量，严重情况下，还会在砾石层中形成优势通道，造成地层砂直接冲蚀筛管，导致筛管破坏，防砂失效。(2)对于大量出砂，导致地层亏空严重的油气井，近井地层的部分亏空带中难以完全填满，部分砾石层处于松散状态，在油气生产过程中，由于油气的扰动，砾石层容易与地层砂混合，导致防砂效果变差和产量下降。(3)对于长井段、非均质油层的直井，为保证良好的充填效果，需要采取分层砾石充填防砂工艺。但是，分层砾石充填工艺复杂、技术难度大、施工风险大。(4)对于长井段水平井，由于常规砾石材料密度较大，充填施工过程中容易发生沉降，形成砂堵，导致充填效果变差，严重情况下还会导致充填施工失败。

综上，现有技术中的完井管柱存在以下问题：结构复杂，加工制作难度大，施工风险大；填充空间有限，部分严重出砂亏空处和缝洞油藏中填充不满；遇水膨胀物质吸水膨胀后强度低、易水解、有效期短。

因此，如何开发一种充填效果好且工艺简单的完井填充方法，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种膨胀颗粒、膨胀颗粒填充的完井管柱及膨胀颗粒填充完井的方法，所述膨胀颗粒填入井筒后，在未膨胀之前保持球形状，膨胀颗粒处于相对松散的堆积状态，颗粒之间存在空隙，并且还存在部分填充不实的区域。膨胀颗粒膨胀过程中，由于井壁和筛管的约束作用，膨胀颗粒相互挤压，沿着颗粒间的空隙和填充不实区域膨胀，最终形成高填充度和高稳定性的挡砂屏障；充填效果好且工艺简单。

在本发明的第一方面，提供了一种膨胀颗粒，所述膨胀颗粒为将形状记忆聚合物通过物理发泡方式制成孔径为0.05～0.35mm、孔隙度为10～90％的开孔泡沫，后经过高温压缩、冷却定型制得；所述膨胀颗粒的激发温度大于油藏温度；且所述膨胀颗粒的尺寸小于井筒孔道直径，且大于防砂筛管的缝隙宽度或网孔直径。

进一步地，所述形状记忆聚合物包括形状记忆环氧树脂和形状记忆聚氨酯中的至少一种。

在本发明的第二方面，提供了一种混合填充颗粒，所述混合填充颗粒包括所述的膨胀颗粒和配料；所述配料包括和陶粒中的至少一种，所述膨胀颗粒和所述配料的体积比为1：(0.2～1)。

在本发明的第三方面，提供了一种所述的膨胀颗粒或者所述的混合填充颗粒作为填充填料在完井管柱中的应用。

在本发明的第四方面，提供了一种膨胀颗粒填充的完井管柱，包括：