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近年來，河南油田春光區(qū)塊使用復合防砂篩管的井數占據很大比例，特別是使用篩管的稠油井更是占據總井數的 95% 以上，但在生產過程中出現防砂篩管破損、開裂、脫落等各類問題，導致防砂失效，暴露出了防砂篩管抗壓強度不足的問題。為此，根據行業(yè)標準，應用防砂篩管強度檢測技術對防砂篩管進行檢測。
 
檢測過程與原理
 
防砂篩管強度檢測的主要方法是將待檢篩管放入檢測裝置，通過泵送系統(tǒng)將暫堵劑泵入檢測裝置，在泵送過程中監(jiān)測進出口流量、壓力大小，在暫堵劑循環(huán)通過篩管篩網的過程中，篩網的網孔會被逐漸堵塞，在網孔完全堵塞之后，繼續(xù)提高壓力，以不同的壓力梯度建立穩(wěn)壓點并觀察壓降低值，直至達到預定壓力或者篩管失效破損后停止。
 
其中，對于篩管最大抗外擠強度和最大抗內壓強度檢測的方法略有不同，抗外擠強度檢測時，由外向內封堵篩管孔網，暫堵劑泵入通道從檢測容器與篩管之間環(huán)空進入，從篩管內端流出；抗內壓強度檢測時，由內向外封堵篩管孔網，暫堵劑從篩管內部進入，從檢測容器與篩管之間環(huán)空流出。檢測設備由模型系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、數據采集處理系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)組成。為了保證防砂篩管檢測的安全性和準確行，制定了檢測方法，主要步驟包括：首先檢測前各項準備和記錄工作。
 
其次，配暫堵劑。暫堵劑主要由淀粉、土粉、鐵礦石粉、粉陶、PAC141、DF-1封堵劑、高粘 CMC 等組成，其中固體顆粒根據篩管孔眼大小按照架橋理論從大到小均勻加入，水溶性聚合物獲得剪切速率為 511s-1 時最大表觀粘度為 0.4Pa·s，加入殺菌劑延長保質期。連接篩管及試驗管匯，進口端確保長度大于 30 米，減少壓力波動的影響以及使用小排量泵時管匯中有足夠的泥漿。清水低壓循環(huán)將系統(tǒng)注滿清水，啟動柱塞泵試壓 13MPa，穩(wěn)壓 5 分鐘，隨后提高壓力至 35MPa，穩(wěn)壓5 分鐘，壓降不超過 0.5MPa 為合格，泄壓；啟動泥漿泵低壓循環(huán)將清水替出。
 
逐漸提高泵入壓力、流量，觀察出口是否有返出物，確認篩管孔喉堵塞后，起壓至 1MPa 停泥漿泵，確認環(huán)空是否通暢。采用停止加壓 - 穩(wěn)壓的方式，以適當的壓力梯度建立穩(wěn)壓點 ( 內壓梯度約為外壓的一半 )，以一定的最大增壓速率從先前的穩(wěn)壓點增壓至下一穩(wěn)壓點，停泵穩(wěn)壓記錄壓力值及壓降。
 
試驗中若出現泵出口壓力突然降低，返出口溢流增大，再提高壓力出現同樣情況，經反復提壓均出現上述情況，或加壓至預期額定值，或發(fā)現防砂失效，關泵，停止繼續(xù)提壓，記錄壓力及壓降情況。停泵卸壓，拆卸裝置、篩管、管匯，清洗相關設備及部件。 觀察和記錄實驗結果，包括加壓曲線、尺寸變化、防砂失效的部位和描述，完成試驗。
 
不同篩管檢測應用
 
為了對河南油田入井篩管的質量進行把關，通過抽樣了 4 種規(guī)格共 8 根防砂篩管，按照檢測方法和步驟，分別進行最大抗外擠強度和最大抗內壓強度檢測，檢測過程中分別記錄壓力及流量曲線。對 φ177.8mm 篩管進行檢測。通過抗外擠試驗曲線可知，篩管完成暫堵后，從 14MPa 開始以 3MPa左右為壓力梯度，建立了 7 個穩(wěn)壓點，每個點穩(wěn)壓 5min，穩(wěn)壓過程中，壓力均產生不同程度緩慢下降，直到壓力提升至 29.3MPa 后，認為滿足需求泄壓至 0。試驗結束檢查篩管無破損情況，該 φ177.8mm 篩管最大抗外擠壓力為 29.3MPa。
 
通過抗內壓試驗曲線可知，篩管完成暫堵后，提升壓力至 2.1MPa 迅速下降，繼續(xù)提升至 2.4MPa，產生一個小范圍突降后緩慢下降，繼續(xù)提升至 3MPa，壓力下降后略微提升壓力，穩(wěn)壓后緩慢下降，隨后增大泵送量提升至最高壓 3.7MPa 開始產生壓降，繼續(xù)保持泵送壓力無法恢復壓力，泄壓至 0。試驗結束檢查篩管出現破裂情況，同時部分焊接點開裂（該 φ177.8mm 篩管最大抗內壓為 3.7MPa。對 φ139.7mm 篩管進行檢測。通過抗外擠試驗曲線可知，篩管完成暫堵后，提升壓力至 6.9MPa 開始 建 立 穩(wěn) 壓 點， 繼 續(xù) 提 升 最 高 至12.5MPa 產生突降，增大泵送量后無法恢復壓力，泄壓至 0。試驗結束檢查篩管出現變形和破損情況，該 φ139.7mm 篩管最大抗外擠壓力為 12.5MPa。通過抗內壓試驗曲線可知，篩管完成暫堵后，提升壓力至 2.3MPa開始建立穩(wěn)壓點，壓降后增大泵送量，壓力最高提升至 2.7MPa，繼續(xù)泵送無法恢復壓力，泄壓至 0。
 
試驗結束檢查篩管出現破損情況，該 φ139.7mm 篩管最大抗內壓為2.7MPa。對 φ88.9mm 篩管進行檢測。通過抗外擠試驗曲線可知，篩管完成 暫 堵 后， 建 立 了 3 個 穩(wěn) 壓 點，最 高 提 升 至 15.3MPa， 繼 續(xù) 泵 送無 法 恢 復 壓 力， 泄 壓 至 0。 試 驗結束檢查篩管出現破損情況，該φ88.9mm 篩管最大抗外擠壓力為15.3MPa。通過抗內壓試驗曲線可知，篩管完成暫堵后，建立了 3 個穩(wěn)壓點，最高提升至 2.8MPa，繼續(xù)泵送無法恢復壓力，泄壓至 0。試驗結束檢查篩管出現破損和開裂情況，該 φ88.9mm 篩管最大抗內壓力為 2.8MPa。對 φ73mm 篩管進行檢測。
 
通過抗外擠試驗曲線可知，篩管完成暫堵后，提升至 7.7MPa 開始壓降，隨后建立 4 個穩(wěn)壓點，最高提升至9.1MPa，繼續(xù)泵送無法恢復壓力，泄壓至 0。試驗結束檢查篩管出現破損情況，該 φ73mm 篩管最大抗外擠壓力為 9.1MPa。通過抗內壓試驗曲線可知，篩管完成暫堵后，建 立 了 4 個 穩(wěn) 壓 點， 最 高 提 升 至2.4MPa，繼續(xù)泵送無法恢復壓力，泄壓至 0。試驗結束檢查篩管出現破損和開裂情況，該 φ73mm 篩管最大抗內壓力為 2.4MPa。
 
根據檢測結果，分析認為河南油田春光區(qū)塊篩管破損主要原因是抗內壓不足，導致篩管部分堵塞后注汽階段篩管破損，可適當降低注汽壓力或采用高強度篩管應對該問題。通過對不同規(guī)格篩管強度測試數據的對比，可以看出隨著篩管尺寸的減小，其外擠、抗內壓強度變化趨勢是在不斷降低的?？刂茩z測過程中的壓力波動和最大泵送量可提高檢測結果的穩(wěn)定性。