第3章 出砂機(jī)理及防砂

1、1 v3.1 出砂機(jī)理及預(yù)測 v3.2 防砂方法與技術(shù) v3.3 防砂方法優(yōu)選 本章內(nèi)容 第3章 出砂機(jī)理及防砂 2 v油氣層巖石在井下未開采時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，地層被鉆開后井 壁巖石的應(yīng)力狀況發(fā)生變化。在采出地層巖石中的流體后， 巖石既要承受其它巖石的作用力，又要承受流體的作用力， 在力的作用下強(qiáng)度弱的巖石可能會(huì)破碎，形成出砂。 v出砂是由于油氣井開采和作業(yè)等綜合因素造成井底附近地層 破壞，導(dǎo)致剝落的地層砂隨地層流體進(jìn)入井筒，而對油氣井 生產(chǎn)造成不利因素的現(xiàn)象。 v防止油氣井出砂稱為防砂。 3 1、游離砂析出、游離砂析出 未膠結(jié)的砂粒，隨油氣流帶出巖石進(jìn)入井筒。加強(qiáng)排液，不未膠結(jié)的砂粒，隨油氣流

2、帶出巖石進(jìn)入井筒。加強(qiáng)排液，不 必采取防砂措施。必采取防砂措施。 2、弱膠結(jié)砂巖層的出砂、弱膠結(jié)砂巖層的出砂 疏松巖石，當(dāng)流體拖曳力超過砂粒聯(lián)結(jié)強(qiáng)度時(shí)，形成出砂。疏松巖石，當(dāng)流體拖曳力超過砂粒聯(lián)結(jié)強(qiáng)度時(shí)，形成出砂。 隨流體流量增加而變大，隨采液時(shí)間延長而加劇。隨流體流量增加而變大，隨采液時(shí)間延長而加劇。 3、砂巖骨架破碎出砂、砂巖骨架破碎出砂 膠結(jié)強(qiáng)度較高的砂巖層，生產(chǎn)初期無出砂，中后期出砂，一膠結(jié)強(qiáng)度較高的砂巖層，生產(chǎn)初期無出砂，中后期出砂，一 般為骨架砂。般為骨架砂。 游離砂有利于疏通孔隙喉道，提高產(chǎn)能。防砂防的是后兩種。游離砂有利于疏通孔隙喉道，提高產(chǎn)能。防砂防的是后兩種。 一、出砂類型

3、一、出砂類型 4 1、地質(zhì)因素 2、開采因素 3、完井因素 人為因素 自然因素 構(gòu)造應(yīng)力的影響 顆粒膠結(jié)性質(zhì) 流體性質(zhì) 地層壓降及生產(chǎn)壓差對出砂的影響 流速對出砂的影響 含水上升或注水對出砂的影響 地層傷害的影響 射孔參數(shù)對出砂的影響等 二、影響地層出砂的因素二、影響地層出砂的因素 5 v1、拉伸破壞機(jī)理 隨內(nèi)外壓差增大，流 體流向井內(nèi)的流速也 增大，對巖石的拖曳 力增大，巖石承受拉 伸力也增大，當(dāng)該力 超過巖石抗拉伸強(qiáng)度 時(shí)，巖石就會(huì)遭受拉 伸破壞。 三、出砂機(jī)理三、出砂機(jī)理 6 v2、剪切破壞 上覆巖層壓力由孔 隙壓力與骨架應(yīng)力共 同平衡。隨開采進(jìn)行， 油藏壓力逐漸降低， 施加在巖石骨架上

4、的 壓力越來越大，當(dāng)該 力超過巖石的抗剪切 應(yīng)力，巖石就會(huì)被剪 切破壞。 三、出砂機(jī)理三、出砂機(jī)理 7 三、出砂機(jī)理三、出砂機(jī)理 v巖石的強(qiáng)度有兩部分組成：微粒之間的接 觸力和顆粒與膠結(jié)物之間的粘結(jié)力。由于 各種物理、化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致膠結(jié)物被破壞 掉或者溶解掉，巖石強(qiáng)度降低，造成出砂。 v3、粘結(jié)破壞 8 v1、砂?？赡茉诰畠?nèi)沉積并形成砂堵，產(chǎn)量降低； v2、砂粒將磨損井內(nèi)和地表設(shè)備，卡抽油泵進(jìn)出口 凡爾、活塞、襯套等； v3、出砂嚴(yán)重的井還可能引起井壁坍塌而損壞套管 和襯管、砂埋油層導(dǎo)致油氣井停產(chǎn)，使采油的難度 和成本都顯著提高等等。 v4、污染環(huán)境，尤其是海洋油氣田。 四、出砂的危害四、出砂

5、的危害 9 v1、現(xiàn)場觀測法 v2、經(jīng)驗(yàn)分析法 v3、應(yīng)力分析法 巖心觀察 DST測試 臨井狀態(tài) 巖石膠結(jié)物 聲波時(shí)差法 地層孔隙度法 組合模量法 出砂指數(shù)法 C c V t 1 mstc/295 %30 %20%30 %20 2 8 1094. 9 c r c t E MPaEc 4 100 . 2 MPaEc 44 105 . 1100 . 2 MPaEc 4 105 . 1 GKB 3 4 MPaB 4 102 MPaB 44 104 . 1102 MPaB 4 104 . 1 五、出砂預(yù)測方法五、出砂預(yù)測方法 10 一般用粒徑和不同粒徑砂粒的百分含量表示砂粒尺寸及其分布特征。一般用粒徑

6、和不同粒徑砂粒的百分含量表示砂粒尺寸及其分布特征。 粒徑測量方法：篩析法、沉降法、觀測法。粒徑測量方法：篩析法、沉降法、觀測法。 篩析法：篩析法：將由粗到細(xì)的一套篩子疊放并固定在振動(dòng)篩分機(jī)上，對已破碎將由粗到細(xì)的一套篩子疊放并固定在振動(dòng)篩分機(jī)上，對已破碎 的砂巖顆粒進(jìn)行篩析，測量每一種孔徑的篩面上剩余砂粒（的砂巖顆粒進(jìn)行篩析，測量每一種孔徑的篩面上剩余砂粒（篩余篩余）的重量，）的重量， 即可得到顆粒粒徑的質(zhì)量分布。即可得到顆粒粒徑的質(zhì)量分布。 地層砂粒篩析圖：地層砂粒篩析圖：砂粒直徑與砂粒直徑與累計(jì)質(zhì)量累計(jì)質(zhì)量的曲線圖。的曲線圖。 如：如：D D5050表示累計(jì)百分比占總砂粒質(zhì)量表示累計(jì)百分比

7、占總砂粒質(zhì)量50%50%的砂粒直徑。的砂粒直徑。 D D5050=0.34mm=0.34mm表示表示0.34mm0.34mm直徑以上的砂粒占總砂粒的直徑以上的砂粒占總砂粒的50%50%。 累積曲線越陡，粒度組成越均勻；曲線越平緩，粒度越不均勻。累積曲線越陡，粒度組成越均勻；曲線越平緩，粒度越不均勻。 六、地層砂的粒徑分析六、地層砂的粒徑分析 11 油井防砂方法有以下幾種：油井防砂方法有以下幾種： v1、機(jī)械防砂法 v2、化學(xué)防砂法 v3、焦化防砂法 v4、復(fù)合防砂法 v5、其他防砂法 僅下機(jī)械防砂管柱的方法 自然砂拱防砂 防砂管柱礫石充填的方法 人工膠結(jié)地層法 人工井壁法 合理生產(chǎn)制度 向地層

8、擠入樹脂砂漿液、乳 化水泥、預(yù)涂層礫石、水帶 干灰砂等 向地層通入熱能，使原油在砂粒表面焦 化，形成具有膠結(jié)力的薄膠結(jié)層 機(jī)械防砂法 化學(xué)防砂法 + 12 （1 1）濾砂器防砂）濾砂器防砂 地層砂產(chǎn)出后，經(jīng)過濾砂器才可 到達(dá)地面，濾砂器具有高滲透性， 但可以阻擋地層砂通過。 A、割縫襯管、割縫襯管 縫長縫長 垂直于軸線的垂直于軸線的(L=20-50mm) (L=20-50mm) 平行于軸線的（平行于軸線的（L=50-300mmL=50-300mm） 縫寬：縫寬：=0.15mm=0.15mm， 最小可到最小可到0.08mm0.08mm 1、機(jī)械防砂、機(jī)械防砂 14 E E、陶瓷濾砂管、陶瓷濾砂管

9、 外管、陶瓷管、密封；外管、陶瓷管、密封； 陶粒為防砂材料，抗折、抗壓性陶粒為防砂材料，抗折、抗壓性 能高，能耐土酸、鹽酸、高礦化能高，能耐土酸、鹽酸、高礦化 度水的腐蝕。度水的腐蝕。 F F、多孔冶金粉末濾砂管、多孔冶金粉末濾砂管 由鐵粉、銅粉等燒結(jié)成多孔材料篩網(wǎng)，焊接在襯管上。由鐵粉、銅粉等燒結(jié)成多孔材料篩網(wǎng)，焊接在襯管上。 厚度小，防砂效果好，可以阻擋厚度小，防砂效果好，可以阻擋0.06mm及更細(xì)的粉砂或黏土。及更細(xì)的粉砂或黏土。 G G、其它優(yōu)質(zhì)復(fù)合防砂管、其它優(yōu)質(zhì)復(fù)合防砂管 保護(hù)罩和多層濾網(wǎng)。防砂范圍廣，強(qiáng)度高、抗沖蝕能力強(qiáng)。保護(hù)罩和多層濾網(wǎng)。防砂范圍廣，強(qiáng)度高、抗沖蝕能力強(qiáng)。 基管

10、基管內(nèi)保護(hù)層內(nèi)保護(hù)層擴(kuò)散層擴(kuò)散層過濾層過濾層 1、機(jī)械防砂、機(jī)械防砂 15 機(jī)械防砂管柱結(jié)構(gòu)機(jī)械防砂管柱結(jié)構(gòu) 套 管 油 管 抽 油 桿 抽 油 泵 防 砂 丟 手 安 全 接 頭 防 砂 襯 管 皮 碗 絲 堵 油 層 油 層 油 層 襯管懸掛器：防砂管柱懸掛在套管，封隔防砂管柱懸掛在套管，封隔 油套環(huán)空，使帶砂流體只能油套環(huán)空，使帶砂流體只能 通過防砂襯管濾砂套；丟開通過防砂襯管濾砂套；丟開 上部工作油管，便于檢泵、上部工作油管，便于檢泵、 熱洗清蠟等。熱洗清蠟等。 丟 手：丟開上部工作油管，便于檢丟開上部工作油管，便于檢 泵、熱洗清蠟等。（丟手在泵、熱洗清蠟等。（丟手在 襯管懸掛器上）襯

11、管懸掛器上） 安全安全 接接 頭頭：懸掛器與襯管之間，打撈襯懸掛器與襯管之間，打撈襯 管時(shí)，先將安全接頭倒開，管時(shí)，先將安全接頭倒開， 撈出懸掛器，以免作業(yè)復(fù)雜。撈出懸掛器，以免作業(yè)復(fù)雜。 皮 碗：防砂管底端，幫助襯管之間防砂管底端，幫助襯管之間 環(huán)空形成砂橋。環(huán)空形成砂橋。 扶 正 器：防砂襯管上下兩端，保護(hù)襯防砂襯管上下兩端，保護(hù)襯 管下井時(shí)偏磨套管壁。管下井時(shí)偏磨套管壁。 絲 堵：最底端，防皮碗損壞時(shí)，地最底端，防皮碗損壞時(shí)，地 層砂從底端進(jìn)入管柱內(nèi)。層砂從底端進(jìn)入管柱內(nèi)。 1、機(jī)械防砂、機(jī)械防砂 16 v（2）礫石充填防砂 首先將篩管或割縫襯管下到出砂層段，用一定質(zhì)量流體將一定粒度礫石

12、首先將篩管或割縫襯管下到出砂層段，用一定質(zhì)量流體將一定粒度礫石 攜帶到防砂段，充填在篩管與地層之間或篩管與套管之間，形成一個(gè)由粗到攜帶到防砂段，充填在篩管與地層之間或篩管與套管之間，形成一個(gè)由粗到 細(xì)的砂拱，礫石充填具有良好流通能力，又能阻止油層出砂，同時(shí)對井壁具細(xì)的砂拱，礫石充填具有良好流通能力，又能阻止油層出砂，同時(shí)對井壁具 有一定的支撐作用。有一定的支撐作用。分為裸眼礫石充填和管內(nèi)礫石充填分為裸眼礫石充填和管內(nèi)礫石充填，一般與，一般與繞絲篩管繞絲篩管共共 同使用。同使用。 礫石尺寸選擇礫石尺寸選擇 太大則滲透性好，防砂效果差；太小則滲透率小，產(chǎn)能低。太大則滲透性好，防砂效果差；太小則滲透

13、率小，產(chǎn)能低。 合理的礫石尺寸：合理的礫石尺寸：D D5050礫石礫石/D/D5050砂砂=5=56 6。 礫石的強(qiáng)度和圓度礫石的強(qiáng)度和圓度 最常用的礫石是石英砂，礫石的石英含量應(yīng)不低于最常用的礫石是石英砂，礫石的石英含量應(yīng)不低于98%98%，圓度、球度大，圓度、球度大 于于0.60.6；也有在水平井中使用人造礫石，如陶粒等。；也有在水平井中使用人造礫石，如陶粒等。 1、機(jī)械防砂、機(jī)械防砂 17 v（2）礫石充填防砂 襯管類型選擇襯管類型選擇 地層流體腐蝕性弱，砂粒較粗，產(chǎn)能偏低的地層，一般選用割縫襯管；地層流體腐蝕性弱，砂粒較粗，產(chǎn)能偏低的地層，一般選用割縫襯管； 反之選用繞絲篩管；反之選用

14、繞絲篩管； 產(chǎn)層厚度超過產(chǎn)層厚度超過30m30m，海上油氣田應(yīng)考慮使用繞絲篩管；，海上油氣田應(yīng)考慮使用繞絲篩管； 硫化氫含量高的井，應(yīng)選用有高的抗硫化氫能力的不銹鋼材質(zhì)；硫化氫含量高的井，應(yīng)選用有高的抗硫化氫能力的不銹鋼材質(zhì)； 熱采井可以采用滑動(dòng)式篩套；熱采井可以采用滑動(dòng)式篩套； 襯管縫隙選擇襯管縫隙選擇 原則上篩管縫隙應(yīng)能擋住最小的充填礫石，能擋住絕大多數(shù)的地層砂。原則上篩管縫隙應(yīng)能擋住最小的充填礫石，能擋住絕大多數(shù)的地層砂。 襯管縫隙尺寸應(yīng)為最小礫石粒徑的襯管縫隙尺寸應(yīng)為最小礫石粒徑的2/32/3左右。左右。 1、機(jī)械防砂、機(jī)械防砂 18 v（2）礫石充填防砂 礫石攜帶液（攜砂液）礫石攜帶

15、液（攜砂液） 要求：攜帶液對地層無污染，液體中的懸浮顆粒直徑小于地層孔隙尺寸；要求：攜帶液對地層無污染，液體中的懸浮顆粒直徑小于地層孔隙尺寸； 能防止地層粘土膨脹；能防止地層液體的乳化；性能穩(wěn)定，能平衡地層壓力。能防止地層粘土膨脹；能防止地層液體的乳化；性能穩(wěn)定，能平衡地層壓力。 分為低、中、高粘度和泡沫礫石攜帶液。分為低、中、高粘度和泡沫礫石攜帶液。 低粘度攜帶液：鹽水加增粘劑，攜砂比為低粘度攜帶液：鹽水加增粘劑，攜砂比為50-400kg/m350-400kg/m3，粘度為，粘度為50-100cP50-100cP， 要求采用大排量充填。要求采用大排量充填。 中粘度攜帶液：攜砂比中粘度攜帶液：

16、攜砂比400-500kg/m3400-500kg/m3，粘度為，粘度為300-400cP300-400cP，排量為，排量為0.15-0.15- 0.3m3/min 0.3m3/min。 高粘度攜帶液：攜砂比高粘度攜帶液：攜砂比1000-1800kg/m31000-1800kg/m3，粘度為，粘度為500-1000cP500-1000cP，排量為，排量為0.08-0.08- 0.3m3/min 0.3m3/min，用于高密度擠壓充填作業(yè)。，用于高密度擠壓充填作業(yè)。 泡沫礫石攜帶液：水基液體充氣形成，用于低壓井，污染小。泡沫礫石攜帶液：水基液體充氣形成，用于低壓井，污染小。 1、機(jī)械防砂、機(jī)械防砂

17、 19 v（2）礫石充填防砂 礫石充填工具礫石充填工具 分為反循環(huán)礫石充填和采用專用工具的正循環(huán)充填。反循環(huán)充填工藝簡分為反循環(huán)礫石充填和采用專用工具的正循環(huán)充填。反循環(huán)充填工藝簡 單，要求排量大，對地層傷害嚴(yán)重。目前，一般采用正循環(huán)充填。單，要求排量大，對地層傷害嚴(yán)重。目前，一般采用正循環(huán)充填。 常用工具有：卡瓦封隔器式礫石充填工具、皮碗自封式礫石充填工具。常用工具有：卡瓦封隔器式礫石充填工具、皮碗自封式礫石充填工具。 其原理類似：下井后，先使用卡瓦或皮碗密封環(huán)空，打開充填孔對地層進(jìn)行其原理類似：下井后，先使用卡瓦或皮碗密封環(huán)空，打開充填孔對地層進(jìn)行 擠壓充填，然后打開套管閘門進(jìn)行環(huán)空礫石充

18、填，充填完畢后上提管柱，打擠壓充填，然后打開套管閘門進(jìn)行環(huán)空礫石充填，充填完畢后上提管柱，打 開反循環(huán)孔，反洗出多余礫石，反洗結(jié)束后正轉(zhuǎn)倒扣提出內(nèi)管柱。開反循環(huán)孔，反洗出多余礫石，反洗結(jié)束后正轉(zhuǎn)倒扣提出內(nèi)管柱。 1、機(jī)械防砂、機(jī)械防砂 20 裸眼防砂效果好，成功率高，在條件允許情況下盡可能選用裸眼防砂； 裸眼礫石充填前，需要對井壁的泥餅進(jìn)行清洗。 管內(nèi)礫石充填前，應(yīng)對孔道進(jìn)行清洗，否則影響充填效果； 管內(nèi)礫石充填包括常規(guī)礫石充填和壓裂充填，后者增產(chǎn)作用明顯。 2、裸眼繞絲篩管礫石充填防砂 1、套管完井篩管礫石充填防砂 1、機(jī)械防砂、機(jī)械防砂 v（2）礫石充填防砂 濾砂器管柱 礫石填充 油管 套

19、管 水泥環(huán) 油藏 濾砂器管柱 礫石填充 射孔 21 （2）樹脂預(yù)涂層礫石防砂）樹脂預(yù)涂層礫石防砂 充填前使用樹脂包覆礫石，充填后樹脂涂層發(fā)生交聯(lián)充填前使用樹脂包覆礫石，充填后樹脂涂層發(fā)生交聯(lián) 固化反應(yīng)，將松散的礫石顆粒連接在一起，形成既有好的固化反應(yīng)，將松散的礫石顆粒連接在一起，形成既有好的 滲透性又有高的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的礫石層。滲透性又有高的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的礫石層。施工簡單，成功率高，施工簡單，成功率高， 施工后礫石層強(qiáng)度高。使用早期和后期防砂、中、高含水施工后礫石層強(qiáng)度高。使用早期和后期防砂、中、高含水 井的防砂。井的防砂。 （3）人工井壁防砂）人工井壁防砂 將支撐劑和未固化的膠結(jié)劑按一定比例混合均勻

20、，將支撐劑和未固化的膠結(jié)劑按一定比例混合均勻， 用液體攜至井下擠入出砂部位，形成具有一定強(qiáng)度和滲透用液體攜至井下擠入出砂部位，形成具有一定強(qiáng)度和滲透 性的壁面，達(dá)到防砂又不影響生產(chǎn)的目的。性的壁面，達(dá)到防砂又不影響生產(chǎn)的目的。常用水泥砂漿、常用水泥砂漿、 樹脂核桃殼、樹脂砂漿人工井壁等。施工簡單，適應(yīng)性強(qiáng)。樹脂核桃殼、樹脂砂漿人工井壁等。施工簡單，適應(yīng)性強(qiáng)。 （4）其它）其它 熱力熔融固砂、熱力熔融固砂、“硅鎖硅鎖”法固砂。法固砂。 （1）人工膠結(jié)固砂方法）人工膠結(jié)固砂方法 從地面向油層擠入液體膠結(jié)劑及增孔劑（柴油），待膠結(jié)劑凝固后，可以將從地面向油層擠入液體膠結(jié)劑及增孔劑（柴油），待膠結(jié)劑凝

21、固后，可以將 疏松的地層砂膠結(jié)在一起，組織地層砂進(jìn)入井眼，并且保持固結(jié)的砂層具有一定疏松的地層砂膠結(jié)在一起，組織地層砂進(jìn)入井眼，并且保持固結(jié)的砂層具有一定 的滲透率。的滲透率。常用：常用： 酚醛樹脂膠結(jié)砂層和酚醛溶液地下合成防砂。適用于早期防砂、酚醛樹脂膠結(jié)砂層和酚醛溶液地下合成防砂。適用于早期防砂、 細(xì)砂薄產(chǎn)層。工藝簡單但成本高。細(xì)砂薄產(chǎn)層。工藝簡單但成本高。 2、化學(xué)防砂、化學(xué)防砂 22 3、焦化防砂、焦化防砂 焦化防砂的原理是向油層提供熱能，焦化防砂的原理是向油層提供熱能， 促使原油在砂粒表面焦化，形成具有膠促使原油在砂粒表面焦化，形成具有膠 結(jié)力的焦化膠層。結(jié)力的焦化膠層。 主要有主要

22、有注熱空氣固砂注熱空氣固砂和和短期火燒油短期火燒油 層固砂層固砂兩種方法。兩種方法。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：強(qiáng)度低，可控性差，對油藏強(qiáng)度低，可控性差，對油藏 流體性質(zhì)有較大的依賴性。流體性質(zhì)有較大的依賴性。 23 v（1）常規(guī)機(jī)械-化學(xué)復(fù)合防砂法 v（2）高滲壓裂充填防砂 4、復(fù)合防砂、復(fù)合防砂 化學(xué)劑在出砂層位固結(jié)地層后，再下機(jī)械防砂管柱（一 般為雙層預(yù)充填繞絲篩管） 高滲疏松砂巖地層既水力壓裂，又礫石充填，兩工藝有機(jī)結(jié)合， 油井既高產(chǎn)又控砂最佳效果。 （1）壓后地層流體流動(dòng)特征 徑向流 雙線流 （2）水力裂縫可以避免和緩解巖石的破壞 （3）裂縫可以降低流動(dòng)沖刷攜帶砂粒的能力 （4）裂縫內(nèi)充填的礫石對

23、地層砂粒有阻擋作用 雙線流 生產(chǎn)壓差降低 流動(dòng)壓力梯度降低 + 雙性流 裂縫表面積 流速大幅度降低+ 24 （1）砂橋：地層砂?；虺涮钌傲?在炮眼周圍構(gòu)成的圓拱結(jié)構(gòu)。 （2）砂橋形成：流速低于臨界流 速時(shí)，自然形成砂橋，高于臨界 流速會(huì)大量出砂，不能形成砂橋。 為保證沙橋穩(wěn)定性，最簡單方 法是把產(chǎn)量控制在臨界流速以 下；在一定采液流速下，可增 大出油面積，降低生產(chǎn)壓差， 如增大射孔密度，增大孔徑， 甚至裸眼完井。 （3）砂橋穩(wěn)定性：砂橋形成 前會(huì)出砂，形成后出砂漸少， 甚至不出砂，即形成穩(wěn)定砂橋。 砂橋穩(wěn)定性主要受砂粒間摩擦 力和孔隙間毛管力支配。生產(chǎn) 中，一旦流速過大，超過臨界 流速，流動(dòng)壓

24、力大于砂粒間摩 擦力和毛細(xì)管力，使得砂橋垮 塌，油井出砂。 5、砂拱防砂（自然防砂）、砂拱防砂（自然防砂） 25 6、其他方法投產(chǎn)與管理、其他方法投產(chǎn)與管理 （1）防砂后及時(shí)開井排液 （2）投產(chǎn)初期適當(dāng)控制工作制度 （3）合理生產(chǎn)壓差 防砂后適當(dāng)關(guān)井候凝或壓力擴(kuò)散，及時(shí)開井，盡快排液生產(chǎn)。防砂后適當(dāng)關(guān)井候凝或壓力擴(kuò)散，及時(shí)開井，盡快排液生產(chǎn)。 投產(chǎn)初期，控制產(chǎn)液量，使地層投產(chǎn)初期，控制產(chǎn)液量，使地層 砂在礫石充填體外沿形成砂在礫石充填體外沿形成“砂拱砂拱” 或或“砂橋砂橋”。較大砂粒能阻止外。較大砂粒能阻止外 面較小地層砂，在井壁形成一個(gè)面較小地層砂，在井壁形成一個(gè) 由粗到細(xì)粒濾砂器，具有良好

25、滲由粗到細(xì)粒濾砂器，具有良好滲 透性，又能阻止油層出砂。透性，又能阻止油層出砂。 防砂井存在人工井壁結(jié)構(gòu)破壞而重新大量防砂井存在人工井壁結(jié)構(gòu)破壞而重新大量 出砂可能。防砂后，要先保持防砂前生產(chǎn)出砂可能。防砂后，要先保持防砂前生產(chǎn) 壓差，定期取樣分析，觀察油井出砂情況，壓差，定期取樣分析，觀察油井出砂情況， 經(jīng)一段經(jīng)一段時(shí)間證明油井不出砂，油層本身又時(shí)間證明油井不出砂，油層本身又 具有潛力時(shí)可適當(dāng)放大生產(chǎn)壓差，增加采具有潛力時(shí)可適當(dāng)放大生產(chǎn)壓差，增加采 油量。油量。 26 7、適度防砂、適度防砂 嚴(yán)格防砂，不但在工藝上存在一定難度，而且成本高，容嚴(yán)格防砂，不但在工藝上存在一定難度，而且成本高，容

26、 易井下砂堵，同時(shí)由于限制生產(chǎn)壓差，防砂措施的存在導(dǎo)致附易井下砂堵，同時(shí)由于限制生產(chǎn)壓差，防砂措施的存在導(dǎo)致附 加表皮增加，不能充分發(fā)揮油井產(chǎn)能。加表皮增加，不能充分發(fā)揮油井產(chǎn)能。 適度防砂就是在生產(chǎn)許可的范圍內(nèi)，允許一定數(shù)量的地層適度防砂就是在生產(chǎn)許可的范圍內(nèi)，允許一定數(shù)量的地層 砂產(chǎn)出，以達(dá)到提高原油產(chǎn)量和較好的生產(chǎn)效益。砂產(chǎn)出，以達(dá)到提高原油產(chǎn)量和較好的生產(chǎn)效益。 適度防砂的含砂量一般應(yīng)控制在適度防砂的含砂量一般應(yīng)控制在5%5%以內(nèi)以內(nèi)。 適度防砂技術(shù)應(yīng)建立在精細(xì)儲(chǔ)層評價(jià)、準(zhǔn)確出砂預(yù)測和先適度防砂技術(shù)應(yīng)建立在精細(xì)儲(chǔ)層評價(jià)、準(zhǔn)確出砂預(yù)測和先 進(jìn)的工藝配套措施的基礎(chǔ)上。進(jìn)的工藝配套措施的基礎(chǔ)

27、上。 27 分類分類防砂法防砂法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)備注備注 機(jī)機(jī) 械械 防防 砂砂 繞絲篩管繞絲篩管 礫石充填礫石充填 （1）成功率高成功率高達(dá)達(dá)90%以上以上 （2）有效期長有效期長 （3）適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用普遍，應(yīng)用普遍 （4）裸眼充填產(chǎn)能為射孔完井）裸眼充填產(chǎn)能為射孔完井1.2-1.3倍倍 （1）井內(nèi)有防砂管柱，后期處理復(fù)雜，井內(nèi)有防砂管柱，后期處理復(fù)雜， 費(fèi)用高費(fèi)用高 （2）不適用于粉細(xì)砂巖）不適用于粉細(xì)砂巖 （3）管內(nèi)充填產(chǎn)能損失大）管內(nèi)充填產(chǎn)能損失大 按工藝條件和充按工藝條件和充 填方式再細(xì)分填方式再細(xì)分 濾砂管濾砂管 （1）施工簡單，成本低施工簡單，成本低 （2）適合多油層完井

28、，粗砂地層適合多油層完井，粗砂地層 （1）不適用粉細(xì)砂巖）不適用粉細(xì)砂巖 （2）濾砂管易堵塞使產(chǎn)能降低濾砂管易堵塞使產(chǎn)能降低 （3）濾砂管易受沖蝕，壽命短濾砂管易受沖蝕，壽命短 按材料形成多種按材料形成多種 濾砂管濾砂管 割縫襯管割縫襯管 （1）成本低，施工簡單成本低，施工簡單 （2）適用于出砂不嚴(yán)重的中、粗砂巖，適用于出砂不嚴(yán)重的中、粗砂巖， 水平井常用水平井常用 （1）不宜用于粉細(xì)砂巖）不宜用于粉細(xì)砂巖 （2）砂橋易堵塞，影響產(chǎn)能砂橋易堵塞，影響產(chǎn)能 化化 學(xué)學(xué) 防防 砂砂 膠固地層膠固地層 （1）井內(nèi)無留物，易進(jìn)行后期補(bǔ)救作業(yè)井內(nèi)無留物，易進(jìn)行后期補(bǔ)救作業(yè) （2）對地層砂粒度適應(yīng)范圍廣對

29、地層砂粒度適應(yīng)范圍廣 （3）施工簡單施工簡單 （1）滲透率下降，成本高滲透率下降，成本高 （2）不宜多層長井段和嚴(yán)重出砂井不宜多層長井段和嚴(yán)重出砂井 （3）化學(xué)劑有毒，易造成污染化學(xué)劑有毒，易造成污染 樹脂液、樹脂砂樹脂液、樹脂砂 漿、溶液地下合漿、溶液地下合 成、化學(xué)固砂劑成、化學(xué)固砂劑 人工井壁人工井壁 （1）化學(xué)劑用量少，成本可下降）化學(xué)劑用量少，成本可下降20-30% （2）井內(nèi)無留物，補(bǔ)救作業(yè)方便）井內(nèi)無留物，補(bǔ)救作業(yè)方便 （3）可用于出砂嚴(yán)重的老井）可用于出砂嚴(yán)重的老井 （4）成功率高達(dá)）成功率高達(dá)85%以上以上 （1）不宜用于多油層、長井段）不宜用于多油層、長井段 （2）不能用于

30、裸眼井）不能用于裸眼井 預(yù)涂層礫石、樹預(yù)涂層礫石、樹 脂砂漿、脂砂漿、 水帶干灰砂、乳水帶干灰砂、乳 化水泥化水泥 砂砂 拱拱 防防 砂砂 套管外套管外 膨脹封隔膨脹封隔 器器 (1) 施工簡單，費(fèi)用較低施工簡單，費(fèi)用較低 （2）可用于多層完井施工可用于多層完井施工 （3）產(chǎn)能損失小，后期處理較容易產(chǎn)能損失小，后期處理較容易 （1）不宜用于粉細(xì)砂巖及疏松砂地層）不宜用于粉細(xì)砂巖及疏松砂地層 （2）砂拱穩(wěn)定性不好砂拱穩(wěn)定性不好 （3）控制流速影響產(chǎn)能控制流速影響產(chǎn)能 其其 他他 水力壓裂水力壓裂 礫石充填礫石充填 （1）既防砂又高產(chǎn)既防砂又高產(chǎn) （2）消除油層傷害消除油層傷害 （3）有效期長有效

31、期長 （1）不宜用于多油層和粉細(xì)砂巖）不宜用于多油層和粉細(xì)砂巖 （2）后期處理難后期處理難 主要防砂方法對比 28 1、防砂方法選擇原則、防砂方法選擇原則 （1）立足于先期和早期防砂 （2）綜合技術(shù)現(xiàn)狀、工藝條件和經(jīng)濟(jì)成本，合理選用防砂方法 （3）立足油層保護(hù)，減少傷害，保持油氣井最大產(chǎn)能為目標(biāo)， 結(jié)合有效期，選擇防砂方法。 根據(jù)地質(zhì)資料和試油試井資料，結(jié)合出砂預(yù)測，一旦判斷地根據(jù)地質(zhì)資料和試油試井資料，結(jié)合出砂預(yù)測，一旦判斷地 層必然出砂，則應(yīng)先期防砂完井或短暫排液后早期防砂，以層必然出砂，則應(yīng)先期防砂完井或短暫排液后早期防砂，以 此為基礎(chǔ)來選擇防砂方法。如果在地層巖石骨架被破壞后才此為基礎(chǔ)

32、來選擇防砂方法。如果在地層巖石骨架被破壞后才 進(jìn)行防砂，防砂難度將大大增加，而且也以保證防砂效果。進(jìn)行防砂，防砂難度將大大增加，而且也以保證防砂效果。 v1、防砂方法選擇原則、防砂方法選擇原則 v2、防砂方法優(yōu)選基本思路、防砂方法優(yōu)選基本思路 v3、影響防砂效果因素、影響防砂效果因素 一、防砂方法優(yōu)選一、防砂方法優(yōu)選 29 防砂方法選擇中存在的問題 （1 1）難以兼顧各種因素，具有片面性）難以兼顧各種因素，具有片面性 （2 2）防砂方法適應(yīng)界限難以確定）防砂方法適應(yīng)界限難以確定 （3 3）片面經(jīng)驗(yàn)起主要作用）片面經(jīng)驗(yàn)起主要作用 （4 4）注重防砂效果，忽略經(jīng)濟(jì)效果）注重防砂效果，忽略經(jīng)濟(jì)效果

33、2、防砂方法優(yōu)選基本思路 建立一套綜合防砂方法技術(shù)適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)效果的優(yōu)選模型。建立一套綜合防砂方法技術(shù)適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)效果的優(yōu)選模型。 （1 1）現(xiàn)有防砂方法適應(yīng)性歸納分析，建立適應(yīng)條件數(shù)據(jù)庫；）現(xiàn)有防砂方法適應(yīng)性歸納分析，建立適應(yīng)條件數(shù)據(jù)庫； （2 2）根據(jù)專家和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立各因素權(quán)重系數(shù)數(shù)據(jù)庫，）根據(jù)專家和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立各因素權(quán)重系數(shù)數(shù)據(jù)庫， 表達(dá)各因素權(quán)重；表達(dá)各因素權(quán)重； （3 3）應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)原理建立防砂綜合模糊評判模型（技術(shù)評價(jià)）應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)原理建立防砂綜合模糊評判模型（技術(shù)評價(jià)） （4 4）不同防砂方法下油井產(chǎn)能預(yù)測。）不同防砂方法下油井產(chǎn)能預(yù)測。 一、防砂方法優(yōu)選一、防砂方法優(yōu)選

34、 30 一、防砂方法優(yōu)選一、防砂方法優(yōu)選 31 （1）地層砂侵入影響 二、影響防砂效果因素二、影響防砂效果因素 地層粘土含量高時(shí)，會(huì)加劇滲透率下降趨勢地層粘土含量高時(shí)，會(huì)加劇滲透率下降趨勢 礫石破碎產(chǎn)生粉細(xì)砂，結(jié)果相當(dāng)于砂侵礫石破碎產(chǎn)生粉細(xì)砂，結(jié)果相當(dāng)于砂侵 混合物中砂子的百分?jǐn)?shù) 32 (2)地層膠結(jié)程度與地層砂粒徑 （3）粘土與細(xì)粉砂泥質(zhì)的含量 （4）油藏流體物性 粉細(xì)砂巖與高粘土地層，防砂效果差，因粉細(xì)砂和粘土易粉細(xì)砂巖與高粘土地層，防砂效果差，因粉細(xì)砂和粘土易 堵塞濾砂管，粘土遇水膨脹。堵塞濾砂管，粘土遇水膨脹。一般先預(yù)處理地層，防止粘一般先預(yù)處理地層，防止粘 土顆粒膨脹和運(yùn)移。土顆粒膨

35、脹和運(yùn)移。 高粘液體與粘土、粉細(xì)砂一起易堵塞濾砂管，油井喪失產(chǎn)能。高粘液體與粘土、粉細(xì)砂一起易堵塞濾砂管，油井喪失產(chǎn)能。 二、影響防砂效果因素二、影響防砂效果因素 33 （5）地層垂向非均質(zhì)性 （6）地層溫度 （7）井段長度 （8）多油層防砂 井段較長、垂向非均質(zhì)性較強(qiáng)井，化學(xué)劑擠注效果較差，井段較長、垂向非均質(zhì)性較強(qiáng)井，化學(xué)劑擠注效果較差， 防砂效果不好，導(dǎo)致繼續(xù)出砂。防砂效果不好，導(dǎo)致繼續(xù)出砂。 化學(xué)防砂方法影響較大，化學(xué)固砂劑一般對溫度要求苛刻化學(xué)防砂方法影響較大，化學(xué)固砂劑一般對溫度要求苛刻 井段較長不適宜用化學(xué)防砂，會(huì)使化學(xué)劑擠注不均勻井段較長不適宜用化學(xué)防砂，會(huì)使化學(xué)劑擠注不均勻

36、化學(xué)劑固砂與人工井壁法都不適用多層防砂，易擠注不均勻化學(xué)劑固砂與人工井壁法都不適用多層防砂，易擠注不均勻 即使礫石充填，夾層超過一定厚度也要進(jìn)行分級防砂。即使礫石充填，夾層超過一定厚度也要進(jìn)行分級防砂。 二、影響防砂效果因素二、影響防砂效果因素 34 （9）射孔參數(shù) （10）井身狀況 2 22 1 )( ppp pg ppp p g rh qB L rh qBL k p 1 v 2 v 3 v 4 v 高孔密高孔密 大孔徑大孔徑 提高滲透率提高滲透率 增大滲流面積增大滲流面積 降低流速降低流速 大徑礫石充填大徑礫石充填 高斜度井中礫石充填易虧空甚至高斜度井中礫石充填易虧空甚至充填充填失敗。失敗

37、。 化學(xué)劑固砂不適合斜井，化學(xué)劑可能在井筒周圍擠注不均勻。化學(xué)劑固砂不適合斜井，化學(xué)劑可能在井筒周圍擠注不均勻。 其他條件允許情況下，斜井常采用篩管防砂方法。其他條件允許情況下，斜井常采用篩管防砂方法。 二、影響防砂效果因素二、影響防砂效果因素 35 （1111）礫石尺寸選擇不當(dāng)）礫石尺寸選擇不當(dāng) （1212）礫石破碎影響）礫石破碎影響 考伯里：礫石尺寸為地層砂考伯里：礫石尺寸為地層砂d d10 1013 13倍。倍。 卡玻夫：卡玻夫：礫石尺寸為礫石尺寸為地層砂地層砂d d50 505-10 5-10倍，地層砂細(xì)時(shí)效果較好。倍，地層砂細(xì)時(shí)效果較好。 ， SaucierSaucier：地層砂：地

38、層砂d d50 504-8 4-8倍（通常為倍（通常為5-65-6）。）。 殼牌公司殼牌公司 SchwartzSchwartz：根據(jù)地層砂篩析曲線選擇礫石尺寸：根據(jù)地層砂篩析曲線選擇礫石尺寸 較大尺寸礫石，雖滲透率較大，但地層砂易侵入礫石層，反較大尺寸礫石，雖滲透率較大，但地層砂易侵入礫石層，反 而降低滲透率，形成較大壓降，降低產(chǎn)能。一般選尺寸較小而降低滲透率，形成較大壓降，降低產(chǎn)能。一般選尺寸較小 礫石，最好選允許范圍底限，減少砂侵。礫石，最好選允許范圍底限，減少砂侵。 礫石輸送和泵送過程顛簸振動(dòng)，礫石輸送和泵送過程顛簸振動(dòng)，泵入時(shí)活塞擠壓和流體沖蝕，泵入時(shí)活塞擠壓和流體沖蝕，可產(chǎn)生破碎?？?/p>

39、產(chǎn)生破碎。 重新篩選，適當(dāng)控制泵送流速，但流速過低會(huì)礫石沉淀堵塞。重新篩選，適當(dāng)控制泵送流速，但流速過低會(huì)礫石沉淀堵塞。 高產(chǎn)井高速攜砂液對礫石層產(chǎn)生沖蝕，產(chǎn)生粉碎細(xì)砂，堵塞充填層，降低產(chǎn)高產(chǎn)井高速攜砂液對礫石層產(chǎn)生沖蝕，產(chǎn)生粉碎細(xì)砂，堵塞充填層，降低產(chǎn) 量量 半對數(shù)篩析曲線上累積重量半對數(shù)篩析曲線上累積重量 1010的砂粒直徑的砂粒直徑 二、影響防砂效果因素二、影響防砂效果因素 36 （13）入井液影響 （1414）油井產(chǎn)能影響）油井產(chǎn)能影響 （1515）含水率影響）含水率影響 礫石充填入井液最基本要求是礫石充填入井液最基本要求是清潔清潔與地層有較好與地層有較好配伍性配伍性。 不清潔會(huì)對地層

40、造成堵塞，即使很細(xì)固粒和地層砂混合也會(huì)不清潔會(huì)對地層造成堵塞，即使很細(xì)固粒和地層砂混合也會(huì) 使?jié)B透率降低到幾個(gè)毫達(dá)西。使?jié)B透率降低到幾個(gè)毫達(dá)西。 另外入井液必須與地層相配伍，不能引起粘土膨脹、運(yùn)移。另外入井液必須與地層相配伍，不能引起粘土膨脹、運(yùn)移。 產(chǎn)出攜砂液流速高，對機(jī)械防砂管柱造成破壞。產(chǎn)出攜砂液流速高，對機(jī)械防砂管柱造成破壞。 另外高產(chǎn)井不宜采用對產(chǎn)能有較大影響的防砂方法。另外高產(chǎn)井不宜采用對產(chǎn)能有較大影響的防砂方法。 高含水油井中采用與化學(xué)劑有關(guān)的防砂方法可能降低高含水油井中采用與化學(xué)劑有關(guān)的防砂方法可能降低 防砂有效期，因?yàn)楦吆畷?huì)降低化學(xué)劑固結(jié)作用。防砂有效期，因?yàn)楦吆畷?huì)降低化

41、學(xué)劑固結(jié)作用。 二、影響防砂效果因素二、影響防砂效果因素 37 分類分類防砂法防砂法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)備注備注 機(jī)機(jī) 械械 防防 砂砂 繞絲篩管繞絲篩管 礫石充填礫石充填 （1）成功率高達(dá)）成功率高達(dá)90%以上以上 （2）有效期長）有效期長 （3）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用普遍）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用普遍 （4）裸眼充填產(chǎn)能為射孔完井）裸眼充填產(chǎn)能為射孔完井1.2-1.3倍倍 （1）井內(nèi)有防砂管柱，后期處理復(fù)雜，）井內(nèi)有防砂管柱，后期處理復(fù)雜， 費(fèi)用高費(fèi)用高 （2）不適用于粉細(xì)砂巖）不適用于粉細(xì)砂巖 （3）管內(nèi)充填產(chǎn)能損失大）管內(nèi)充填產(chǎn)能損失大 按工藝條件和充按工藝條件和充 填方式再細(xì)分填方式再細(xì)分 濾砂管濾砂管 （1）施工簡單，陳本低）施工簡單，陳本低 （2）適合多油層完井，粗砂地層）適合多油層完井，粗砂地層 （