《冲砂防砂讲义》PPT课件.ppt

冲砂、防砂讲义 出 砂 因 素 及 危 害 一、地层因素 二、开发因素 三、出砂危害 一、地层因素 1.岩层的地质条件：岩层物性差，较松散， 易出砂。 2.岩层胶结物：胶结物含量低，胶结的结构 类型分布不均，容易出砂。 3.地质年代和成岩压实作用：地层年代越早 ，压实作用越大，地层强度越高，底层结构 结实，不易出砂；反之容易出砂。 4.地层流体粘度大，携带力强，容易出砂。 二、开发因素（油井生产过程中，一些不利的 因素也能造成出砂或加快出砂速度） 1.油层开采后期含水上升，水造成砂层胶结 物（粘土）膨胀，变得松散，降低胶结性， 加快出砂；液体渗流加大对砂粒的拖拽，造 成过大压差及抽汲作用，也会加快出砂。 2.开采速度越快，越加快出砂的速度。 3.频繁的修井作业造成地层的污染加剧，破 坏地层结构。 4.后期开采缺乏地层保护措施或地层保护措 施不当。 三、出砂危害 1.地层的破坏。由于油水井出砂，破坏了地层的构 架，造成油藏环境复杂化，并形成恶性循环，出砂 破坏加剧坍塌，从而使地面的保护措施越来 越力不从心，地层保护效果越来越差，降低了油层 出油能力。 2.严重影响油井的正常出油能力。油水井出砂造成 砂埋产层、堵塞生产管柱及磨损集输设备，破坏井 下抽油设备，并造成频繁的砂卡、砂刺现象，使油 井维护成本上升，加剧了开发负担，造成频繁的作 业，经济损失严重，不仅增加了作业工作量及清砂 工作，还严重降低采油时率。 3.套管损坏。由于大量的出砂，地层结构破坏，地 层内部亏空，地层坍塌，挤压套管，使套管变形， 甚至错断，造成油气井的大修，甚至报废。 4.油田开发越到后期，出砂的危害越见明显，使井 下情况更加复杂。 冲 砂 方 式 1.正冲砂 2.反冲砂 3.正、反冲砂 4.气化水冲砂 1.正冲砂：油管进液套管返液。正冲砂 ，由于冲砂管直径较小，冲刺力大， 容易冲散砂堵。但套管的直径比冲砂 管的直径大，正冲砂，冲砂液上返速 度小，携砂能力较弱，大颗砂粒不容 易带出。优点：冲刺力大；缺点：携 砂能力较弱。 2.反冲砂：套管进液油管返液。在套管 直径较大时采用反冲砂。优点：携砂 能力较大，上返速度快：缺点：冲刺 力小。 3.正、反冲砂：采用正冲砂的方式冲 散砂堵，并使沙粒呈悬浮状态，然 后，迅速改用反冲洗，将泥砂全部 带到地面，提高冲砂效率。这种方 式集中了正冲砂、反冲砂的优点。 4.气化液冲砂：在一些地层压力低的 井中，由于液柱压力过大而产生严 重漏失，无法建立循环。可采用气 化液冲砂。 二、冲砂液 1.原油 2.清水 3.卤水 4.优 质压井液 注意：根据目前试油设备的局限性， 不应采用泥浆冲砂。 三、冲管冲砂 捞砂 连续油管冲砂 1.冲管冲砂：用小直径管子下入油管内 冲砂，清除砂堵。 悬挂堵塞器式冲管冲砂。 同心管冲管冲砂。 2.捞砂：利用绞车将捞砂筒下入井内捞 取积砂。 活塞式捞砂筒。 真空捞砂筒。 3.连续油管冲砂。 四、冲砂注意事项 1.井口装符合设计要求的防喷器并试压合格，管柱接 旋塞阀，井口装自封封井器。 2.冲砂作业应使用笔尖。 3.冲砂作业应使用符合设计要求的压井液。 4.冲砂作业应专人坐岗，观察循环罐液面，注意是否 漏失或溢流。 5.泵排量大于500L/min，下放管柱速度小于0.3m/S。 6.停泵后换接单根要快，以防砂卡。 7.每冲下一根管柱应冲洗5min接换下一根管柱，连续 冲下五根管柱，彻底洗井一周，防止砂卡。 8.冲砂至设计深度后循环洗井一周以上，停泵观察 30min以上确认井口无溢流，再进行下步作业。 一、防砂分为机械防砂和化学 防砂及其它方法 二、机械防砂 1.管柱滤砂 1）防砂泵防砂 2）滤砂管防砂 绕丝筛管 割缝筛管 金属粉末或树脂砂粒滤砂管 多孔陶瓷滤砂管 金属棉纤维滤砂管 双层预充填滤砂管 2.充填防砂：充填防砂是将绕丝筛管（或其它滤砂管）下入后 ，用筛选的砾石充填于筛管和井壁之间的环空及进近井周围 地层，阻挡砂运移，起到防砂作用。 1）管内砾石充填防砂：对套管射孔完成井的砾石充填。 反循环充填 正循环转换充填 循环挤压充填 2）裸眼砾石充填防砂：是一种先期防砂完井技术。 3）多层砾石充填防砂：对于多油层的疏松砂岩油藏，采用砾 石充填防砂，技术相对要复杂一些。多层油井的砾石充填防 砂工艺（套管射孔完成）分两类。 “接力式”多层管内砾石充填的技术原理和施工技术与单 层井管内砾石充填完全相同，只是将单层井的施工技术应用 多层井。 “一次管柱”多层砾石充填。 3.机械防砂施工要点及注意事项 全面准确地认识地下情况，选用合理的防砂工 艺技术，做好单井施工设计。 认真抓好工具组装、设备配备、现场配置、井 筒准备等工作，确保施工质量。 施工前严格检查设备，确保施工中设备正常运 转，严防砂卡事故。 下井工具及深度认真检查、丈量、组配，确保 施工质量。 做好防砂前期准备工作，包括压井、通井、冲 洗炮眼等工作。 充填防砂时，必须保证携砂液清洁、无固体杂 质、无聚合物结块。 防砂后及时开井生产，尽快排出施工液及携砂 液。 三、化学防砂 1.固砂剂防砂：固砂剂防砂是一种典型的化学防砂技 术，施工简便，效果好。（尤其是对尚未严重出砂的 油井）固砂剂防砂是向地层挤入有机或无机化学剂预 充填砂层，使地层砂粒胶结形成强度较高、渗透性好 的砂层，使砂粒不松散，降低砂粒的运移，是防砂的 重要手段之一。 酚醛溶液地下合成固砂是利用过量的甲醛与苯酚在 碱性及井底温度下，可缩聚成线型酚醛树脂，当温度 继续增加变成不溶不熔的固体型树脂的原理。酚醛溶 液地下合成固砂防砂效果较好，有效期长，但溶液腐 蚀性强，有毒性，应用性推广并不理想。 树脂溶液固砂是按一定比例将苯酚、甲醛、氨水 充分混合，加热制成树脂溶液，挤入地层后，用活 性柴油增孔，再挤入盐酸固化，在地层内，促使树 脂进一步缩聚成不溶不熔酚醛树脂，固结疏松砂岩 ，起到防砂和降低地层出砂的作用。 水玻璃溶液固砂是根据水玻璃与氯化钙或氯化镁 反应形成硅酸盐及硅胶，能加固井壁而起到防砂作 用。为了增强抗水性，加入苯酚与柴油的混合液。 高温固砂剂防砂是将特定的化学剂挤入油井周围 地层，在注汽高温条件下，将地层砂胶固，阻止地 层砂运移，达到防砂采油的效果。 2.人工井壁防砂：人工井壁防砂是化学防砂中的 重要方法，是利用胶结剂和颗粒物按一定比例 在地面或井下混合均匀，用油或水携带蹦入井 内，在油层套管外堆积填满出砂间隙，在温度 及固化剂的作用下，胶结形成具有一定强度及 渗透性的人工井壁阻挡地层砂进入井筒，达到 防砂目的。 1）树脂涂层砾石防砂：经筛析后的石英砂表面 通过物理或化学方法均匀涂覆一层极薄的树脂 ，在常温下阴干，形成分散的颗粒，称为覆膜 砂。 常温覆膜砂 高温覆膜砂 2）水泥砂浆人工井壁防砂是用水泥做胶结剂，石 英砂为颗粒填料，两者按比例加适量水拌合均匀， 用原油做携砂液泵入井内，通过炮眼，在油层套管 外充填出砂洞穴。由于原油的增孔作用，水泥凝固 后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，防止油 层出砂。 3）水携干灰砂防砂是将水泥和石英砂按一定比例 在地面拌合均匀，用活性水携带泵入井内，通过炮 眼在油层套管外充填出砂洞穴，凝固后形成具有一 定强度和渗透性的人工井壁，防止油层出砂。 4）复合陶粒防砂主要适用于疏松砂岩油藏开发中 后期生产层大量出砂的油井，更适用于有注水或边 底水能量补充的井，对出砂严重不能注水的注水井 有较好的防砂效果。 5）树脂杏壳（核桃壳）人工井壁防砂是以一定粒度的 杏壳（核桃壳）作为支撑剂，酚醛树脂作为胶结剂，两 者在地面按一定比例拌合均匀，用原油做携砂液泵入井 内，通过炮眼，在油层套管外充填出砂洞穴，在盐酸作 用下砂浆固化，在近井地带形成具有一定强度和渗透率 的人工井壁，防止油层出砂。 6）塑料预包砂防砂是美国研制的一种新型修井材料， 用于防砂、压裂的施工。塑料预包砂防砂是特制的树脂 包在优质的石英砂表面，待溶剂挥发后，树脂干固，形 成包有树脂薄膜、分散单粒的颗粒预包砂。施工时将混 有预包砂的携砂液泵入出砂地层，携砂液渗透于地层深 处，预包砂在地层表面堆积，充填洞穴，在井底温度及 携砂液的作用下，砂粒表面的树脂包覆层软化，砂粒粘 结，树脂在井底条件下进一步缩结成不溶不熔的塑料， 形成有一定强度、高渗透性的稳定人工井壁，达到防砂 目的。 3.氟硼酸防砂（针对粉细砂、粘土砂岩） 通过试验，人们发现氟硼酸（HBF4）进 入储集层后，能缓慢水解生成HF。凡是氟 硼酸能达到的地方都有HF生成，因此，氟 硼酸酸化能够深穿透。目前这一项技术仍 处于研究发展阶段。 四、其它方法防砂 1.砂拱防砂是在油（气）井射孔完井后，不再下入 机械装置或挤入化学剂的防砂方法。实质是依靠一 种机械作用力强迫压实出砂的裸眼井壁，提高地层 应力达到甚至超过地层原始应力，减少出砂。优点 ：容易进行补救性作业，地层伤害小，产能损失小 。缺点：砂拱稳定性差，防砂效果不易保证。 套管外膨胀式封隔器防砂 割缝衬管防砂 2.水力压裂砾石充填防砂 优点：防砂更可靠， 有效期长。根本上消除了近井地层伤害，减轻了生 产过程的地层深部伤害。找到了一条使油井既高产 又防砂的有效途经。 五、化学防砂的施工要点及注意事项 1.结合地质及工程，深入分析井史、测试资料、区块 地质特征，制定合理的工艺措施及施工参数、用料和 配方。 2.确保制定方案、采购用料、设备配备、地层预处理 、防砂施工、油井管理等各个环节的