（石油与天然气工程专业论文）中原油田不同井的出砂规律和出砂预测研究.pdf

： a 砀e s i ss u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fe n g i n e e r i n g m a s t e r c a n d i d a t e ：h a ng u a n g b i n s u p e r v i s o r ：d o n gc h a n g y i n ( a p ) y a n gl i c h a n g ( a d e n g i n e e r ) c o l l e g eo f p e t r o l e u me n g i n e e r i n g c h i n au n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ( e a s tc h i n a ) ， ， 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 ， ，鼻 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， ， 三一本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 1 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。、 f r ， ， 学位论文作者签名：聋亡彰 瞧如| 悻6 日汐日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交、赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存 学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：复主聋 指导教师签名二专吾黟一 vj v v 吼妒7 年彩月蜥 日期：勘| 年f 6 月w 摘要 油气井的出砂是采油生产中经常遇到的难题之一，油气井出砂会给正常生产带来 极大的影响。目前全世界许多油气田存在严重的油气井出砂问题，这是油气开采过程 中需重点解决的问题，随着油田开发时间的延长和油井含水的升高，这一问题尤为突 出。对已进入开发中后期的油田而言，如何解决出砂问题显得更为重要。本文通过对 中国油田出砂现状、出砂规律和预测技术的调研，找出了不同井的出砂类型包括弱胶 结砂岩层的出砂和砂岩骨架破碎出砂等类型，从岩石力学角度、岩石强度参数及生产 工程参数、气侵和水侵对油井出砂的影响几个方面分析了不同并的出砂机理，找出了 不同出砂井的出砂规律。在分析了出砂井预测技术发展趋势的基础上结合我国出砂井 的出砂现状和各个油田对出砂井采取的措施，归纳出了十几种出砂预测方法，详细介 绍了目前出砂预测模型研究的理论基础、技术手段的新发展以及所取得的成果，指出 了各种不同出砂预测模型的技术手段、应用效果和在模拟条件方面的缺陷，结合中原 油田的实际情况重点研究了文中老三块的出砂现状、出砂规律、出砂原因及出砂预测， 最后在前面这些研究基础上，详细的介绍了化学防砂和机械防砂中的不同防砂技术， 分析评价了各种防砂技术的优劣，为有效地防砂提供了重要依据。 关键词：出砂类型，出砂机理，出砂规律，出砂预测方法，防砂措施 t h er e s e a r c ho fs a n dr u l e sa n dp r e d i c t i o n so f d i f f e r e n tw e l l si nz h o n g y u a no i lf i e l d h a ng u a n g b i n ( p e t r o l u ma n dn a t u r eg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rd o n gc h a n g y i n & a d e n g i n e e ry a n gl i c h a n g a b s t r a c t s a n d i n gi nt h eg a so i li sm a j o rp r o b l e mi nt h ep r o c e s s i n go fp r o d u c t i o n , a n d c a nt a k e g r a t i n gn e g a t i v ei n f l u e n c ei nt h en o r m a lp r o d u c t i o n t h ep r o b l e mw i t hs a n d i n g i sv e 巧 c o n o n a n dh a v eb e c o m et h em a j o ri s s u et ob es o l v e di nt h ef u t u r e w i t ht h ei n c r e a s eo f e ) 【t e n s i o no fe x p l o r i n ga n dw a t e r i n g ，t h ei m p o r t a n c ea r ei n c r e a s i n g b yt h er e s e a r c h o f s a n d i n gs i t u a t i o n , s a n d i n gr u l ea n ds a n d i n gp r e d i c t i o ni nt h ec h i n e s eo i lf i e l di nt h et e x t , a n dw ef i n do u tt h et y p eo fs a n d i n gi n c l u d i n gt h ed i f f e r e n tt y p e so fs a n dw e l l sw e a k l y c a n e l l t 。ds a m d s t o n ea n ds a n d s t o n el a y e r so fs a n db r o k e ns k e l e t o n sa n do t h e rt y p e so fs a n d ， f r o mt h ea s p e c to fr o c km e c h a n i c s ，r o c ks t r e n g t hp a r a m e t e r sa n dp r o d u c t i o ne n g m e e r m g p a r a m e t e r s ，g 觞a n dw a t e ri n t r u s i o ns a n di n v a s i o n , a n dw e f i n do u ts a n dr u l e s c o m b i n e d 谢mc l 血l e s ec u 盯饥ts i t u a t i o n ，t r e n do fs a n d i n gp r e d i c t i o nm e t h o d , a n dn e c e s s a r ym e t h o d s t a k e ni n 也ef i e l d ，s u m m a r i z e dad o z e ns a n dp r e d i c t i o nm e t h o d s ，d e t a i l so f t h ec u r r e n ts a n d 也em e o r e t i c a lb a s i so fp r e d i c t i o nm o d e l s ，t e c h n o l o g i e sa n dn e wd e v e l o p m e n t si n t h e 0 u t c o m e ，廿1 a tav a r i e t yo fd i f f e r e n ts a n d i n gp r e d i c t i o nm o d e lt e c h n i q u e s ，a p p l i c a t i o no f e 髓c t sa n dd e f e c t si ns i m u l a t e dc o n d i t i o n s ，a c c o r d i n gt ot h es i t u a t i o no fz h o n g y u a n o i lf i e l d i nt h i sp a p e r , m a i n l yr e s e a r c ht h e o l dt h r e eo fs a n ds i t u a t i o n , r u l e s ，s a n d c a u s e sa n d p r e d i c t i o 玛f m a l l yb a s e do nt h e s es t u d i e s ，d e t a i l e d i n t r o d u c et h ec h e m i c a ls a n da n d m e c h a r l i c a ls a i l dc o n 缸d li nt h ed i f f e r e n ts a n dc o n t r o l ，a n a l y s i sa n d e v a l u a t i o no ft h ev a r i o u s s a n dp r o sa n dc o i l so ft e c h n o l o g yf o re f f e c t i v ea n dp r o v i d e sa ni m p o r t a n t b a s i s k e yw o r d s ：s a n dt y p e ，s a n dm e c h a n i s m ，s a n dr u l e ，s a n dp r e d i c t i o nm e t h o d ，s a n d n 目录 第一章前言1 1 1 概述1 1 2 中原油田现状1 1 3 出砂对油田开发影响评价技术现状2 1 4 主要研究内容3 1 5 国内外防砂技术及发展趋势3 第二章出砂的类型和出砂危害7 2 1 出砂类型7 2 1 1 游离砂的析出造成的出砂。7 2 1 2 弱胶结砂岩层的出砂一7 2 1 3 砂岩骨架破碎出砂8 2 2 出砂的危害1 l 2 2 1 油井出砂会引起减产1 l 2 2 2 油井出砂会引起设备损坏1 2 2 2 3 油层出砂会造成环境的污染1 2 第三章出砂机理和影响出砂的因素1 3 3 1 出砂机理1 3 3 1 1 从岩石力学角度分析1 3 3 1 2 从岩石强度参数及生产工程参数分析1 4 3 1 3 从岩石的胶结程度分析1 4 3 2 影响出砂的因素1 4 3 2 1 地应力对出砂的影响1 5 3 2 2 岩石性质对出砂的影响1 5 3 2 3 生产措施对出砂的影响1 5 3 2 4 完井因素对出砂影响1 6 3 2 5 注汽参数对地层出砂的影响1 6 3 2 6 油气流动特性对出砂的影响1 6 i i i 3 2 7 含水饱和度或注水对出砂的影响1 7 第四章不同井的出砂规律研究1 8 4 1 稠油油藏的出砂规律研究1 8 4 2 砾岩油藏出砂规律1 9 4 3 结论2 0 第五章出砂的预测方法2 1 5 1 概j 苤2 l 5 2 出砂井的出砂预测方法研究2 1 5 2 1 经验法2 2 5 2 2 实验模型模拟法“2 2 5 2 3 数值模拟法2 3 5 2 4 经验公式及图表法2 3 5 2 5 其它出砂预测模型2 4 第六章典型区块出砂规律及出砂预测研究2 6 6 1 中原油田出砂现状2 6 6 2 中原油田出砂机理分析2 8 6 3 采油五厂出砂统计分析2 9 6 3 1 概况2 9 6 3 2 出砂类型统计2 9 6 3 3 初步认识31 6 4 胡7 南块出砂分析31 6 5 胡7 9 4 块出砂分析3 2 6 6 胡1 0 块出砂分析3 2 6 7 出砂预测方法研究3 3 6 7 1 现场观测法3 4 6 7 2 出砂经验预测方法3 4 6 7 3 应力分析法3 7 6 7 4 出砂预测实例3 8 第七章防砂技术研究3 9 7 1 化学防砂方法3 9 7 2 机械防砂4 0 7 3 防砂方法的选择4 3 7 4 出砂井的防治技术应用4 4 7 4 1 注采参数优化防砂技术4 4 7 4 2 长柱塞式防砂泵技术4 5 7 4 3 挡砂工艺技术。4 5 7 4 4 化学防砂技术4 6 7 4 5j t s 人工井壁防砂技术4 6 7 5 结论及认识4 7 第八章结论4 8 参考文献4 9 致谢5 1 v 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 1 1 概述 第一章前言 油气井的出砂是采油生产中经常遇到的现象【，油气井出砂会给正常生产带来极 大的影响。油井出砂是油气开采过程中由于储层胶结疏松、强度低、流体的冲刷而导 致射孔孔道附近或井底地带砂岩层结构被破坏，使得砂粒随流体从油层中运移出来的 现象。在上世纪3 0 年代，人们就认识到地层出砂会给油、气开采带来危害，必须采取 防砂措施，提高油、气井产量，防止发生事故。随着世界石油工业的高速发展，防砂 技术不断完善，并且日趋成熟，逐步形成了防砂综合配套技术体系。3 0 年代开始采用 砾石充填防砂方法，4 0 年代开始大规模采用化学固砂方法。我国起步比较晚，上世纪 6 0 年代开始重点研究化学防砂方法，上世纪7 0 年代开始研究机械防砂，上世纪8 0 年 代开始开展绕丝筛管砾石充填技术的研究和应用。随着防砂技术的不断提高，人们对 地层出砂机理，出砂预测，各种防砂出砂的措施有了较多的研究。 油层出砂是由于射孔孔道附近或井底砂岩层的结构被破坏造成的。目前世界上多 数油气田存在着严重的出砂问题，油气田产层出砂受两个方面的影响：一方面与后天 的钻井方式、开采方式、增产措施及管理方式有关，另一个主要原因是存在具有一定 出砂潜能的地层。 1 2 中原油田现状 中原油田已进入注水开发中后期，油层受注入水的冲刺作用和不合理生产压差及 压裂改造的影响，原始岩石骨架遭到破坏，油水井出砂逐年增多，不但影响了油水井 的正常生产，增大了油田维护工作量，增加了开发成本，而且由于出砂造成的井网损 坏，已严重威胁着油田基础生产，影响了区块开发效果。 出砂井特点主要表现为：( 1 ) 出砂现象出现在开发中后期，油井在一次采油期间 无出砂现象发生，进入高含水中后期开发阶段后，特别是含水达到6 0 以后出砂井有 增加的趋势，含水达到8 0 以上油层出砂井明显增多。( 2 ) 出砂井平面上呈分散分布， 出砂井出砂层系清楚，但平面上出砂井的分布明显规律性，呈分散性。( 3 ) 出砂类型 以连续性出砂为主，通过跟踪出砂粒径和出砂量随时间变化规律，出砂类型以连续性 1 第一章前言 出砂为主，部分井表现为阶段性、突发性出砂。( 4 ) 以细粉砂为主。通过对部分有代 表性的天然岩心骨架粉碎砂和井筒沉降砂进行了粒度分析，发现砂粒径主要分布在 0 1 o 5 m m 之间，占砂样总重量的5 9 8 , - - , 7 2 7 7 ，远远大于岩芯分析中经过胶结物 溶蚀处理后的长石英砂粒粒径o 0 7 - - 0 0 9 m m 的范围，主要为岩石骨架砂，分析认为 在注水开发过程中骨架破坏所致。( 5 ) 出砂速度及含砂量呈逐年上升态势。 目前主要采取机械防砂和化学固砂两种方法，机械防砂方面，应用防砂泵( 排砂) 、 防砂管( 挡砂) 、旋流沉砂器( 沉砂) 等防砂工艺；化学固砂方面主要是尿醛树脂系列。 1 - 3 出砂对油田开发影响评价技术现状 ( 1 ) 各油田通过实施单项防砂技术，只建立了单向技术的评价标准。 ( 2 ) 只对单个区块进行了出砂预测评价，只指导单个区块的防砂技术决策，如江 苏油田的欧北断块油田、塔里木东河油田和河南油田的稠油开发油田，都取得了一定 效果。 ( 3 ) 缺乏整个油田出砂对油田开发的影响研究、评价标准和决策系统，不能对整 个油田的出砂时机、分布、出砂规律和防砂技术实施进行认识和指导，不能为优化完 井设计、制定合理的生产和开发方案、延长油气井经济开采周期提供合理决策依据。 2 0 0 9 年防砂工艺技术被列为局十四项关键技术之一，根据中原油田的出砂特点初 步进行了研究，在一定程度上解决了部分井的出砂问题，但在防砂方面缺乏系统研究， 包括出砂机理、决策方法等，同时室内缺乏必要的检测设备，出砂井出砂量的多少， 粒径大小及分布状况无法检测；机械防砂种类繁多，一些防砂设备大同小异，决策手 段仅仅靠经验，缺乏科学性；尿醛树脂固砂强度低、有效期短、对地层污染严重。 针对目前中原油田出砂井逐年增多、出砂区块和层位逐年增加、出砂井井况日趋 复杂、油水井防砂缺乏标准规范指导的不利局面，为了提高油田开发效果和开发效益， 开展中原油田油水井出砂对油田开发的影响研究、评价，形成标准和规范，对指导油 田开发具有重要意义，将指导出砂油层及区块的合理开发，使出砂区块走上合理的开 发之路。 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 1 4 主要研究内容 ( 1 ) 出沙井的出砂类型 游离砂的析出造成的出砂； 弱胶结砂岩层的出砂； 砂岩骨架破碎出砂。 ( 2 ) 油井出砂的危害 油井出砂会引起减产； 油井出砂会引起设备损坏； 油层出砂会造成环境的污染。 ( 3 ) 出砂机理和影响出砂的因素 剪切破坏和拉伸破坏机理； 地应力对出砂的影响；岩石性质对出砂的影响；生产措施对出砂的影响；完井 因素对出砂影响；注汽参数对地层出砂的影响。 ( 4 ) 不同井的出砂规律研究 稠油油藏的出砂规律研究； 砾岩油藏出砂规律。 ( 5 ) 出砂的预测方法 经验法；实验模型模拟法；数值模拟法； 经验公式及图表法； 其它出砂预测模型。 ( 6 ) 防砂治砂措施与方法 化学防砂方法；机械防砂； 防砂方法的选择。 1 5 国内外防砂技术及发展趋势 油水井出砂是油田开发过程中经常遇到的生产难题之一，随着油田开发时间的延 长和油井含水的升高，这一问题尤为突出。 目前，尽管各油田在防砂工作方面已投入了大量的人力和物力进行了相应的工作， 3 第一章前言 逐渐形成了配套的防砂工艺技术和体系，取得重大进展并成为完井工艺中重要的技术 措施。但对出砂机理、出砂规律和出砂预测方法研究方面比较少，使得在制定开采工 艺，如循环开关、射孔设计、合理生产压差及合理产量的确定方面，以及如何采取相 应的防砂措施带有盲目性，造成大量的人力、物力浪费。 随着油田开发水平的提高、防砂技术的发展和化学工业的进步，防砂技术已向多 元化方向发展，并已逐渐成为治理出砂、维持油井产量的一项重要技术。 国内外在防砂技术上形成了四大主导工艺技术：机械、化学、压裂、复合防砂技 术，八项防砂工艺措施：压裂充填、机械化学复合、树脂涂覆、树脂溶液固砂、抑砂 剂、挤压充填、滤砂管、循环充填。在防砂观念上，由单一工艺向集成工艺转变；由 井筒防砂向井筒和地层防砂转变；由低压防砂工艺向高压防砂工艺转变。 防砂技术总的发展趋势：一是朝着技术集成、采油技术一体化、系统化方向发展， 如压裂防砂、射孔防砂一体化、防砂解堵一体化等；二是朝着解决油田开发后期开采 高含水地层剩余储量和难动用储量( 如超稠油、超深井等) 过程中防砂问题的方向发 展；三是朝着深入研究水平井和特殊井身结构的水平井( 台阶、多分枝、侧钻、大、 小井眼了防砂的方向发展。 对于国内那些油藏埋藏较浅，高孔、高渗、胶结疏松，成岩作用差，出砂严重， 沙粒粒度中值o 2 8 0 3 5 r a m 的油田。主要采用以下技术： ( 1 ) 挤压充填防砂技术 主要应用于多层系油井，针对非均质油藏不同渗透率级差，优选施工参数，一趟 管柱实现2 _ 4 层分层挤压填充。工艺原理是首先将选定缝隙尺寸的割缝绕丝筛管下入 防砂井，正对出砂油层，然后利用高压将砾石充填进地层近井区域内，形成密实高渗 带，弥补地层亏空，提高挡砂屏障强度，有效地提高近井区域的渗流能力，同时将割 缝绕丝筛管周围填实，形成一套二级拦截过滤体系，从而达到防止地层出砂的目的。 ( 2 ) 压裂充填防砂技术 主要针对层系简单、无水层干扰、不能进行挤压充填的油井进行。根据油藏资料， 利用m f r a c 软件进行参数设计，用压裂管柱将地层压开后使用清洁携砂液填入大粒径 支撑剂，建立挡砂墙，在防砂的同时提高渗透率。施工费用较高，有效期平均一年半。 ( 3 ) 金属精密滤砂管防砂技术 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 金属精密滤砂管防砂工艺属于机械防砂方法，适用于套变套损井及斜井防砂，它 是将地面预制好的具有较高强度、较高渗透性、较好韧性和滤砂性能的高分子树脂颗 粒胶结而成的滤砂管，在套管内下到出砂层位，使地层流体经滤砂管滤砂器进入中心 管而采出地面，原油从地层携带出的很少一部分粉细地层砂粒通过滤砂器被带到地面， 绝大部分被阻挡在滤砂管外沉积于套管与滤砂器的环形空间，起到防砂作用。适用于 高渗透疏松砂岩油藏套变套损井及斜井防砂，渗透性较好，可满足1 0 0 以下各类地 层砂粒度油层防砂需要。 ( 4 ) 化学防砂技术 阳离子抑砂剂，利用阳离子的吸附作用抑制流沙，主要针对前期泥质含量较高 的细分砂采用，随着含水上升，该技术效果明显下降。 复合树脂防砂技术 采用改性树脂、有机硅树脂、分散剂、互溶剂、固化剂复配的一种分散型树脂溶 液，挤入地层，固结近井地带，达到防砂目的。该技术实施后对渗透率有2 0 5 0 的 降低，因此一般是先进行砾石充填再挤树脂溶液固沙。 ( 5 ) 裸眼井砾石充填防砂技术 一开、二开后水泥固井，三开完成后直接下入带封隔器的防砂管柱，座封后替浆、 酸洗，然后进行地层挤压，环空循环充填，建立挡砂墙。 ( 6 ) 射孔防砂一体化技术 射孔防砂一体化技术是射孔、防砂和监测技术集成配套而形成的一种实用化技术， 它在国外发展很快。该技术应用于出砂油水井完井措施中，一趟管柱完成射孔、防砂 施工，减轻了油层的污染，降低了施工成本。 目前，机械防砂与化学防砂相结合产生的机械一化学复合防砂也开始广泛应用。 随着新材料的出现和应用，现在出现了可以携砂生产的螺杆泵和喷射泵。这种新工具 的出现给新的实践提供了条件，就象治水一样靠堵是不行的，疏导才是治水的关键。 目前提出了新的控砂思想即携砂生产，允许地层砂产出，只需改进地面采油设备就可 实现。人们又提出了防排结合的指导思想，既将较大颗粒的地层砂阻挡在地下，而允 许比较难防的较细地层砂随流体产出到地面。 总之要防止油井出砂，一方面要根据油井出砂历史、油井条件和出砂机理选择恰 5 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第二章出砂的类型和出砂危害 油气井出砂现象是油藏开采过程中常见问题之一，它是指油井或气井在生产过程 中，由于地质条件、油井开采方式以及措施作业等各种综合因素造成井底附近地带的 岩层结构破坏，导致部分脱落的岩层随油层流体一起流进井筒，从而对油井正常生产 造成一系列不利影响的过程或现象。我国石油行业标准规定，当油井的液体体积含砂 率超过o 3 后，便是为油井出砂【3 1 。油气井出砂一般出现在疏松砂岩油气藏，出砂的 程度与原始地层的胶结状态、流体物性和生产条件有关。其中，弱固结或中等胶结砂 岩油层的出砂现象较为严重，在这类油藏的地层中，砂岩胶结物数量少，类型分布不 均匀，地质年代晚，其胶结程度就差，一般在较大的生产压差下，就容易造成井底周 围岩层发生破坏而出砂。 2 1 出砂类型 根据出砂井的出砂情况，不同井的出砂类型主要有以下几种： 2 1 1 游离砂的析出造成的出砂 游离砂是指游离在岩石孔隙中未胶结的砂粒，随着开采的进行它会被油气流带入 井筒形成出砂，这种出砂现象就称为游离砂的析出。 2 1 2 弱胶结砂岩层的出砂 岩石的强度主要和砂粒间胶结物的胶结强度有关，当流体对砂粒的拖拽力过大时 就会形成出砂现象。这种出砂分为以下几种【4 】： ( 1 ) 弱胶结底层：出砂多发生的生产初期或初始关井的第二周期，出砂的主要原 因是地层剪切和洗井时的拉伸破坏。 ( 2 ) 中等强度砂层：生产初期不出砂，一旦见水后就开始有出砂的现象，这主要 是由于储层见水导致岩石中的固结颗粒的毛管力消失，降低了岩石的内聚力，流体的 冲蚀作用使得颗粒从岩石骨架上脱落。 ( 3 ) 胶结好的砂岩：地层压力下降到一定程度，胶结好的地层也会出砂，原因是 地层压力的下降使得岩石所受的有效应力超出了岩石本身的抗压强度，使得地层发生 剪切破坏。 弱胶结砂岩层出砂的特点是只要发生流体的流动，就会有出砂现象的发生，而且 7 流体流量越大出砂量越大，采液时间越长出砂量越厉害。 2 1 3 砂岩骨架破碎出砂 研究表明胶结强度并不太低的砂岩层，采油初始阶段不会有出砂现象，但是到了 后面阶段会有出砂的现象，而且越往后出砂现象越严重，这就是由于砂岩骨架破碎造 成的。 另外，针对中原油田我们把出砂类型大致分为以下几种： ( 1 ) 稠油出砂 ( 2 ) 新投出砂 目前新投出砂( 受区块出砂影响) 历史井新投出砂( 地层本身疏松或中、高渗油层) ( 3 ) 套损井出砂 ( 4 ) 固井质量差出砂 ( 5 ) 措施导致出砂( 增产措施大于3 次，出砂加重) ( 6 ) 生产中出砂 生产压差大、采液强度大出砂 地层压力下降出砂 含水高出砂 ( 7 ) 注水井压力波动出砂 ( 8 ) 断层部位出砂 具体出砂井出砂情况见表2 - 1 ： 表2 - 1 中原油田出砂井出砂情况 t a b l e2 - 1t h es a n dc o n d i t i o n so fz h o n g y u a no i l f i e l ds a n dw e l l s 出砂类型 井号所属区块 所属层位 出砂程度 始出砂时间 ( 文明寨) l1 7 0 cw m 6 三上1 4 轻微 2 0 0 9 7 24 9 7w m 6 二下2 4 三上1 严重 2 0 0 9 6 稠油出砂 3 1 2 8 cw m l d 二下2中度 2 0 0 8 1 4 4 3 4w m 6三上2 三中4 5 严重 2 0 0 9 3 5c 5 7 hw m w 7 二上2 - 3 三上2 4 严重 2 0 1 0 1 新目前新1 投 投出砂 出n 砂 8 一 主里互迪盔堂! 些奎! 三猩堡主堂鱼丝塞一 - _ - - l _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ l - _ _ _ - 一一。 表2 - 1 中原油田出砂井出砂情况( 续) t a b l e2 - 1t h es a n dc o n d i t i o n so fz h o n g y u a no f l f i e l ds a n dw e l l s 西万要亘t 了再f 丽区块l 所属层位i 出砂程度l 始出砂时间 - _ _ _ _ - 。- _ _ - - o o o 。r 一 w m 6 i 三上1 4 三中7l 中度 2 0 0 8 3 新 投 出 砂 历史井 新投出 砂 4 4 2 r l1 3 7w m l di = - f1 - 4 三上1 _ 4l 轻微l 兰旦! q ：2 37 7 1 1w m w 7 7 m w 7 s 四2 三叠系 二上1 3 严重l2 0 0 8 7 4 3 7 1 严重 2 0 0 8 6 54 9 7w m 6 w m w 7 二下2 _ 4 三上ii 严重 2 0 0 9 6 61 7 l 三中1 二上4 严重 2 0 0 9 1 严重l 2 0 0 8 4 7 6 8w m 6 f 4 0 0iw m 6l - - - t2 三上2 - 3l 中度l2 咝 套损井出砂 1 _ l3 6 1lw m 6l 三下1 - 3l 严重l 乏型 r1 1 3 1iw m l dl - - _ k2 - - - f1 - 2l 严重l2 哩婴 31 1 3 8iw m l dl - - t4 三上3 _ 4i 严重l 兰q 鱼! ：1 41 6 8 c iw m w 7l 一下l 严重i 2 0 0 8 3 歹l1 - 5w m l dl - - f2 - 4 三上1i 严重i 兰塑呈：! 孑i2 4 8iw m i dl - - t2 - 4 三上1 - 3l 严重l 垫旦墅 f l9 2lw m l di - - t2 - 4 三上1 - 3i 严重止q q 堕 ri1 9 1iw m l di - t 2 - 3 i 严重j 狸堕 歹 c 1 3 6lw m l di 三上2 - 3l 严重l 兰q q ! 兰 3 7 9iw m 6i 三上3 - 4 三中5 7l 严重i 2 0 0 9 8 1 1l1 3 0w m l x w m l 5 三中6 7 三下l 二下1 2 严重l2 0 1 0 6 严重l2 0 1 0 6 n 4 1 6 1 1 0lw m l xi 二下1 - 2l 严重l 2 0 0 2 1 l n 固井质量 差出砂出砂 1 7 1lw m w 7l 三中1i 严重 2 0 0 6 1 l rlc 1 9 0lw m l dl - - t2 - 4i 严重l 兰塑! ：1 3in 1 3lw m l di - - t2 - 4l 严重j _ 垫旦墨坐 了1 1 3 hw m l dl - - - - f2 4 三上1l 严重l 垫旦墨塑 5l5 2lw m 6i 三上2 - 4l 严重l 兰塑! ：! 措施导致 出砂 rl1 7 9 clw m w 7l - - t3 - 4 6 三上2 4i 严重2 0 q 型 ri3 6 7iw m l dl - - - - f2 - 4l 严重型 3 7 1lw m w 7i - _ k1 - 3l 严重l 2 0 0 9 3 r1 9 8lw m 6l 三上1 - 3l 轻微i2 塑些 5 _ _ 6 2 0 0 4 6 3 w m 6l 三中6 - 7 三下1i 中度 2 0 0 5 7 w m l d 三- t 叠系3 - 4 三上2 _ 4 、l 中度 2 0 0 8 2 三叠系i 7l1 4 2iw m l d 荤j2 三上1 4 三i 中度 2 0 0 6 1 1 中1i 8il - c 2 9lw m l d 至上2 二下1 4 三l 严重i2005101 上 ii 9 第二章出砂的类型和出砂危害 表2 - 1 中原油田出砂井出砂情况( 续) t a b l e2 - 1t h es a n dc o n d i t i o n so fz h o n g y u a no i l f i e l ds a n dw e l l s 出砂类型 井号所属区块所属层位 出砂程度始出砂时间 ( 文明寨) 措施导致 91 8 6w m l d 二下中度2 0 0 9 1 0 出砂 1 01 _ 4 7w m w 7二下2 - 4轻微 2 0 0 6 2 l ln 1w m l d 二下1 _ 4 三上2 3严重 2 0 0 9 1 1 1 28 8w m l x一下 严重 2 0 0 8 7 1 31 0 5w m l x一下二上1 二下严重 2 0 0 7 3 1 2 1 4 1 4 3w m l x一下严重 2 0 0 9 1 1 54 7 0w m l x二下1 - 3 三中6 7 严重2 0 0 9 5 n 生产压l 5 6w m w 7二下4严重 2 0 0 2 7 差大、28 5w m w 7 二上5严重 2 0 0 5 1 2 采液强 3 c 3 2w m 6二下1 4严重 2 0 0 3 1 2 度大 4 5 5w m l d二下2 _ 4 三上1 3严重 1 9 8 6 1 2 出砂 53 8 7w m 6三上2 - 3 三中6轻微 2 0 0 5 8 6 3 9 0w m 6三上4 三中2 - 3严重 2 0 0 8 3 7 n 3 7w m l d二下4 三上1 4严重 2 0 0 2 8 81 5w m l 5二下2 3 严重2 0 0 3 5 9 c 4 6w m l x三中6 7 三下2 3中度 2 0 0 7 i 1 07 4w m l x 二下l _ 4严重 2 0 0 4 1 l l7 5 cw m l x 二上1 二下2严重2 0 0 9 1 0 生 1 29 9w m l x二下1 - 2中度 2 0 0 4 6 产 1 31 0 0w m l x 一下二上2严重 2 0 0 4 9 中 1 41 4 6w m l x 二下3 三上2 3 中度 2 0 0 8 1 出 1 61 5 0w m l x二下1 2严重 2 0 0 8 1 l 1 71 6 1w m l x 二下3 三上3 4严重 2 0 0 7 1 2 砂 1 8n 1 7 3 cw m l x二上1 二下1 3 三中度 2 0 0 7 1 l 上1 4 1 92 3 7w m 2 3 7二下1 2 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将部分或全部堵塞产气层段，使产气量减小，甚至停产。当砂粒从地层进入井筒，会 造成井筒堵塞，也会使地面设备和储油罐内存在了大量的砂，从而降低了油井产量， 严重时就会清砂解堵，就会影响油井的正常生产，降低了油井的生产时率，有时还会 控制生产压差来降低井底流体的流速，所以必然影响油井产量a 油井出砂很容易造成砂埋产层，油管砂堵及地面管汇和储油罐积砂，从而不得不 停产。而冲洗被砂埋的油层，清除油管砂堵，又会花费大量的时间和金钱，关键是问 1 1 第二章出砂的类型和出砂危害 题还不能彻底得到解决。恢复生产后不久又容易出现问题还得重新解决，这样周而复 始下去，生产周期变得越来越短，油井的产量大大降低，作业成本也大大增加，经济 损失越来越严重。 另外值得注意的是油井出砂会造成地层的破坏。出砂会破坏地层的结构，使油藏 环境发生变化，导致地层保护效果变坏，降低了油层出油能力，影响了油井的产量。 2 2 2 油井出砂会引起设备损坏 油井出砂还会造成设备的破坏，增加生产成本。因为地层砂的主要成分是二氧化 硅，硬度很高，它的产出会使设备严重磨损失效。对于井下抽油设备，会造成卡泵、 抽油泵阀座磨损，间隙增大泵效降低等等严重后果。出砂也会对地面设备造成很大的 损害，会造成砂刺管线、地面阀门失灵、输油泵叶轮严重冲蚀等后果，大大增加了设 备的维修保养费用并且还可能带来危险，从而不得不采取检泵、维修设备等措施。 2 2 3 油层出砂会造成环境的污染 油井出砂会造成环境污染。产出的地层砂到达地面需要及时处理，如果不经处理 就排放对环境会造成污染，但是如果采取措施处理这些地层砂就会增加生产成本。特 别是海洋油气田，更为环境保护法规所制约。所以油、气井防砂不仅是油、气开采本 身的需要，也是环境保护的需要。 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 3 1 出砂机理 第三章出砂机理和影响出砂的因素 防砂是贯穿油气井开采过程的永恒主题，出砂机理的研究在整个的防砂理论中至 关重要，它在整个防砂工作中起导向作用。为了更深入地研究和探讨出砂机理，就必 须对国内外出砂机理的发展有一个清晰的认识。总结防砂机理研究的历史，有利于今 后油气井的防砂和控砂。通过研究发现出砂井的出砂机理主要有以下几个方面： 3 1 1 从岩石力学角度分析 中原油田已进入注水开发中后期，油层受注入水的冲刺作用和不合理生产压差及 压裂改造的影响，原始岩石骨架遭到破坏，油水井出砂逐年增多，不但影响了油水井 的正常生产，增大了油田维护工作量，增加了开发成本，而且由于出砂造成的井网损 坏，已严重威胁着油田基础生产，影响了区块开发效果。油井出砂通常是由于井底附 近地带的岩层结构破坏引起的，其中，弱固结或中等胶结砂岩油层的出砂现象较为严 重。从力学角度分析油层出砂有两个机理：即剪切破坏机