浅谈油井防砂工艺技术

1、中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文）题目：浅谈油井防砂工艺技术学习中心：大港油出学习中心年级专业：网络08春 采油工程（采油专业）学生姓名：李霞学号：指导教师： 张鉴益职称：导师单位：中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成吋间：年月日目录目录i第一章前言1第二章机械防砂工艺技术22.1 0前现场应用的几种机械防砂泵22.1.1 长柱塞防砂抽油泵22.1.2等径柱塞防砂抽油泵3.2.1.3 串联式抽稠泵42.2封隔高压一次充填防砂技术5第三章化学防砂工艺技术83.1 主要特点83.2适用井况8第四章 复合防砂及防砂预测104.1 复合防砂104.2疏松砂岩出砂预测与防治措施

2、优化研究104.2.1 研究目标104.2.2研究指标评定114.4低成本防砂技术配套与试验114.4.1 研究目标114.4.2研究指标评定114.4.4 经济指标11第五章 总结致谢13参考文摘耍：通过在单位的工作中经历的和自己从书中学习，发现目前的石油井都不 会一如既往的能量不泄，慢慢的各种问题都会呈现，含水率增高、出砂井掩埋油 层、套管变形、漏失等等。什么问题都有解决的办法，不过要采取相应的合理办 法才能作到低投入高产岀，以获得更大的利润。本论文，以人多数石油井出砂情 况做为主体，通过论述各种防砂工艺技术的原理以及特点来找到针对不同井况选 择最合适的防砂方法，以用来提高油井的产油率，降

3、低维修周期，降低生产成本。关键词：机械防砂，化学防砂，复合防砂第一章前言大港油田大部分区块屈疏松砂岩油藏，易出砂，且随着油田步入开发后期, 含水上升快，绝大部分油井进入高含水阶段，也导致出砂日益严重，防砂难度越 来越大，砂害问题也越来越突出，以至影响到了全油田的开发牛产。经过多年的开发，目前已发展了多种防砂工艺，很多工艺都已系列化，有力地 解决了油相当部分防砂难题，为油h1的开发生产作出了很大贡献。但是，随着 油田向效益型转化以及防砂难度的加大，一些技术成熟的防砂工艺已经不能完全 满足油田发展的需要，防砂措施费用也相对较高，为了适应油田经济开发的需要, 措施工艺必须向高效性和低投入方向发展，以

4、满足目前油出大量油水井的防砂需 求，尤其是对于我油田油井产量普遍较低、含水高、措施经济效益不佳的现状， 研究低成本防砂技术显得尤为必要。根据不同井况，我针对三大方面讲述石油井防砂方式。第二章、机械防砂工艺技术研究新型防砂衬管挡砂技术和循环充填防砂工艺，简化施工程序，节约大型车 组费用，从而降低措施费用，并提出以下儿条工艺思路，按照防砂原理可大体分 为两大类。一类是下入防砂管柱后进行砾石充填，这种防砂方法能有效地把地层 砂阻挡在地层内，确保地层具有较稳定的原始力学结构，防砂效果好，有效期长。 另一类则是直接下入防砂管柱挡砂，防砂管柱与套管环空不充填砾石，滤砂管由 地面预制，如双层预充填筛管、金屈

5、棉滤砂管、胶结成型的滤砂管等，这类防砂 方法简便易行，但使用范围受到局限。机械防砂最近在国内发展较快，胜利油 田根据不同区块油层情况研究开发出了数十种防砂工艺，主要有：1. 绕丝筛管砾石充填防砂工艺；2. 双层预充填绕丝筛管防砂工艺；3. 金属棉滤砂管防砂工艺；4. 树脂胶结砂粒滤砂管防砂工艺；5. 金属粉末滤砂管防砂工艺；6. 陶瓷滤砂管防砂工艺。2目前现场应用的儿种机械防砂泵：2.1.1长柱塞防砂抽油泵：长柱塞、短泵筒及泵下沉砂、侧向进油结构。主要由：长柱塞、短泵筒、双通 接头、沉砂外筒、进岀油阀、水力连通式挡砂圈等零部件组成，如图 所示。 其防砂卡的工作原理是借助挡砂圈及漏失液的共同作用

6、，阻止砂粒进入柱塞与泵 筒之间的密封间隙，从而杜绝了砂卡。当油井停抽时，下沉的砂粒沿沉砂环空沉 入泵下尾管，防止了砂埋。具有防砂卡、防砂埋、防砂磨、耐腐蚀、寿命长、减 轻杆管偏磨、使用维修方便等多种特点，也是现场出砂少抽油机井最常用的防砂 方式。图2.1.2等径柱塞防砂抽油泵如图所示该抽油泵通过对常规抽油泵在结构上进行优化改进，不仅能提供常规抽油泵所具有的一切特点，而且能有效防止出砂油井中砂卡柱塞、砂磨柱 塞泵筒等现象的发生，大大减缓柱塞与泵筒间的磨损，延长出砂油井生产周期， 使用操作、检修等与常规抽油泵相同，因此，可取代各种常规泵用于各类油井中, 由于采用了独特设计的流线型阀罩，该泵也适用于

7、部分稠油岀砂井。最大特点： 价格低，效率高，以常规抽油泵的价格，获得比常规抽油泵有效延长油井生产周 期的效用。节省大量的油井生产材料费用和作业费用，降低生产成本，适用于含 砂在以内、原油粘度不超过（地面 时脫气原油）的各类油井。图2.1.3串联式抽稠泵串联式抽稠泵由直径不同的两台普通抽油泵通过专用件连接而成，小泵在上， 大泵在下，结构原理如图 所示。下井前大小泵是分开的，以便运输。吊联 式抽稠泵专为解决稠油井、高凝油井用常规泵生产出现的光杆下行困难、充满程 度差、泵效低、检泵周期短等问题而设计的一种新型抽油泵。特点：串联式抽稠 泵运用浸入式进油原理，并同液力反馈原理结合起来，解决了稠油井生产中

8、出现 的难题。结构简单、使用维修方便、节省投资、经济效益高，适用于粘度的常规稠油井、蒸汽吞吐稠油井抽油生产，含砂小于,含气少的稠油井。图2.2封隔高压一次充填防砂技术封隔高压一次充填防砂工艺技术，是胜利油出胜通新科技开发中心立项投资开 发的，并独家经营实施的油井防砂专利技术。该项技术是针对油气井防砂作业常 规工艺技术上的缺陷，经多年总结、改进、完善，将各种常规防砂方法的优点和 长处融为一体而发明的一项实用新型技术。它的研发成功和投入使用，有效地克 服了颗粒型化学防砂、绕丝管砾石充填防砂和复合防砂等各种常规防砂方法存在 的各种弊端。同时又采用了封隔高压一次充填的工艺技术，将防砂砾石-石英砂 一次

9、充填至油层空，同处和滤砂管与套管环形空间，经高压一次充压结实，形成 高效能、大半径的挡砂屏碍。从而提高了采液强度，延长了防砂有效期，确保了 防砂效果。而且又简化了施工程序，避免了环境污染，减轻了生产工人的劳动强 度，综合经济效益十分可观。原理：封隔高压一次充填防砂技术是将砾石-石英砂，以大排量的携砂液带到 油气井产层管外的空洞处和滤砂管与套管的环形空间。经沉淀、高压压实形成高 效能的挡砂屏障。在需要进行防砂作业的油气井内，将包括丝堵、滤砂管、封隔 高压一次充填工具、安全接头、可溶解性扶正器和油管组成的封隔高压一次充填 管柱下至预定位置，座封封隔器，打开充填通道，地面泵组提供高压携砂流体， 经油

10、管、封隔高压一次充填工具的充填通道进入油管、套管环形空间，最后进入 油层，随着加砂量的逐渐增加，地层被充填结实，随后井筒也被充填结实，这时 地而泵压升高，达到预定压力值后，停止充填，从油管、套管环形空间泵入洗井 液体，经封隔高压一次充填工具的反洗通道，将油管内的砂子冲洗至地面，完成 封隔高压一次充填作业。上提管柱正转倒扣丢手，充填孔道自动关闭，中心管自动打开，完成封隔高压一次充填防砂作业，封隔高压一次充 填防砂工艺和常用防砂方法相比有以下优点:1、施工简单：封隔器与高压一次充填结合在一起，减少了起下管柱次数，减 少了作业占井时间，节约了地面施工费用。2、防砂有效期长：由于大排量高压将地层充填与

11、井筒充填结合在一起，确保 了充填砾石与空洞周壁紧密镶嵌，有效防砂半径大，形成了高效能的挡砂屏障， 故有效期长。3、采液强度高：由于套管内下入了高强度的割缝管，地层与环空乂被砾石充 填结实，故采液强度高，适用于大排量提液。4、携带力强：由于套管内下入了割缝油管，流通面积小，流速大，易将砾石 运移到空洞边界，把空洞填满挤实，故携带能力强。5、油层保护：由于地层充填与环空充填合二为一，减少携砂液进入地层，减 少了油层污染。6、修井的难度降低：由于该管柱配套了安全接头和可溶解性扶正器，便于套 洗和解卡，减少了转大修的机会，小修队就可以处理。7、具有一定的解堵作用：表1-1第三章化学防砂工艺技术利用化学

12、反应来胶结地层砂或充填砂，建立高强度、高渗透的人工井壁，有效 的阻止地层中承载骨架砂的运移，流体则通过扌当砂屏障进入井筒。最终达到防砂 产油的目的。该项工艺技术主要特点是：施工简单，防砂后井内无遗物，后期处 理方便。近几年该项工艺技术得到了迅速发展，并在胜利等油田内外进行了大而 积推广应用，见到了良好的防砂效果，逐步成为一项主要的化学防砂工艺技术。 化学防砂最近儿年发展较快，可用于常温、低温和高温井防砂。最常用的有三种:1、酚醛溶液地下合成防砂2、水带干灰砂人工井壁防砂3、树脂涂敷砂防砂油气田防砂工艺技术研究已经有儿十年的历史，人们对地层出砂的机理、探测 出砂的手段、防砂的钻井完井方法、各种防

13、止出砂的措施有了较多的研究，对某 些砂岩地层的机械成化学防砂工艺技术已较为成熟。但对于某些特殊地层，如含 有粘土的粉细砂及多层薄层砂岩地层只能采用化学固砂。而已尼投入现场应用的 酚醛树脂、树脂、咲喃树脂固砂剂对这些特殊地层效果差。长江大学(原江汉石 油学院)从1995年开始研究新型固砂剂及应用工艺，并在青海及胜利、辽河油 出等现场试验及推广应用；摸索了一套现场工艺经验，现场应用100多井次，取 得了非常好的效果。3.1主要特点：1、施工简便，固砂树脂和i古i砂剂可均匀混合，粘度低水于50mpa.s,单液法挤 入地层。2、固结强度高，抗压强度可达1036mpa,对地层渗透率损害小于30%。3、在

14、油、水中均能固化。4、在地面配制时基本不反应，在地层条件下反应加快，可在48小时内完全固 化。5、固结后耐酸、盐、油、水腐蚀。6、有效期长，超过一年。7、无毒、无腐蚀性，运输等储存完全可靠。8、施工方便，配制方便，对坏境无污染。9、适用范围广，温度 201600c, 0x10420x104 ppm,渗透率 0.001 20m2 , 粘土矿物含量3%40%。3.2适用井况：1、对于粘土含量高的多层系砂岩地层，均可采用该新型固砂剂。2、对于疏松砂岩油气藏地层，渗透率较好(>0.1 m2)，可采用酸化因砂 工艺；3、对于粘土含量高，渗透率较低的地层，可采用压裂固砂工艺；4、对于钻井过种

15、程泥浆漏失，采用分层因砂工艺；5、对于多层系砂岩地层，采用分层固砂工艺；第四章复合防砂及防砂预测4复合防砂“复合防砂''是指用两种或两种以上的防砂方法进行组合的防砂技术，它们描砂 强度更高，防砂更可靠，有效期也更长。复合防砂工艺技术是针对出砂严重的老 井，地层亏空大，粉细砂岩油藏的防砂技术，因其它单一的防砂工艺起不到有效 的作用而开发出来的。90年代初期，随着胜利油田的不断勘探开发利用，稠油 粉细砂岩油藏、老井高含水等油、水井的增多，使化学或机械防砂难度增大，失 效井聚增。为了有效的解放这些油藏，最大限度的挖掘油井产能，采用了化学和 机械复合防砂工艺，建立高强度多层挡砂屏障，防

16、止了地层骨架砂运移，达到了 防住地层骨架砂的目的。目前，现场最常用的复合防砂技术的组合有：(1) 压裂与砾石充填复合防砂；(2) 预涂层砾石与砾石充填复合防砂；(3) 预涂层砾石与(各类)滤砂管复合防砂；(4) 固砂剂与滤砂管复合防砂。总之，复合防砂技术发挥了单一防砂技术的优势，扬长避短，相互补充。要根 据地层条件选择最佳的技术组合，这是复合防砂技术成功的关键。疏松砂岩出砂预测与防治措施优化研究长期以来发现石油井都不会一如既往的能量不泄，慢慢的各种问题都会呈现， 含水率增高、出砂井掩埋油层、套管变形、漏失等等在各个油田井相继岀现。石 油行业只有不断的通过改进技术水平，不仅开发新型的工艺技术能解

17、决，还要有 新型的科技预测能力来对油井的各种数据进行预测，获得数据，分析各种情况的 影响，最后制定出具体的防砂措施。用准确的预测结果来配备节能降耗的工艺措 施，完成防砂井的防砂施工，缩短维修周期。研究目标：通过出砂预测和防治措施优化技术的研究并结合现场应用，在建立防砂数据库 的基础上，编制击适合大港油出防砂措施优化应用软件，实现我油出疏松砂岩开 发理论水平提高和砂害治理措施的优化配套。422研究内容：出砂机理研究和出砂规律预测；合理生产制度和临界生产条件的确定；防砂措施的适用特点和应用的基础研究；各种防砂措施的施工规模、参数优化、成本和效益研究；防后产能及效果预测；出砂预测和措施优化程序软件编

18、制。4.2.3指标评定：出砂预测和防治措施符合率达以上；防砂有效期提高至一年以上，有效率高于。4.4低成本防砂技术配套与试验441研究目标：针对我油口不同出砂区块的情况，在保证防砂稳产的基础上实现射孔完井和防 砂措施一次完成，达到简化工序、缩短施工周期、降低综合成本、减少对地层伤 害的目的。4.4.2研究内容：砾石循环充填防砂技术的施工质量控制和监测，工艺改进及参数的优化匹 配、油层保护措施配套等；复合射孔防砂一体化技术的适用性研究，适应大港油田的射孔管柱、防砂 材料类型选择，防砂材料配比及装填方式的确定。4.4.3指标评定：防砂措施有效率大于；防后产量不低于防前产量的；防砂及稳定产量有效期年以上；4.4.4经济指标：单井措施成本较普通防砂节省万元；应用 井次，投入产出比大于:o第五章总结经过多年的开发，已发展了多种防砂工艺，很多工艺都已系列化，有力地解决 了油田相当部分防砂难题，为油田的开发生产作出了很大贡献。随着油田向效益 型转化以及防砂难度的加大，一些技术成熟的防砂工艺慢慢不能满足油田发展的 需要，防砂措施费用也相对较高，为了适应油出经济开发的需要，措施工艺