油井防砂工艺技术1

1、油井防砂技术2021- 5 - 26 2021 - 1 .提 纲 一、概述 二、出砂危害与出砂缘由 三、防砂技术分类 四、机械防砂技术 五、化学防砂技术 六、排砂工艺技术 七、程度井防砂技术 八、其它防砂技术 2021- 5 - 26 2021 - 2 .一、概述 油、气井出砂是砂岩油藏开发过程中经常遇到的问 题之一，它直接影响到油井能否正常消费。是世界各国 石油工业长期以来所面临的课题之一，每年投入了大量 人力、物力和财力进展这方面任务的研讨。我国的各油 田都有出砂的问题，如辽河油田每年防砂方面耗资上亿 元 , 美国的墨西哥湾地域、克恩河油田，每年在油井防 砂上耗资上千万美圆，委内瑞拉的英特

2、甘博油田、加拿 大的冷湖油田每年也都要投入大量的经费进展防砂。由 此可见防砂任务的重要性和迫切性。 2021- 5 - 26 2021 - 3 .一、概述 通常出砂比较严重的普通为年青的第三系地层，该 地层堆积岩距今约 2500 万年左右，尤其是中新世的地 层，出砂尤为严重。 世界范围内，美国墨西哥湾地域和洛杉机盆地，加 拿大阿尔伯达重油区，委内瑞拉、 ( 原苏联 ) 阿塞拜疆 等地域。 我国东部地域的胜利油田的孤岛、孤东、大港油 田、辽河油田、西部地域的玉门油田等，出砂也较严 重。 2021- 5 - 26 2021 - 4 .一、概述 世界防砂技术领域，美国的防砂技术较为先进。美国 的贝克

3、 休斯公司、道威尔 斯伦贝谢公司、哈里伯顿公 司、沙龙公司、雪弗龙公司等都拥有本人专门的防砂研讨 机构，从施工设备、施工工艺到工具 如砾石充填工具、 封隔器、滤砂管、泵送设备、施工液体、化学药剂、技术 咨询、现场效力等 方式一条龙效力。 2021- 5 - 26 2021 - 5 .一、概述 六十年代 , 化学防砂在美国墨西哥湾地域曾占据防砂作 业的主导位置，后来随着机械防砂技术的完善和开展，尤 其各种新式筛管防砂技术、压裂防砂的快速开展，其主导 位置逐渐被取代。 进入九十年代后，随着性能良好的固砂剂、树脂砂的 不断出现，化学防砂技术又有了新的开展。 近年来，随着科技提高，压裂防砂技术、各种新

4、型筛 管、固砂剂等防砂技术也迅速开展起来。 2021- 5 - 26 2021 - 6 .一、概述 防砂技术开展过程 早期的油井防砂仅 采用限产的方法来控制 油、气井出砂。这种防 砂方法既影响产量，又 较难操作和控制。后来 逐渐被割缝套管及后来 开展的门类繁多的防砂 技术取代。 2021- 5 - 26 2021 - 7 .一、概述 2021- 5 - 26 2021 - 8 .一、概述 20 世纪初主要采用限产、简易砂锚防砂 ? 1932 年研制出砾石充填防砂方法 ? 1947 年研制出化学固砂方法 ? 60 年代出现热法固砂防砂方法 ? 80 年代，世界各国油井防砂技术日益开展起来。 ?

5、主要以机械方法为主，约占防砂作业总量的 85% 。化学防 砂技术的树脂、人工井壁防砂技术近年来开展较快。 90 年代后期，压裂防砂逐渐成为防砂的主导技术。 ? 2021- 5 - 26 2021 - 9 .提 纲 一、概述 二、出砂危害与出砂缘由 三、防砂技术分类 四、机械防砂技术 五、化学防砂技术 六、排砂工艺技术 七、程度井防砂技术 八、其它防砂技术 2021- 5 - 26 2021 - 10 .二、出砂危害与出砂缘由 1 、 油井出砂的危害 油井出砂会给采油消费带来很多难题。轻者呵斥卡泵，使 油井不能正常消费，添加采油、作业检泵和冲砂的任务量；严 重的会呵斥砂埋油层和油管，使油井减产、

6、停产，出砂过多会 呵斥地层跨塌而套管损坏等。这些严重后果，不仅会直接影响 油井的产能和油田的产量，而且由于地下注采的不平衡还会影 响油田的最终采收率。 *区块 注采井数比为1：2.42； 实际注采井数比1：1.68 标定采收率32.6%； 实践采收率26% 2021- 5 - 26 2021 - 11 .二、出砂危害与出砂缘由 1 卡泵、掩埋油层、磨蚀设备，添加作业任务量 油井出砂，呵斥卡泵，使油井不能正常消费，不仅直接 影响油井的产能和油田的产量，添加采油作业检泵和冲砂的 任务量，而且还会对采油设备呵斥磨蚀。 2 掩埋井下管柱，呵斥井下事故 对于分层开采的油井，大量出砂会将井下封隔器及管柱

7、埋住，呵斥砂卡事故或井下管柱被拔断。 2021- 5 - 26 2021 - 12 .二、出砂危害与出砂缘由 3 呵斥地层坍塌，导致套管变形破坏 油层出砂，地层中疏散的砂粒流失，呵斥地层应 力的变化。当大量出砂时，会构成洞穴，最终引起地 层坍塌，呵斥套管变形或损坏，甚至呵斥油井报废。 2021- 5 - 26 2021 - 13 .二、出砂危害与出砂缘由 2. 油井出砂的缘由 先天性的油层的地质要素 ? 取决于砂岩地层的地质条件，砂岩地层胶结矿物 含量及分布、胶结类型、成岩压实作用、地质年代等因 素决议。 后期开采过程的开发要素 ? 完井、采油及后期措施作业呵斥的油井出砂 2021- 5 -

8、26 2021 - 14 .二、出砂危害与出砂缘由 1地层胶结强度低 在胶结疏松的地层中，流体流动阻力抑制了砂粒间的 聚合力或岩石强度，使油井出砂。特别当原油粘度高，流 速大，流动阻力也愈大，出砂也愈严重。 胶结方式 a 接触胶结 b 孔隙胶结 c 基底胶结 2021- 5 - 26 2021 - 15 .二、出砂危害与出砂缘由 更细的划分，将不同的出砂地层分为以下类系型，实 际上地层砂没有明显的界限，难以区分。 零 强度 毛管力强度 异常弱 弱胶结 较弱胶结 2021- 5 - 26 2021 - 16 干砂 潮湿砂 胶结 .二、出砂危害与出砂缘由 2油、气井产水 以粘土为主要胶结物的地层中

9、，当开场产水后，水溶 解地层中的胶结物，降低了地层固结强度。 有些油田在一次采油期间，不出砂。但在注水采油期 间，尤其在油井产水后开场出砂。含水上升，加剧出 砂。 2021- 5 - 26 2021 - 17 .二、出砂危害与出砂缘由 3 地层压力下降 地层内流体的压力支撑上覆岩层的压力。当地层压 力，即流体的压力降低后，那么上覆岩层的压力转嫁给地 层，添加了地层颗粒及胶结物的压力。在胶结差的地层 中，随着地层压力下降，增长的压力会压碎胶结物甚至 岩石颗粒，呵斥油井出砂。因此有些油田在一次采油后 期才开场出现出砂景象。 2021- 5 - 26 2021 - 18 .二、出砂危害与出砂缘由 地

10、层压力下降对岩层骨架的影响 2021- 5 - 26 2021 - 19 .地应力分析 应 ess Str 力 th g 裁判 强度 n re St Stres s .? ? ? .二、出砂危害与出砂缘由 (4)完井措施不当 a.固井质量不好，油井大段窜槽，高压层封隔不良，高 压油、气水乱窜呵斥油井出砂. 2021- 5 - 26 2021 - 24 .二、出砂危害与出砂缘由 b. 射孔方式不当 方位、相位角、布孔方式或射孔枪型、 孔径、孔密运用不适当，导致油井出砂。 最初射孔密度普通为 10 孔 / 米，后来开展为 12 孔 / 米、 16 孔 / 米以致于如今的 32 ，国外有的实施 64

11、 孔 / 米。对于出砂 油藏射孔是一项不容忽视的重要问题。 2021- 5 - 26 2021 - 25 .二、出砂危害与出砂缘由 (5) 采油任务制度不合理、或作业措施不当 a. 油井产液激动 投产放喷、抽汲过猛，剧烈降压，或 油井消费压差过大，排液速度过快；油井开关频繁，均会 呵斥油井激动引起油井出砂。 b. 酸化措施 ，除去地层中的钙质胶结物，或入井流体与地 层不配伍，呵斥堵塞，加大油流阻力使油井出砂。 c. 稠油注汽吞吐井 ，注汽速度过高，高速蒸汽流剧烈冲刷 地层，冷凝水的高 PH 值溶蚀地层的胶结物，致使油井出砂 严重。 2021- 5 - 26 2021 - 26 .二、出砂危害与

12、出砂缘由 3 、判别油井出砂的根据 直接法：油井的含砂量 ? 假设油井的含砂量超越 0.O3% 分量 700mg/l 即为出 砂。 SY/T5185 - 2000 间接法：出砂所带来的影响和危害 ? 2021- 5 - 26 2021 - 27 .二、出砂危害与出砂缘由 4、油井出砂预测 预测油井能否出砂，必需研讨地层的出砂临界 流速 和临界压差，定量地分析地层的出砂程度。 目前出砂预测方法有现场观测法、阅历分析法 a.现场观测法： 1岩心察看 2DSTDrillstem test测试 3临井比较 2021- 5 - 26 2021 - 28 .二、出砂危害与出砂缘由 b 阅历分析法 1、组合

13、模量 根据声波时差及密度测井资料，运用以下公式计算：经过 组合弹性摸量E C 来预测油层能否出砂。 ? 9 . 94 ? 10 8 ? r E ? t c c 2 E 岩石的组合弹性摸量 MPa C r 地层岩石体积密度 g/cm 3 t c 岩石纵波声波时差 s/m 2021- 5 - 26 2021 - 29 .二、出砂危害与出砂缘由 组合模量E C 当E C 2.010 4 MPa 正常消费，不出砂。 1.5 10 4 E C 2.010 4 MPa 细微出砂 E C 1.5 10 4 MPa 严重出砂 2021- 5 - 26 2021 - 30 .二、出砂危害与出砂缘由 2、声波时差

14、法 近年来采用声波在地层中的传播时间T进展 予测， 当声波时差T295微秒/米时，那么应采取防砂措施。 2021- 5 - 26 2021 - 31 .二、出砂危害与出砂缘由 3、孔隙度法 大于30， 胶结程度差，出砂严重 20 30之间，细微出砂 小于20， 根本不出砂 4、岩心室内实验法： 包括岩心抗压强度实验、流动破坏性实验等。 2021- 5 - 26 2021 - 32 .二、出砂危害与出砂缘由 防砂工艺决策系统软件 功能： 1出砂预测； 2防砂方法优选； 3产能预测。 2021- 5 - 26 2021 - 33 .提 纲 一、概述 二、出砂危害与出砂缘由 三、防砂技术分类 四、机

15、械防砂技术 五、化学防砂技术 六、排砂工艺技术 七、程度井防砂技术 八、其它防砂技术 2021- 5 - 26 2021 - 34 .三、防砂技术分类 防砂方法分类 ? 自然砂桥防砂 自然砂桥 防 ? 筛管防砂 砂 ? 地层内固砂 防止地层出砂 机 理 ? 井筒排砂 2021- 5 - 26 2021 - 35 .三、防砂技术分类 防砂方法分类 砂拱防砂 机械防砂 防砂工艺方法 化学防砂 焦化防砂 2021- 5 - 26 2021 - 36 .三、防砂技术分类 续表1 增大射孔段长度，添加射孔密度 降低流速 控制产量 砂拱防砂 裸眼产层膨胀式封隔器 增大地层径向应力 防砂方法 割缝筛管，绕丝

16、筛管， 双层筛管，胶结滤砂管 防砂管柱 筛管+预涂层砾石充填 割缝筛管、绕丝筛管 防砂管柱 机械防砂 或衬管+砾石充填 +充填 压裂防砂 2021- 5 - 26 2021 - 37 .三、防砂技术分类 树脂注入法，树脂地下合成 树脂胶结 续表2 预涂层砾石 树 脂 砂 浆 化学防砂 水 泥 砂 浆 水带干灰砂 树脂核桃壳 人工井壁 乳 化 水 泥 焊接玻璃固砂 防砂方法 氢氧化钙固砂 四氯化硅固砂 水 泥- 酸钙混合液固砂 其它化学法 聚乙烯固砂 氧化有机化合物固砂法 注热空气固砂 焦化防砂 2021- 5 - 26 2021 - 38 短期火烧油层固砂 .三、防砂技术分类 防砂方法比较 (

17、1) 机械防砂 优点： 顺应性强，无论产层薄厚，浸透率高低、夹层多少都能有 ? 效地实施。 机械防砂胜利率高，有效期长等优点。 ? 缺陷： 井筒内有工具，后期作业及修井困难。 ? 2021- 5 - 26 2021 - 39 .三、防砂技术分类 防砂方法比较 (2) 化学防砂 优点： 井筒中不留任何机械物体，修井作业简单不影响其它措施 井筒中不留任何机械物体，修井作业简单 ? 分层、注水、深抽等 对粉细砂地层防砂效果优于机械。 ? 缺陷 ： 适用于浸透率相对均匀的薄层段； ? 对地层浸透率有一定损伤； ? 在稠油注汽吞吐井防砂有效期短。 ? 2021- 5 - 26 2021 - 40 .提

18、纲 一、概述 二、出砂危害与出砂缘由 三、防砂技术分类 四、机械防砂技术 五、化学防砂技术 六、排砂工艺技术 七、程度井防砂技术 八、其它防砂技术 2021- 5 - 26 2021 - 41 .四、机械防砂技术 机械防砂技术： 把机械防砂管柱筛管、封隔器下入井中，阻挠地层砂 进入井内，而地层液体可以自在经过的防砂方式。 丢手封隔器 防 砂 管 筛管 柱 示 油层 油层 意 图 沉砂管 2021- 5 - 26 2021 - 42 .四、机械防砂技术 防砂前井筒预备 油井冲砂 油井冲砂 ? 经过向井筒内打入液体，利用高速的液体将砂冲散、悬 浮，同时利用其速度和粘度将砂子携带到地面。 冲砂液：水

19、、钻井液、乳化液、气化液等 冲砂方法：正冲、反冲、正反冲、负压冲砂 油井捞砂 ? 软捞、硬捞 2021- 5 - 26 2021 - 43 .四、机械防砂技术 冲砂本卷须知 ? 1 冲砂前要弄清冲砂井的情况，掌握施工设计及施工程序 2 检查好进出口的阀门，防止憋泵。 3 冲砂过程不能停泵，假设必需停泵，应先循环一段时间， 停泵后将防砂管拄上提6-7m，以防卡管拄。 4 防止井喷，冲砂时留意察看泵压和出口液量变化，在气井 上冲砂时还应留意防止火灾事故。 2021- 5 - 26 2021 - 44 .四、机械防砂技术 机械防砂技术主要分 3 类： 滤砂管防砂技术：予充填筛管、绕丝筛管、割缝筛管、

20、膨胀 ? 筛管、弹性筛管 砾石充填防砂、压裂充填防砂技术 ? 复合射孔防砂技术 ? 2021- 5 - 26 2021 - 45 常规防砂管柱 分层防砂管柱 充填防砂管柱 .四、机械防砂技术 目前国内外的防砂技术，种类繁多，已成规模、系列化。 典型机械防砂工艺技术 套管内防砂 地层内固砂 预充填筛管防砂技术 砾石充填防砂技术 金属纤维筛管防砂技术 压裂防砂技术 金属棉筛管防砂技术 复合射孔防砂技术 割缝筛管防砂技术 膨胀筛管防砂技术 2021- 5 - 26 2021 - 46 .四、机械防砂技术 机械防砂开展趋势主要表现: ? 对于出砂严重、消费压差大的直井、斜井、程度井多 采用筛管砾石充填

21、防砂；而对于出砂不太严重或大斜 度井、程度井那么采用相应的防砂筛管防砂。 ? 砾石充填趋于正循环挤压充填，尤其是高压大排量挤 压充填 压裂防砂。 ? 低粘度的充填携砂液开展较快，这是由于其砾石充填 层密实，防砂效果好。 2021- 5 - 26 2021 - 47 .四、机械防砂技术 ? 专门适用于程度井裸眼井或套管井的新型防砂管不断出 现，由于其工艺简单、施工方便而日益遭到现场欢迎。 2021- 5 - 26 2021 - 48 .四、机械防砂技术 一不锈钢绕丝筛管 不锈钢绕丝筛管是在打孔基管之上，用特殊截面的不锈 钢丝在公用设备上采用先进工艺技术绕焊制造而成，经过不 锈钢丝筛缝挡砂。绕丝不

22、锈钢筛管具有构造简单，筛缝均 匀，运用方便，强度高，分量轻，不受温度影响，耐腐蚀性 强，过虑面积大，渗流性能好等特点。不锈钢绕丝筛管多数 与砾石充填结合运用 。 2021- 5 - 26 2021 - 49 .四、机械防砂技术 一不锈钢绕丝筛管 2021- 5 - 26 2021 - 50 .四、机械防砂技术 一不锈钢绕丝筛管 绕丝筛管砾石充填技术是最普及的防砂技术，在全 世界范围内运用最广，不完全统计已有2万多井次。在胜 利油田运用较多，1995年以前在辽河油田运用400多井 次，防砂效果很好。特别是近年来，绕丝筛管加工工艺 和携砂液技术的改良提高，绕丝筛管砾石充填技术的技 术优势得以进一步

23、发扬。 2021- 5 - 26 2021 - 51 .四、机械防砂技术 二预充填筛管防砂技术 预充填管柱组合 顶部为丢手封隔器，中部 为地面充填好砾石的双层 绕丝筛管，底部是 2 3 个皮碗口向上的滑套沉砂 器。 预充填管柱 粉末冶金防砂管 2021- 5 - 26 2021 - 52 .四、机械防砂技术 二预充填筛管防砂技术 基管 内筛网 砾石 外筛网 2021- 5 - 26 2021 - 53 预充填绕丝筛管 .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 防砂原理： 以单层API规范套管做基管，在基管上钻有假设干个阶梯 孔，将金属纤维过滤介质经过特殊工艺组装成过滤件，然 后再将这些过滤件

24、经过焊接安装到基管的孔里，构成单层 管的整体防砂构造。 2021- 5 - 26 2021 - 54 .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 防 砂 原 理 2021- 5 - 26 2021 - 55 .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 1. 特点 1 采用整体构造，强度高；隐形接箍，外径尺寸一 致，便于程度井，小井眼的下入。 2 通径大，便于油井维修作业，冲砂方便。 焊接强度试 3 不锈钢丝滤网，耐温、耐腐蚀，有效期长。 验 4 油砂分别性、具有自洁性，浸透率高。 加载 加热 5 适用范围广，施工工艺简单，作业时间短。 试件 2021- 5 - 26 2021 - 56 .四、

25、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 2.筛管顺应条件 ? 中 粗砂、出砂不严重的地层 ? 均匀系数Co3.0时运用筛管防砂效果好。 均匀系数Co：半对数坐标中D 40 /D 90 的比值 S型筛分曲线 100 90 80 累积百分比 % 70 60 50 40 30 20 10 0 0.1 1 2021- 5 - 26 2021 - 57 粒径mm) .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 3. 技术目的 规格型号 筛管通径 抗内压 抗外压 过滤单元厚 浸透率 挡砂粒径 mm MPa MPa 度 m 2 mm mm X102 78 20 25 6.5 - 9.5 33 0.1 X108

26、82 20 25 6.5 - 9.5 38 0.1 X140 120 20 25 6.5 - 9.5 47 0.1 X146 120 20 25 6.5 - 9.5 38 0.1 X178 159 20 25 0.1 2021- 5 - 26 2021 - 58 .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 4. 顺应范围 该防砂管柱适用于直井、斜井、侧钻井及程度井套管 完井的各类油水井和裸眼完钻的上述各类油水井的防砂。 2021- 5 - 26 2021 - 59 .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 5 施工程序、根本管柱 1 搜集有关地质消费资料，然后作施工方案 2 压井、冲砂、探砂

27、面。 3 通井。通井规外径不小于防砂管柱最大外径，长度不小于封隔 器长度。 4 下防砂管柱。 5 投球丢手，坐封，然后起出送入管柱。 6 下消费管柱。 2021- 5 - 26 2021 - 60 .四、机械防砂技术 防 砂 完 井 管 油层 油层 柱 示 意 图 2021- 5 - 26 2021 - 61 .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 6 本卷须知 1 筛管严禁乱摔，碰撞，下 井前应坚持干净，无死油、 污泥尘土。 2 下井前油管、筛管、及下 入工具要丈量准确，确保下 入深度的准确性。 2021- 5 - 26 2021 - 62 .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 3 下井前井下稠油、死油一定要用热水清洗干净。 4 在下筛管入井时要扶正，不要刮碰井口。 5 施工前要通井，以确保防砂管柱顺利下入。 6 投球丢手时，人要分开高压管柱，杜绝用软管线蹩压 丢手以防伤人。 7 施工中严禁一切东西掉入井内。 2021- 5 - 26 2021 - 63 .四、机械防砂技术 三金属纤维筛管防砂技术 7 、现场运用 该防砂管柱不仅可以用在直井、斜井、侧钻井及程度 井等套管完井的各类油、气、水井的防砂，而且对于裸眼 完钻的上述各类型的油、水井也同样适用