砾石充填完井

防砂工艺
1生产过程中地层出砂的判断
油气井出砂会造成井下设备、地面设备及工具(如泵、分离器、加热器、管线)的磨蚀和损害，也会造成井眼的堵塞，降低油气井产量或迫使油气井停产。

所以，弄清油气井出砂机理及正确地判断地层是否出砂，对于选择合理的防砂完井方式及搞好油气田的开发开采是非常重要的。

1.1地层出砂机理及出砂的影响因素
对于出砂井，地层所出的砂分为两种，一种是地层中的游离砂，另一种是地层的骨架砂。

石油界对防砂的观点也随着技术的进步和认识的深化在不断变化。

在此之前，一些防砂的理论主要是针对地层中的游离砂，防砂设计也是为了能阻挡地层中的游离砂产出来。

但是，近儿年来，特别是国外的看法有了较大的变化，认为地层产出游离砂并不可怕，反倒能疏通地层孔隙喉道，对提高油井产量有利。

真正要防的是地层骨架砂的产出，因为一旦地层出骨架砂，可能导致地层的坍塌，使油井报废。

那么，什么时候地层将产出骨架砂呢?按岩石力学观点，地层出砂是由于井壁岩石结构被破坏所引起的。

而井壁岩石的应力状态和岩石的抗张强度(主要受岩石的胶结强度，也就是压实程度低、胶结疏松的影响)是地层出砂与否的内因。

开采过程中生产压差的大小及地层流体压力的变化是地层出砂与否的外因。

如果井壁岩石所受的最大张应力超过岩石的抗张强度，则会发生张性断裂或张性破坏，其具体表现在壁岩石不坚固，在开发开采过程中将造成地层出骨架砂。

影响地层出砂的因素归结起来主要有:
(1 )地层岩石强度
一般说来，地层岩石强度越低，地层出砂的可能性就越大。

(2)地层压力的衰减
随着地层压力的下降，井壁岩石所受的应力就会增大，地层出砂的可能性就会随着增大。

(3)生产压差
一般说来，生产压差(或生产速度)越大，地层出砂的可能性就越大。

(4)地层是否出水和含水率的大小
生产过程中，随着地层的出水和含水率的上升，地层出砂的可能性增大。

(5)地层流体粘度
地层流体粘度越大，地层出砂的可能性就越大。

(6)不适当的措施或管理
不当的增产措施(如酸化或压裂)或管理(如造成井下过大的压力激动)都会引起地层出砂。

2目前国内外最常见的机械防砂完井方法有:
1)割缝衬管完井。

2)绕丝筛管完井。

3)裸眼预充填类筛管完井。

4)裸眼井下砾石充填完井。

5)射孔套管内预充填类筛管完井;
3)和5)中的预充填类筛管包括预充填砾石筛管、金属纤维筛管、烧结陶瓷筛管、金属毡筛管等;国外的Stratapac筛管、Sinterpak筛管属于金属纤维类筛管。

6)射孔套管内井下砾石充填完井;砾石充填方式包括常规砾石充填、高速水砾石充填、压裂充填(主要有清水压裂充填、端部脱砂压裂充填、胶液压裂充填等3种)。

砾石充填防砂工艺
完井技术是油气井开采技术中的重要组成部分。

油气井防砂完井方式以独立筛管防砂完井、砾石充填完井、化学防砂完井为主。

独立筛管防砂完井防砂精度单一，筛管易堵塞;化学防砂成本较高，有效期短;而裸眼砾石充填防砂更加经济，储层不受水泥浆伤害、有效防止地层砂运移、避免由十地层砂运移形成近井眼低渗透带，同时一对地层起支撑作用，防止井壁坍塌、砾石充填地层与筛管之间环空对地层砂形成阻挡，减少对筛管的冲刺，延长筛管的使用寿命。

与其它防砂技术相比，砾石充填防砂具有防砂效果好，土作寿命长等优点，因此，用油气井开发易出砂油藏，砾石充填完井是首选的方式。

一砾石选择
充填砾石的质量直接影响防砂效果及完井产能，因此对砾石的质量控制十分重要。

砾石质量包括:
1砾石尺寸选择
砾石粒径的选择国内外推荐的砾石粒径，一般用saucler公式计算，即D50是油层砂粒度中值d50的5-6倍。

砾石尺寸合格程度API砾石尺寸合格程度的标准是，大于要求尺寸的砾石质量不得超过砂样的0.1%，小于要求尺寸的砾石质量不得超过砂样的2%。

2砾石强度和圆度
石英砂人造陶粒
砾石的强度APl砾石强度的标准是，抗破碎试验测出的破碎砂质量含量不得超过表2数值。

砾石的球度和圆度
砾石的酸溶度API不得超过1%。

API标准要求砾石的平均球度应大于0.6，平均圆度也应大于0.60
砾石酸溶度的标准是，在标准土酸(3 0,6 HF+12 96 HCl)中砾石的溶解质量分数
砾石的结团API的标准是，砾石应由单个石英砂粒组成，如果砂样中含有1%或更多个砂粒结团，叫该砂样不能使用。

二衬管的选择
绕丝筛管应能保证砾石充填层的完整，故其缝隙应小于砾石充填层中最小的砾石尺寸，一般取为最小砾石尺寸的1 /2-1/3。

例如，根据油层砂粒度中值，确定砾石粒径为40-60目，其砾石尺寸的范围是0.249--0.419mm。

查砾石与绕丝缝隙匹配表，得所选绕丝缝隙为0.15mm。

1绕丝割缝类型
2缝隙
三砾石携带液（携砂液）
1）常规砾石充填常规砾石充填所用的充填液有低粘度(50-100 mPa·s)、中粘度(300-500 mPa·s)、高钻度(500-700 mPa.s)等3种。

常规砾石充填后的地层损害较大。

2)高速水砾石充填高速水砾石充填所用的充填液是清盐水，粘度为1-2mPa.s。

在清盐水中加人合适的油层保护添加剂。

高速水砾石充填时，将井底压力提高到接近地层破裂压力或略高于地层破裂压力，目的是破坏射孔所形成的压实损害带，同时消除部分钻井、固井损害。

3)压裂充填压裂充填主要是将砾石充填与水力压裂结合起来，该技术包括清水压裂充填、端部脱砂压裂充填、胶液压裂充填等。

1低粘度
2中粘度
3高粘度
四砾石充填工具工艺
1充填工具的内外管串结构
⑴外管柱主要部件及功能
①充填分割器
②充填滑套
③安全接头
④密封定位短接
⑤沉沙分割器
⑵内管柱主要部件及功能
①坐封工具及换位机构
②密封节
③冲洗管
2砾石充填施工工艺
⑴洗井
⑵完毕后按设计组装套管并下入预定位置，确认管柱完好插入并坐在底部封隔器。

⑶投球，待下落至球座后开泵打压，坐封封隔器。

⑷上提管柱至反循环位置，对管柱进行清洗。

⑸将管柱放在充填位置，循环砾石携带液，挤压地层，将砾石放进炮眼和近井带地层，然后打开套管阀门进行环空充填
⑹充填完毕后将管柱提至反循环位置，洗出多余砾石
⑺倒扣丢手，起出上部管柱。

3裸眼砾石充填
化学防砂技术
化学防砂是化学药剂把疏松砂岩地层的颗粒或充填到地层的砾石胶结起来，从而稳定地层结构或形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，从而起到防砂的目的。

化学防砂包括树脂防砂、人工井壁防砂、有机物固砂、原油固砂和其他方法如SiCl4。

固砂，氢氧化钙固砂。

（1)树脂固砂树脂固砂是将液态的可流动的树脂泵入地层，使之均匀的分
布在地层空隙中，然后逐渐固化，在粒间接触点处胶结，阻止地层出砂。

（2)耐高温人工井壁固砂耐高温人工井壁固砂属于化学防砂的范畴，是稠油开采中使用较多的化学防砂手段。

耐高温人工井壁防砂技术是将树脂及其他添加剂涂在阻砂剂的表面，形成树脂预包砂，在地层温度下固化，在井筒或近井地带形成具有一定强度及渗透性的人工井壁，阻止地层砂流人井筒。

该项技术可以比较有效地防治细粉砂。

用于热采井的耐高温人工井壁耐温可达3500C，抗压强度不低于6MPa，渗透率不低于10达西。

对于出砂比较严重的生产井，通常还采用将三氧高温固砂剂、改性吠喃树脂等固砂剂挤人地层对地层砂进行固结的方法来稳定近井的地层。

但这类固砂技术由于存在不同程度的储集层伤害或耐高温性能差等问题，应用规模在逐渐减小。