油井出砂原因治理措施论文
浅谈油井出砂原因及治理措施
摘要：国内疏松砂岩油藏分布广泛，油气开采过程中砂粒随流体从油层中运移出来是一个带有普遍性的复杂问题。孤岛疏松砂岩，如果不进行防砂管理，就无法正常生产。采用各种防砂工艺后，虽然能收到一定的防砂效果，但砂粒流动造成砂粒在井筒周围堆积，堵塞油层向井底流动的通道，使产量降低，既影响了油井的产油量，又增加了防砂工具的投人。因此，通过对出砂管理技术综合研究，在防砂生产和出砂生产之间确定最优的生产策略，即有选择地防砂，或者有限度地防砂，对于优化完井设计、制定合理的生产和开发方案、延长油气井经济开采周期等将具有十分重要的意义。
关键词：出砂原因分析防砂应对措施
【中图分类号】tg231.7
1 地层出砂的机理分析
出砂包括许多复杂的过程，如应力集中和重新分布、剪切膨胀、强度减低、水力冲蚀、固相运移、砂粒的重新聚集、应力成拱、炮孔堵塞、破坏区扩展等。整体上看，出砂包括岩石破坏、砂粒移动和砂拱的形成等几个必要过程。
1.1 岩石破坏
由于应力集中，在临近井眼的地层中剪切应力最大，使这些砂层最可能遭到剪切破坏和内聚力丧失（损害）。当达到临界应力后，材料将屈服，表现出塑性而非弹性。随着变形增加，材料强度将进一步降低，但仍能承受一定的载荷，限制部分砂粒向井流动，这样，
油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介
油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介 防砂筛管是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井组不射孔开发问题而研发的产品。我公司现有激光割缝防砂筛管、打孔筛管、金属棉防砂筛管、TBS防砂筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管以及弹性防砂筛管等各种规格型号的产品，并已批量应用于全国各油田的防砂井和水平井生产中。与目前国内外水平井使用的完井方式相比，各油田水平井产要是以筛管、打孔衬管、射孔三种完井方式为主。由于绝大多数水平井是砂岩油藏和稠油油藏，稠油防砂问题是水平井开发的主要矛盾之一，因此以筛管完井占主导地 位。 用于防砂完井防砂的筛管主要有 金属棉筛管、TBS筛管割缝筛管、弹性筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管 筛管防砂完井的发展历程及性能评价 1、1996年以前 防砂完井技术试验阶段，主要以金属棉筛管完井防砂为主。 金属棉筛管防砂完井后井眼尺寸小，不利于注汽热采、采油生产和后期作业。防砂材料强度不足、不均匀，容易堵塞和损坏（击穿）。 2、1996～2002年间 开发并应用了TBS筛管。TBS筛管是以打孔套管为基管，将金属纤维过滤单元烧结在基管上，单层管结构，内径大，可防细砂，解决了金属棉筛管内径小、堵塞和强度低的问题。 TBS筛管存在问题：过滤单元易脱落、加工工艺性差。 3、2002年以后 由于机械加工工艺的进步，割缝筛管加工成本降低，近几年来在辽河油田应用的最多，主要适用于粗砂、分选性好的油藏。
存在问题：不能防止细砂，缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。 4、2005年以后 割缝筛管防砂完井技术推广应用阶段和弹性筛管现场试验阶段 高强度弹性筛管进入现场，显示出明显的优势。 解决了TBS过滤单元脱落的问题，防砂材料采用弹性金属纤维，渗透性能好，抗堵塞性能高，扩大了防砂范围。截止到目前在辽河油田的水平井上应用了32井次。 目前水平井最主要的防砂完井筛管是弹性筛管和割缝筛管。 目前水平井筛管完井方式主要有两种： A、95/8″套管内悬挂7″筛管。 B、7″套管下接7″筛管，上部固井。
出砂基础知识
第一节概述 石油工业中，油井生产出砂(sand production)是个普遍性问题，而且油井生产出砂问题的研究十分困难，原因是： ①无法直接观测出砂过程。油田开发在地层深处进行，在地面无法直接观测； ②岩石力学性质(rock mechanical properties)复杂。地层岩石的力学性质可能在较大范围内变化，地层深部取心不但花费昂贵，而且也有一定的偶然性、局限性，如地层深部的含水率、温度和压力条件在地面上难以保持，而这些因素对地层岩石的力学性质有很大影响； ③储层条件复杂。随着生产的进行和各种增产措施的实施，使储层变得十分复杂，这也给研究出砂机理带来困难。 ④油井出砂影响因素多。油井出砂受许多复杂因素的影响，如；地质条件、岩石力学性质、生产参数等； 在一口井最终完成之前以及在其生产过程中，准确地预测其是否出砂是至关重要的，因为无论采取何种防砂(sand control)措施费用都会很高，所以不必要的采取防砂措施，不仅使生产费用增加，而且污染油气层，降低生产效率。 但是对那些因出砂而被放弃或不能继续开发的井，采取防砂措施又是使油井成为有开采价值的唯一方法。 第二节油井出砂的过程及危害 一、油井出砂的基本过程 地层砂可分为两种：充填（松散）砂和骨架砂(framework sand)。 当流体的流速达到一定值时，首先使得充填于油层孔道中的未胶结的砂粒发生移动，油井开始出砂，这类充填砂的流出是不可避免的，而且起到疏通地层孔隙通道的作用；反之，如果这些充填砂留在地层中，有可能堵塞地层孔隙，造成渗透率下降，产量降低。因此充填砂不是防治的对象。 当流速和生产压差达到某一数值时，岩石所受的应力达到或超过它的强度，造成岩石结构损坏，使骨架砂变成松散砂，被流体带走，引起油井大量出砂。防砂的主要对象就是骨架砂，上述情况是在生产过程中应尽量避免的。 根据以上情况可以把油井出砂过程分为两个阶段： 第一阶段是由骨架砂变成自由砂，这是导致出砂的必要条件； 对于出砂的该阶段来说，应力因素：如井眼压力(borehole pressure)、原地应力状态(in site stresses state)及岩石强度(rock strength)等是影响出砂的主要因素。 第二阶段是自由砂的运移。 要运移由于剪切破坏而形成的松散砂，液力因素是主要影响因素：如流速、渗透率(permeability)、粘度以及两相或三相流动的相对渗透率等的作用等。 生产过程中，只要满足以上两方面条件，油井就会出砂。 因此，对于具有一定胶结强度(cementation strength)的地层而言，要实现有效的防砂(sand control)，首先要防止地层发生破坏，即不让出砂的必要条件得到满足，这主要通过控制应力因素：如保持储层压力、减小生产压差(draw-down)等来实现。 但是，随着生产的进行，储层压力衰减，岩石强度降低都是必然要发生的，那么，岩石不可避免要发生破坏。这样，过程就由出砂的第一阶段过渡到第二阶段，这时主要通过控制流速来阻止自由砂的运移达到防砂(sand control)的目的，即控制产量（流速）。 同样，对于弱胶结和未胶结储层而言，出砂第一阶段的条件很容易满足，这样防砂(sand control)的关键在于不让出砂第二阶段所需要的条件得到满足，即可通过控制流速和生产压差来达到防砂的目的。 二、出砂的危害
油井防砂工艺
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/0c1445023.html, 油井防砂工艺 作者：崔浩 来源：《环球市场信息导报》2013年第02期 疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史，辽河油田在油气井防砂方面也作了大量的工作，丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。目前已形成机械防砂工艺、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。 各种防砂方法应用概况。辽河油田疏松砂岩油藏储量大、类型多、分布广、防砂工作量大，防砂井次呈上升趋势。随着含水的上升和采液强度的提高，出砂井数越来越多，如何应用更先进的防砂工艺技术，提高防砂效果显得尤为重要。 各种防砂方法的比较。从统计结果分析，目前，在应用规模上，高压挤压砾石充填防砂工艺是2828井次，其次是复合防砂698井次和管内循环充填防砂687井次；对防砂效果来说，由于范围大，井数多，工作量大，大部分采油厂都未做这项工作，许多资料都是临时收集，其准确性及可信度较难把握，很难统计出准确的结果。 通过调研发现，辽河油田防砂工艺技术已实现了由单一的生产维护措施到防砂增产措施的转变；由单项工艺技术到配套集成技术系列的转变；工艺向油藏深入，不断提高工艺与油藏适应性的转变。通过数据统计分析及调研走访，发现了防砂工艺技术在应用实施、质量管理、监督监控、人员素质等方面存在着各种各样的问题。为了进一步提高辽河油田防砂工艺水平，最大程度提高中高渗透疏松砂岩油藏的采出程度，提高该类油藏油井的防砂免修期，降低油田的防砂作业成本，需建立完善的防砂市场监督管理体系，制定科学的技术规范，为辽河油田剩余油开发，挖潜上产，油气当量重上三千万提供有效的保障措施。 高含水油井。主要特点是油井采油强度高、生产压差增大，出砂加剧；注水开发使地层胶结物不断溶失，导致地层骨架破坏，出砂加剧，含水上升，影响油井生产；套变套损井逐年增多，据不完全统计，每年套损套变井按照正常生产井的20%速度递增。 海上油田。海上油田同时射开层数多、井段长、层间物性差异大，多年的高速强采使层间矛盾更加突出，单一的滤砂管防砂工艺和笼统的高压充填已不能满足海上提速提液的开发需求。 难动用区块稠油粉细砂岩油藏防砂难度大。稠油疏松砂岩区块，携砂力强，防砂注汽后，一方面放喷速度过快，易冲蚀挡砂屏障。另一方面粉细砂运移，导致油井产能迅速降低。
油井出砂和出砂油井的采油方法
油井出砂和出砂油井的采油方法 油井在生产过程中，有些油井在产油的同时，往往会有地层的砂子随油产出，石油工作者称此为油井出砂。凡是出砂的油井其产油层都是砂岩。砂岩是由砂粒经粘土、碳酸钙及其他物质在高温高压下粘结而成的岩石。易出砂的砂岩一般都成岩差，胶结强度低，地下产出油的拖曳力就足以破坏砂粒之间的粘结，使砂子随油流出。还有，易出砂的地层，粘结砂粒的主要成分之一是粘土，一但油井见水，粘土易膨胀，岩石受到破坏，油井出砂将更为严重。 油井生产过程中，地层产出的砂如果不能全部被带至地面，部分砂会沉入井底，日积月累，将会砂埋油层，致使油井停产。因此对这类井必须采用特殊的采油方法。目前成熟的方法有两种，一种是防砂采油，即用人工方法将砂阻隔在油井以外，不让油井出砂，其专业用语叫防砂；另一种方法是排砂采油，即不控制地让地层在生产过程中自然出砂，并使地层产出的砂随油流采至地面进行处理。 目前使用范围最广的是防砂采油。防砂的方法很多，归纳起来为两大类：一类是化学防砂，指用化学方法，向地层挤注可使地层砂粘结在一起的各种液体化学物质，在井筒周围形成一道坚固的人工井壁，将可移动的砂阻隔在油井以外。新形成的人工井壁有比地层大得多的强度，可抗住油流的冲刷，从而达到防止地层出砂的目的；另一类方法为机械防砂，这一方法是在油层部位设置一个可挡住地层砂通过的网状工具，通常使用绕丝筛管，并在工具以外填充砾石，见砾石充填防砂示意图。这些工具耐冲刷强度远大于地层，又有着允许油通过的极好能力，可达到防砂采油的目的。最近几年又发展了一种压裂防砂工艺，这种方法将压裂和防砂相结合，不但可防止油井出砂还可提高油井产量。 排砂采油：排砂采油的关键是采用耐砂磨的抽油泵，让油井以最大能力产油，将地层产出砂带至地面。有资料报道，一口井在生产期出砂可达千方以上，大量砂的采出，使近井地带油流通道增大，原油产量可数倍于防砂采油（见防砂采油和排砂采油日产对比表）。 排砂采油初期，油井出砂有个上升期，然后就逐渐降低，然后维持在一个轻微出砂情况下生产。实践证明，排砂采油效益不错，所以世界上已有数千口井改变了防砂采油的作法，采用了排砂采油。由于该技术是新发展起来的，暴露的问题还有待进一步解决，如地层大量出砂后，易于引起油井套管变形，影响油井寿命，若将这一问题解决好，该技术将更富有挑战性。
对油井出砂规律和防砂问题的认识
对萨中地区油井出砂规律和 防砂问题的认识 景岚翠何光中莫淑杰张新民 （大庆油田有限责任公司第一采油厂） 摘要随着开发时间的延长，油田出砂问题不可避免。出砂井的分布范围越来越广、有成片出现的倾向、出砂往往伴随着套损、偏磨等复杂现象的发生、压裂加剧出砂倾向是萨中油田出砂的特点。发生出砂的主要因素是压差、化学剂等因素的影响。防砂一是要减少游离砂产生的机会；二是要防止砂的产出；三是尽量减少已经产出的砂造成的危害。要从管理上采取措施。筛选了一种化学防砂方法在现场应用，证明是一种行之有效的好方法，应该在适合的井上扩大推广应用，以减少出砂机会和出砂造成的危害。同时，随压裂规模的扩大，压裂后出砂造成卡泵的井数逐渐增加，为此开展了电泵机械防砂装置研制和尾追核桃壳压裂防砂工艺试验，取得较好效果。 主题词出砂防砂防砂剂 最近几年，我厂在现场作业和正常生产过程中发现的出砂井数越来越多。这给生产带来了严重的危害，使得生产管理难度加大，作业工作量增大，生产成本上升。本文试就这一问题产生的原因和预防方法做一分析。 1萨中地区出砂井的特点 这几年，在生产和井下作业过程中，萨中地区每年大约要发现60口以上的出砂井。这种现象严重影响原油生产，造成卡泵、烧电机、作业返工，使生产成本上升，效益下降；严重的迫使油井停产。在这些出砂井中，有约一半井是压裂后出砂，另一半井则是地层出砂。下面重点讨论地层出砂。从现场发现的出砂井情况看，地层出砂表现出以下几个特点。 1.1出砂井的分布范围越来越广 目前萨中地区各个矿（大队）都发现有出砂井；不仅水驱井有，聚驱井也有；不仅抽油机井有，电泵井也有；不仅采油井有，注水井也有；从开发层系来讲，不仅萨葡井有，高台子井也有。 1.2出砂井有成片出现的倾向 根据调查了解，虽然出砂井分布在全厂的各个地区，但在某些地区有成片出砂的倾向，例如二矿北八队的高111-54、高107-52井组,北六队的高112-40、高112-41井组，四矿中十二队的高113-51、高113-55井组,北十一队东3-新1、东3-新2、东3-新3等区块，都是同时发现若干口井出砂。出现区块性出砂，可能是与地层性质和区块措施有关。 1.3出砂往往伴随着套损、偏磨等复杂现象的发生 例如西丁4-5井，该井出砂严重，同时伴随的是多次作业发现抽油杆严重偏磨。又
出砂预测经验方法及应用
出砂预测经验方法及应用 【摘要】在疏松砂岩油藏生产过程中，出砂是一个较为突出问题。因此，准确的预测并有效的预防出砂的发生，成为保证油气藏正常生产的关键问题。目前，虽然有很多预测出砂的方法，但是单一的预测方法带有很大的局限性。报告针对大港油田出砂情况，通过将斯伦贝谢比法和出砂指数法相结合，并采用多元回归方法进行优化，有效的提高了预测的准确性和实用性，从而准确的预测了大港油田出砂井的出砂情况，为防砂措施的选取提供了理论和实践依据，对今后的出砂预测也具有一定的借鉴意义。 【关键词】出砂预测？斯伦贝谢比法？出砂指数法？多元回归 疏松砂岩油藏在生产中后期普遍存在出砂问题，国外在出砂预测方面开发了大尺寸出砂试验模拟系统、多种出砂理论模型和软件，在借鉴国外技术的基础上，中国出砂预测技术也取得了很大进展[1] 。斯伦贝谢比法和出砂指数法是常用的两种方法，本文将两种方法结合考虑，并用多元回归法进行优化，结果表明，该方法有效提高了出砂预测的准确性，对类似油藏的开发具有一定的借鉴意义。 1 方法简介 1.1 斯伦贝谢比法 斯伦贝谢比法主要考虑剪切模量与体积模量的乘积，斯伦贝谢比值越大，岩石强度越大，稳定性越好，越不易出砂，反之易出砂[1]。判断出砂的斯伦贝谢比SR定义如下： 1.2 出砂指数法 出砂指数法是利用测井资料中的声速及密度等有关数据计算岩石力学参数，再计算地层出砂指数，从而进行出砂预测的一种方法。 1.2.1？密度测定 该油田测井井段大多在1100～1500米，每隔10米取一个深度对应的密度值。各深度的密度数据离散点及对这些数据点进行回归得到的曲线见图1。则井深与密度的线性关系式近似为： 图3？**井出砂指数与井深的关系曲线3 结论 （1）斯伦贝谢比法和出砂指数法均能定量计算油层出砂情况，计算结果直接具体； （2）将两种方法结合分析可以互相弥补不足，使结果更加趋于形象化，更
第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法
第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法判断油层是否出砂，对于选择合理的完井方式、对经济有效地开采油田是非常重要的。要判断生产过程中是否出砂，必须对影响出砂的因素、出砂机理、出砂预测方法的准确性有比较清楚的认识。通过室内实验和理论研究，搞清油层出砂机理和规律，制订合理的生产制度和防范措施也就显得非常有意义。 1.1油气层出砂原因 影响地层出砂的因素大体划分为三大类，即地质因素、开采因素和完井因素。第一类因素由地层和油藏性质决定（包括构造应力、沉积相、岩石颗粒大小、形状、岩矿组成，胶结物及胶结程度，流体类型及性质等），这是先天形成的，当然在开发过程中，由于生产条件的改变会对岩石和流体产生不同程度的影响，从而改善或恶化出砂程度；第二、三类因素主要是指生产条件改变对出砂的直接影响，很多是可以由人控制的，包括油层压力及生产压差，液流速度，多相流动及相对渗透率，毛细管作用，弹孔及地层损害，含水变化，生产作业及射孔工艺条件等。通过寻找这些因素与出砂之间的内在关系，可以有目的地创造良好的生产条件来避免或减缓出砂。 地层砂可以分为两种，即：骨架砂和填隙物。骨架砂一般为大颗粒的砂粒，主要成分为石英和长石等，填隙物是环绕在骨架砂周围的微细颗粒，主要成分为粘土矿物和微粒。在未打开油层之前，地层内部应力系统是平衡的；打开油层后，在近井地带，地层应力平衡状态补破坏，当岩石颗粒承受的应力超过岩石自身的抗剪或抗压强度，地层或者塑性变形或者发生坍塌。在地层流体产出时，地层砂就会被携带进入井底，造成出砂。 图1-1 炮眼周围地层受损情况 图1-1是射孔造成弱固结的砂岩破坏的示意图。射孔使炮孔周围往外岩石依次可以为分颗粒压碎、岩石重塑、塑性受损及变化较小的较小受损区。远离炮孔的A区是大范围的弹性区，其受损小，B1~B2区是一个弹塑性区，包括塑性硬化和软化，地层具有不同程度的受损，C区是一个完全损坏区，岩石经受了重新塑化，近于产生完全塑性状态
出砂预测
一、出砂概况 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[1].（李兆敏,林日亿,王渊,等.高含水期射孔井出砂预测模型的建立及应用[J].石油大学学报:自然科学版,2003,27,(4):58,61,65.）在我国,除了少数油田的油井是由于砂岩层胶结不好、砂粒疏松.在开采初期就有出砂现象之外,许多出砂现象都是发生在油井生产的中后期.油田的中后期出砂特点是出砂量大、时间持久且难预测何时发生、防治较为困难。国外在出砂预测方面研究应用较早.开发出了大尺寸出砂试验模拟系统、多种出砂理论模型和软件.我国近几年也正在从小尺寸的出砂预测逐步向大尺寸的出砂预测过度。 二、出砂的危害 (1)减产或停产作业：油、气井出砂最容易造成油层砂埋、油管砂堵，地面管汇和储油罐积砂。沙子在井内沉积形成砂堵，从而降低油井产量，甚至使油井停产，因此，常被迫起油管清除砂堵、清洗砂埋油层，清理地面管汇和储油罐。其工作量大，条件艰苦，既费时又耗资。即使这样，问题也还没有最终解决。恢复生产不久，又须重新作业。 (2)地面和井下设备磨蚀：由于油层出砂使得油、气井产出流体中含有地层砂，而地层砂的主要成分是二氧化硅（石英），硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂，能使抽油泵阀磨损而不密封，阀球点蚀，
柱塞和泵缸拉伤，地面阀门失灵，输油泵叶轮严重冲蚀。使得油、气井不得不停产进行设备维修或更换，造成产量下降，成本上升。 (3)套管损坏，油井报废：最严重的情况是随着地层出砂量的不断增加，套管外的地层孔穴越来越大，到一定程度往往会导致突发性地层坍塌。套管受坍塌地层砂岩团块的撞击和地层应力变化的作用受力失去平衡而产生变形或损坏，这种情况严重时会导致油井报废。 (4)安全及环境问题：意料之外的由于出砂引起的管道渗漏或设备失效还会引起严重的安全问题和溢出事故，尤其是在海上或陆上有水的地方。此外地层砂产出井筒，对环境会造成污染，尤其是海洋油、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。 三、国内外出砂机理的发展 80年代末N.Morita 和 D.L.Whltfill[2]( N.Morita and D.L.Whltfill. Realistic Sand Production Prediction. Numerical Approach SPE 16989)等人在文章中论述了剪切应力与张拉应力的作用所导致的地层破碎，出砂。如果井底压力下降，剪切破碎将占主导地位。如果地层内流体的流速高，张拉应力破碎将发生。当达到以下条件时纯张拉应力破碎就会发生：1.射孔孔眼间距超过总间距的1/3； 2.射孔密度小于7孔/米； 3.射孔孔眼被封堵； 4.对孔眼进行清洁时。 1991年N.Morita 和 P.A.Boyd 两人发表的文章中详尽地分析了油田现场常见的5种典型的油气田出砂问题[3]。(N.Morita and P.A.Boyd. Typical Sand Production Problem. Case Studies and
(2)油气藏出砂研究现状及其发展趋势
收稿日期:2004-03-11;改回日期:2005-04-19 作者简介:汪周华(1979-),男,西南石油学院国家重点实验室在读博士研究生,攻读方向为气田开发。 文章编号:1006-6535(2005)04-0005-06 油气藏出砂研究现状及其发展趋势 汪周华1,郭 平1,孙 雷1,孙凌云2,马力宁2 (1 西南石油学院,四川 成都 610500;2 中油青海油田分公司,甘肃 敦煌 736200) 摘要:综述了目前国内外在油气藏出砂地质特征、出砂机理以及防砂方面取得的成果,重点是 对气藏出砂的研究;指出了目前在油气藏出砂方面所存在的问题;并提出了今后油气藏出砂研 究的方向,对现场生产和相关研究人员有实际借鉴意义。关键词:油气藏;地质特征;出砂;防砂 中图分类号:TE358 文献标识码:A 1 油气藏出砂地质特征 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。 油气田产层出砂除与后天的钻井方式、开采方式、 增产措施及管理方式有关外,另一个主要原因是存 在具有一定出砂潜能的地层。 我国出砂油气田的地质特征主要有:油气层埋 藏浅,压实程度差,胶结疏松;胶结物含量高、泥质成 分所占比重大;非均质性严重;对于气藏而言还存在 一定程度的水窜。 柴达木盆地东部气田[1,2]为第四系气田,气藏埋藏较浅,井深一般在1200m 以内。成岩性差,胶结疏松,胶结物以泥岩为主。储层一般以泥质粉砂岩和细粉砂岩为主。粒径在0 04~0 07m m 之间,最大粒径为0 12mm,小于0 01mm 占14%。气藏投产以后一直受到出砂问题的困扰。雅克拉凝析气田位于新疆塔里木盆地北部,是一高压气田[3]。该气田气井井深5300m 左右,地层原始压力平均为58MPa,储层岩性为砂岩,胶结类型为孔隙式胶结,岩石粒度分布广,包括细、中、粗3种级别,粒径为0 125~0 7mm 。储层物性较好,但非均质性严重,如M1井进行系统测试时有出砂现象,试采过程中,M1井、M2井气流带出的固体颗粒刺坏油嘴,且油管内壁有冲蚀道纹。土库曼斯坦最大的油田库图尔哲别油田[4]油藏埋深为1400~2600m,岩性为砂岩、粉砂岩,渗透率为40 10-3~400 10-3 m 2,地面原油粘度为1 0~1 8mPa s,密度为0 86~0 87g/c m 3,含蜡为8%~12%,泥质胶结。由于地层胶结疏松导致主力油层许多油井停产。2 油气藏出砂危害2 1 产层出砂增加渗流阻力,造成减产、停产由于产层出砂,当气量小到不足以将其带出地面时,将部分或全部堵塞产气层段,使产气量减小,甚至停产。如四川纳溪气田10号井,裸眼完井,产层砂堵46 34m,有效井段84 67m(含夹层),气井 出砂后产气量由5658m 3/d 降到1116m 3/d,日产 水量由20 8m 3降到5 4m 3,生产异常,濒临停产。 2 2 井底沉砂破坏机抽设备 对机抽排水采气井,井底压力较低抽汲速度慢, 大量泥砂便会沉积井底堵塞井筒,卡死固定凡尔和 游动凡尔;有砂的地层水会增大柱塞与泵筒间的摩 擦力,损坏柱塞皮碗,降低泵效,缩短检泵周期,增加 生产成本。四川宋家场气田8号井阳三产层,岩性 为碳酸岩盐,裸眼完井,从1990年10月上机抽,至 1992年12月共2a 多时间,前后因砂卡凡尔、堵塞泵 筒共进行4次检泵,作业时间累计104d,但检泵后 正常生产时间仅45 15d,效果很不理想。 2 3 随气体采出砂粒将加快地面设备损坏 随气体采出地面的砂粒和高速流动的气体一第12卷第4期2005年8月 特种油气藏Special Oil and Gas Reservoirs Vol 12No 4Aug 2005
油井出砂调研报告
油层出砂机理研究调研 油层出砂是油田开发过程中经常遇到的问题,不仅给采油工艺带来许多麻烦,而且影响储层采油速度及油气采收率,严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏,乃至油井报废.目前,国内外在防砂工艺方面均有长足发展,但在出砂机理方面研究成果相对较少.徐守余、王宁在研究大量文献基础上,对油层出砂机理进行了深入分析和总结,以期为更好地防砂、控砂及提高油井经济效益等提供保障. 油层出砂影响因素,从大方面可分为地质因素和工程因素2大类.地质因素主要包括沉积相、构造应力、砂岩颗粒大小及形状、岩矿组成、储层敏感性、润湿性、压实情况、胶结物类型及胶结程度、油层压力、流体性质及分布等.在开发过程中,生产条件的改变会对地质因素产生不同程度的影响,从而改善或恶化出砂程度;工程因素包括开采因素和完井因素,这些因素在多数情况下受工程活动控制,包括生产压差、液体流动速度,多相流动及相对渗透率、毛细管作用力、含水变化、完井类型、井深结构、生产工艺等.这些因素相互作用、相互影响,只有深入研究油层出砂机理,找出这些因素与出砂之间的内在联系,才能达到防砂、控砂及出砂,提高油田开发效益. 1 地质因素与出砂机理 1.1 构造应力的影响 在砂岩地层中钻井后,会在井壁附近形成一个塑性变形地带,由岩石力学理论可知,塑性带的稳定条件是: σ1?p0 =2S0tanβ 式中:σ1——最大主应力,MPa； P0——地层孔隙压,MPa； S0——岩石固有剪切强度,MPa； β——破坏角. 左端是岩石颗粒承受的有效径向应力.通常,若径向应力σ1>2 MPa,则会破坏其稳定条件,使塑性半径向外扩张,即骨架结构失去平衡,开始出砂。断裂带及地层破碎带部位,受构造应力的影响较大,导致地层内部岩石骨架遭受破坏,降低S0,是最易出砂的部位或出砂最严重的地区,而远离断裂带及地层相对完整区域出砂程度相对缓和.因此,在油藏开采早期,应尽量避免油井靠近这些地区,或尽早采取防砂措施,以防止严重出砂情况的发生.
油田上常见职业病危害与预防措施
油田上常见职业病危害与预防措施 学院：延安职业技术学院 系部：石油工程系 专业：油田化学 姓名：王华乔 学号：52
油田上常见职业病危害与预防措施 摘要：石油气体对人的危害：石油气体在不存在苯和硫化氢的情况下，导 致人员中毒的临界值(TLV)在300×10—6，相当于可燃下限(LFL)的2％，具体现象见表6—3。硫化氢对人的危害：硫化氢的中毒临界值(TLV)为10×10—6，超过此临界值浓度的气体对人员产生的反应见表6—4。③苯和其他芳香烃的危害：芳香烃包括苯、甲苯和，芳香烃的中毒临界值一般小于其他石油烃类物质的中毒临界值，尤其是苯，其中毒临界值为10×10—6。吸入较高浓度苯气的人员临床表现为血液和骨髓发生病变。④惰性气体中有毒气体：向储油装置中充加惰性气体是防火防爆的有效手段，但在惰性气体中含有大量的有害物质，一旦被人体所吸入将会造成严重危害。其有害物质如下。：为无色气体，中毒临界值为25×10—6。的中毒临界值为3×10—6。：在惰性气体中二氧化硫的含量为2×10—6～50×10—6，二氧化硫对人的眼睛、鼻、喉等器官有刺激作用，使人感到呼吸困难。：当燃烧不完全和燃烧缓慢时会产生200×10—6以上的一氧化碳，一氧化碳为无色无味，中毒临界值为50×10—6，其中毒机理为阻止血液吸收氧气，引起化学石油主要成分为甲烷，同时含有少量的乙烷和丙烷以及一氧化碳、氮气等。通过对石油的炼制可得到汽油、煤油、柴油等燃料以及各种机器的润滑剂、气态烃。通过化工过程，可制得合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、化肥、医药、油漆、合成洗涤剂等。因此，石油被广泛运用于交通运输、石化等各行各业，被称为经济乃至整个社会的“黑色黄金”、“经济血液”。石油生产环节繁多，劳动条件特殊。 目前油田行业主要职业病危害有： 1、粉尘：电焊尘、水泥尘、煤尘、铸造尘等； 2、毒物：汽油、苯、液化气、硫化氢、石油烃、一氧化碳、甲醛、甲醇、氨气、正己烷、丙酮、铅、汞、铬、酸、碱等； 3、物理因素：噪声、射线、微波、振动、高频、高温等。 一、石油企业重点岗位职业病危害与预防 石油地质勘探是石油开采业的先期工作，其目的不是直接发现石油，而是查清地层和构造的数据，经过正确的地质解释制定出成功的钻井计划。 石油地质勘探属于石油野外流动作业，具有流动分散，独立作战，工作和生活条件艰苦，受地区气候条件影响大等特点。地理条件一般分为平原地区、沙漠地区、草原地区、森林地区、山区、水域、沼泽地带、高原地区等。 地面地址：地质人员在野外勘察取得倾角和走向，并绘制成图幅。把这些倾角和走向标在平面图上，画上地物地貌以及工区所有的井、油藏和水系。地质人员根据这种信息及合理地质假设做出一种解释。 职业危害因素主要有：高温、低温、高湿、低湿、高压、低压、紫外线、风沙等不良气象条件。 消减措施： 1、使用防暑降温、保暖御寒、防紫外线眼镜、防风沙服装等个人防护。 2、沙漠地区作业重点要防沙尘暴、防迷路，另外，沙漠地区一般地下水含量较高，不能直接饮用； 3、草原地区作业重点要加强对有毒昆虫、蚊虫、植物的防护；
油田上常见职业病危害与预防措施
编号：SM-ZD-62303 油田上常见职业病危害与 预防措施 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改
油田上常见职业病危害与预防措施 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 摘要：石油气体对人的危害：石油气体在不存在苯和硫化氢的情况下，导致人员中毒的临界值(TLV)在300×10—6，相当于可燃下限(LFL)的2％，具体现象见表6—3。硫化氢对人的危害：硫化氢的中毒临界值(TLV)为10×10—6，超过此临界值浓度的气体对人员产生的反应见表6—4。③苯和其他芳香烃的危害：芳香烃包括苯、甲苯和二甲苯，芳香烃的中毒临界值一般小于其他石油烃类物质的中毒临界值，尤其是苯，其中毒临界值为10×10—6。吸入较高浓度苯气的人员临床表现为血液和骨髓发生病变。④惰性气体中有毒气体：向储油装置中充加惰性气体是防火防爆的有效手段，但在惰性气体中含有大量的有害物质，一旦被人体所吸入将会造成严重危害。其有害物质如下。氧化氮：一氧化氮为无色气体，中毒临界值为25×10—6。二氧化氮的中毒临界值为3×10—6。二氧化硫：在惰性气体中二氧化硫的含量为2×
出砂油井抽油泵砂卡的原因分析及对策探讨
安全管理编号：LX-FS-A27950 出砂油井抽油泵砂卡的原因分析及 对策探讨 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
出砂油井抽油泵砂卡的原因分析及 对策探讨 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 目前使用的普通抽油泵在结构上具有一定的缺陷，例如无防沉砂作用，砂粒磨损阀座、阀球及柱塞，这些缺陷造成了泵漏，在很大程度上降低了采油举升效益。因此，本文针对油井出砂的问题，对抽油泵砂卡机理及原因进行了分析，提出了应对砂卡的策略，以提高泵效，并延长油泵寿命，进而提高采油举升效益。 油井的含水量逐年上升，而且由于开发的不断深入，地层的压力逐渐下降。放大压差生产，造成地层出砂愈加严重，维护作业的工作量也日趋上升。由于
油井防砂工艺综述
油井防砂工艺综述 摘要 油层出砂是砂岩油层开采过程中的常见问题之一。对于疏松砂岩油藏，出砂是提高采油速度的主要障碍。我国疏松砂岩油藏分布范围较广、储量大、产量占有重要地位，油井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。因此，油井防砂技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的开采至关重要。尽管从机械到化学的各种防砂技术为开采易出砂油气藏提供了多种技术支持，然而任何有效的防砂措施都是与储层岩石及流体性质和油气井生产方式相联系的。 关键词：油层出砂防砂措施技术 1.油层出砂有关情况的说明 1.1出砂危害及出砂机理 1.1.1出砂危害 油井出砂是疏松砂岩油藏面临的重要问题之一。出砂的危害主要表现在以下三个方面： （1）油井减产或停产：油井出砂，极易造成砂埋产层，油管砂堵及地面管汇和储缺积砂，从而被迫停产作业。冲洗被破埋的地层，清除油管砂堵，既费时又费工，问题还不能彻底解决，恢复生产不久，又需重新作 1 周而复始，出砂更趋严重，生产周期越来越短，造成大量躺井，使产量大减，作业成本巨增，经济损失严重。 （2）地面及井下设备加剧磨蚀：油、气流中携带的地层砂粒，其主要成分是SiO2，硬度高，流速大，容易造成井下泵阀点蚀、油管刺穿、柱塞拉坏、砂卡、地面阀门失灵。从而经常被迫关井作业，更换或维护设备，使产量下降，成本上升。 （3）套管损坏，油井报废：在长期严重的出砂在套管外形成巨大的空穴，内、外受力不平衡引起地层突发民生坍塌，轻则造成套管变形，重则套管被错断挤毁，修复很困难，使油井工程报废，损失惨重。其他危害还很多，在此不一一列举。所以必须立足先期、早期防治，以减少对油层胶结的破坏，为正常生产或后期防砂创造条件。 1.1.2出砂定义机理及影响因素
岩石力学参数与地层出砂预测
岩石力学参数与地层出砂预测 衣春霞，邓广渝，姜 静 （胜利油田采油工艺研究院，山东东营２５７０００） 摘 要：地层出砂对油气田开发危害较大，轻者会导致油、气井减产、水井减注，重者会导致油气水井报 废。获取岩石力学参数后，可以进行出砂预测，尽早知道地层在开发过程中是否会出砂，从而可以尽早采取防砂措施，保持油井稳产。 关键词：应力；出砂预测；岩石力学；临界生产压差；极限产量 中图分类号：Ｐ６３４．１ 文献标识码：Ａ文章编号：１００８－８０８３（２００７）０５－００５１－０３地层出砂对油、气、水井造成的危害极大，不仅会导致油井减产或停产及地面和井下设备的磨损，严重时会使套管损坏、油井报废，因而分析地层出砂机理、进行准确的出砂预 测，尽早采取防砂措施，在油气田开发中十分重要。近年来，出砂预测理论发展较快，由过去的定性的经验预测逐渐发展到用软件计算定量得到表征地层出砂的参数。而无论哪种出砂预测方法，从根本上讲都是利用地层岩石的力学特性来进行预测的，从岩心试验测定或测井资料获取杨氏模量、泊松比、内聚力、抗压强度等岩石力学参数后，利用开发的软件可以进行出砂预测，判断油井是否出砂，以便及早采取防砂措施，防止油、气井停产，水井减注情况的发生。 一、地层出砂与岩石力学关系 钻井后，由于应力的集中，井壁岩石的应力状态发生了很大的变化，两个水平主应力受井筒的影响最大，近似于平 板上圆孔周围的应力状态。在后来的开发过程中，含水的上升、过大的生产压差及流速等都会对岩石结构造成一定的破坏。油层的出砂就是井壁岩石结构遭到破坏所引起的［１］，井壁岩石的应力状态和岩石的抗张强度是油层出砂的内因。从力学角度分析油层出砂机理，主要是剪切破坏机理和拉伸破坏机理。剪切破坏是出砂的基本机理：炮孔及井眼周围的岩石所受的应力超过了岩石本身的强度，使地层产生剪切破坏，从而产生了破裂面；破裂面降低了岩石的承载能力，使岩石进一步破碎和向外扩张；由于产液流动的拖曳力，将破裂面上的砂子携带出来。剪切破坏将造成大量突发性出砂，严重时将砂埋井眼，造成油井报废。剪切破坏的机理和严重程度，与生产压差的高低密切相关。拉伸破坏的作用机理为：流体的流动，使作用于炮孔周围地层颗粒上的水动力拖曳力过大，炮孔壁岩石所受径向应力超过其本身的抗拉强度，部分颗粒脱离母体而导致出砂。拉伸破坏的机理和严重程度，与开采流速及液体粘度的高低有关，并具有自稳定效应。 二、岩石力学参数获取方法 根据地层的岩石力学性质，可进行油层出砂情况的预测。获取岩石力学参数的方法主要有两种，一种是通过岩芯力学试验直接获取，一种是通过测井资料间接获取。 通过岩芯的力学试验直接获取力学参数的主要方法是应用三轴岩石力学试验设备，在模拟地层应力场、通过测量在不同应力状态下岩心的应变程度，得出岩石的杨氏模量、 泊松比、内聚力以及内摩擦角等参数。 通过测井资料间接获取的方法是利用测井资料，获得储层参数，计算获得的岩石的杨氏模量、泊松比、内聚力等岩石力学参数，是对地下岩石特性的综合反映。比如测井资料中的声波、密度可间接反映岩石强度；泥质含量、井径则与岩石胶结强度具有相应对应关系［２］。 试验数据与测井资料相结合可以利用有限岩心最大限度获取岩石强度数据。取得岩石力学参数后，可根据出砂预测理论进行以下出砂临界参数的计算：出砂指数、临界生产压差；临界出砂流量等。 三、岩石力学参数进行出砂预测 １．试验测定岩石力学参数进行出砂预测 （１）库仑－摩尔破坏准则 库仑———摩尔破坏准则是目前岩石力学最常用最简单的一种准则。该准则认为岩石沿某一面发生破坏。不仅与该面上剪应力大小有关，而且与该面上的正应力有关。岩石并不沿最大剪应力作用面产生破坏，而是沿剪应力与正应力达到最不利组合的某一面产生破坏［３］。即 （１）（２） 式中 │τｆ│———岩石抗剪强度；τ０———岩石固有的剪切强度；σｎ———剪切面上的正应力；ｆ———内摩擦系数；α———内摩擦角。得到了岩石破坏时的σ１、σ３值后，在σ———τ坐标系 中可画出一个破坏应力圆，用相同的岩样进行不同的侧向压力σ３及垂直压力σ１的破坏实验，可以得到一系列不同的σ１、σ３值，可画出一组破坏应力圆。这组破坏应力圆的包络线，即为岩石的抗剪强度曲线。库仑———摩尔破坏准则可以 第２１卷第５期胜利油田职工大学学报 Ｖｏｌ．２１Ｎｏ．５ ２００７年１０月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＥＮＧＬＩＯＩＬＦＩＥＬＤＳＴＡＦＦＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｏｃｔ．２００７ 作者简介：衣春霞（１９７１－），女，山东栖霞人，胜利油田采油研究院防砂中心工程师 。 ５１