油井出砂的危害和预防
油井出砂的危害及防砂技术
油井出砂的危害及防砂技术作者：石磊来源：《中国科技博览》2016年第28期[摘 ;要]现阶段，随着我国科学技术水平的不断提高，对于整个油井出砂防砂技术提出了更高的要求。
本文针对目前油井出砂防砂技术的现状以及存在问题，提出几点有效的措施和建议，从而提高整个油井出砂防砂技术的质量和水平。
[关键词]油井出砂;存在问题;防砂技术;有效策略中图分类号：TE358.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0029-01就目前而言，我国油井出砂防砂技术虽然得到了一定的发展，并且有了实质性的突破，但是在实际应用的过程中，仍然存在诸多难以解决的问题，这就需要广泛应用石油井出砂防砂技术，从而优化整个油田的效果。
一、油井出砂防砂技术概述传统的油田石油钻井设备主要是会出现崩塌等问题，严重者还会导致整个工程无法正常平稳的运转，从而导致其出现严重的施工问题，但是如果使用配套的石油钻井机器和钻具能够进一步优化整个油田石油施工的质量和水平，增强整个石油施工的效果。
（一）技术准备就一般油井出砂防砂技术而言其原理就是将动力传递给防砂设备然后再将动力传递给机械部分，结合相关套管书将钻井和下套管二者有机结合，这样才能够弥补其中的缺点，发挥其优势，与此同时，在这个过程中还能将这种技术应用于整个施工的过程中，确保整个防砂技术的安全性和稳定性，在这个过程中需要将液压装置与控制开关二者进行调整，从而优化整个油井出砂防砂技术应用效果。
（二）技术施工在整个技术施工部分主要是为了能够实现油井出砂防砂技术优势，将防砂设备放下然后在下面安放一个连接的装置，将其二者进行螺旋装置，在连接的部分增加一个锁紧设备，这样能够将其进行固定，从而实现连接装置安装轴将二者有机和结合，能够防止出现不必要的设备损伤，这也是整个油井出砂防砂技术应用的关键和核心。
（三）技术应用在整个油井出砂防砂技术应用，其主体部分和普通部分二者是不相同的，其不同之处就是在于整个套管内部存在一个平段，其目的就是为了将二者有机结合，这样才能够实现防砂和套管之间的连接，提高整个油井出砂防砂技术技术质量和水平。
油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨
油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨1. 引言1.1 背景介绍油井是石油工业的重要设施，其稳定运行对于石油开采具有至关重要的意义。
在油井生产过程中，可能会产生出砂现象，给油井的正常运行带来一系列问题和危害。
油井出砂不仅会导致设备损坏，增加生产维护成本，还有可能造成油层污染，影响油气生产效率及开采周期。
出砂现象的出现是由于地层中的砂粒被生产流体冲蚀或者地层压力下降引起，随着地层深度加深和压力下降，这种现象可能进一步加剧。
深入研究油井出砂的原因和对策具有重要的理论和实践意义。
通过总结分析油井出砂的原因，制定有效的防砂措施，可以提高油井的运行稳定性和生产效率。
本研究旨在深入探讨油井出砂的原因和影响，分析防砂技术对策及其有效性，为今后的油井生产提供科学依据和技术支持。
希望通过本研究，能够为油井出砂问题的解决提供参考和借鉴，推动油气田开发工作的顺利进行。
1.2 研究意义油井出砂是在石油钻采过程中常见的问题，导致油井设备磨损加剧、生产效率下降、生产工艺受限等一系列严重后果。
针对油井出砂问题进行深入研究具有重要的意义。
油井出砂问题直接影响着油田的开采效率和经济效益。
油井出砂后，砂粒会随着油体进入管道系统，造成管道磨损、堵塞等问题，影响油田生产的正常进行。
研究油井出砂因素并采取有效的防砂技术措施，可以提高油田的开采效率，减少生产成本，增加经济效益。
油井出砂问题也涉及到环境保护和安全生产。
砂粒的堆积和磨损会对设备和工作环境造成损坏和安全隐患，甚至可能引发事故。
研究油井出砂因素并采取相应的防砂技术对策，可以保障油田的安全生产，减少环境污染，维护生态平衡。
深入研究油井出砂因素及其防治技术对策具有重要意义，不仅可以提高油田的经济效益和安全生产水平，还有利于环境保护和资源可持续利用。
本研究对于探讨油井出砂因素分析与防砂技术对策具有重要的科学价值和实际应用意义。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨油井出砂的原因和影响，找出有效的防砂技术对策，从而提高油井的生产效率和运行稳定性。
简论油井出砂的危害及防砂技术_杨晨
与工程技术产业经济油组先期防砂工艺在我厂有所突破，为下一步浅层出砂严重井的开发挖潜探索了一条新的途径。
如在港7-38井进行了先导性实验，在浅层明工程技术产业经济与图1泵上管柱沉砂器图2泵下水力冲砂器图3双柱塞抽油泵2.2.2自旋转柱塞采油配套技术液压涨缩自旋转柱塞抽油泵是一种新型抽油泵，当泵工作时，利用液流流动所产生的力使柱塞作旋转运动，消除了对泵筒的定向磨损，延长了泵的使用寿命，具有防柱塞偏磨、防砂卡的特点。
图4自旋转柱塞抽油泵运行图技术改进：（1）固定凡尔装置：清洁刷将球座的密封带刷洗干净，旋转接触，减少撞击，延长泵的使用寿命。
（2）万向旋转器：柱塞在泵筒内做匀速旋转下行。
总体效果：有杆泵携、排砂采油配套技术以提高系统采收率为目标，通过液力冲砂器、管柱沉砂器、自旋转柱塞等机具合理匹配，集携砂、冲搅砂和排砂为一体，解决了泵上砂堵、卡泵及沉砂口袋小、油井易砂埋问题，使面临不能正常生产的油井举升环境得到了有效改善，达到延长检泵周期和降低生产成本的目的。
该配套技术在井筒举升携、排砂技术上是一个新的突破，出砂停产井有所减少，有效地降低了维护性作业费用。
3存在问题及认识3.1防砂配套技术此技术主要存在以下问题：（1）油井防砂效果较好，但资金投入高，风险性大。
（2）覆膜防砂后油井存在一定的共性，即抽油泵存在着开启不灵、泵工作状况不好现象。
分析原因，与在泵入井中的携砂液添加的稳定剂有一定的影响。
开井后泵生产状况不稳定。
取得的认识：（1）覆膜防砂是一种新型复合防砂技术，尤其针对目前存在的侧钻、套变等特殊结构出砂井，利用该技术对地层预处理后采取“远稳近挡”防砂法，既保障地层渗透率，又延长了防砂周期，是一种较好的防砂工艺。
（2）针对防砂后的油井在举升工艺泵型选择上优选大流道抽稠防磁泵生产，进油口以喇叭口设计，目前现场应用效果较好。
3.2携、排砂配套技术有杆泵携、排砂采油配套技术着意于在井筒内对具有一定防砂卡功能的井下机具的合理配套和应用，实现了“挡、携、排”一体化治理的综合治砂目的，解决了因出砂严重不能正常生产的油井检泵周期短的问题，具有投资少、效益大的特点，对油田开发后期砂卡、砂埋频繁停产治理有一定的指导意义。
石油工程技术 井下作业 油水井出砂危害
油水井出砂危害油水井出砂是国内外各油田普遍存在的一个自然现象。
从油、水井完井开始到采油、注水或修井过程中，每一步施工作业对地层出砂都有影响，其中有些因素可以避免，有些则无法避免。
如果地层出砂得不到有效防治，油水井出砂会越来越严重，致使油、水井减产、减注甚至停产、停注，严重时还可能造成砂卡、套管损坏或油、水井报废。
因此，分析油水井出砂原因，掌握油水井出砂规律并适时采取有效的防砂措施，控制油水井不出砂或砂面基本保持稳定，以减少冲砂、检泵及大修作业，是油田开发过程中必须解决的一个至关重要的问题。
1油水井出砂原因油水井出砂是由近井地带岩层结构破坏引起的，与地层应力和地层强度有关。
地层应力包括地层结构应力（如弹性、塑性应力）、地层孔隙压力、上覆岩层压力、流体流动时的拖拽力和生产压差。
地层被钻开后，井壁岩石原始应力平衡状态首先被破坏，并且在整个采油过程中始终保持最大应力。
因此，在一定的外部条件作用下，井壁岩石将首先发生变形和破坏。
地层强度大小则主要取决于地层岩石结构、胶结强度、孔隙度、渗透率及其他地层物理特性。
当地层应力超过地层强度时，地层结构受到破坏，油水井就有可能出砂。
由上可知，油水井出砂原因是多方面的，根据内外因可划分为两大因素：地质因素与开发因素。
地层出不出砂与地质因素有关，什么时候出砂则取决于开发因素。
1.1地质因素1.1.1地层胶结疏松地层胶结疏松时，地层流体在生产压差作用下向井眼方向渗流，致使岩石颗粒间的胶结力不断削弱，地层结构破坏引起出砂。
流体密度粘度越高、含气量越大，流动阻力越大，就越容易出砂。
地层疏松与否主要取决于岩石颗粒间胶结力的强弱，胶结强度与胶结物的种类、数量及胶结方式有关。
容易出砂的地层主要是接触胶结，胶结物数量少，而且泥质较多。
当其他条件相同时，渗透率越高，岩石强度越低，地层越容易出砂。
1.1.2地层构造变化地层在构造上发生急剧变化的区域，例如在断层多、裂缝发育、地层倾角大及边水活跃的地区，由于地层岩石原始应力状态被复杂化，极易引起地层出砂。
简论油井出砂的危害及防砂技术
２ ． ２携 、 排砂配套技 术 ２ ． ２ ． １有杆泵 高效携、 排砂采油配套技术 该技术主要对地层 出液富含细粉砂 ，且不能被抽油泵 同
２ ． １ 防砂 配套 技 术
针对不同油井地质 出砂 的机理进行深入分析，应用 了砾 步抽 至 井 口、 砂 埋 油层 ， 砂 堵 井 筒 和 泵 下尾 管 、 频 繁 作 业 冲 砂 石充填割缝管防砂 、 循环充填防砂、 Ｃ Ｓ ． １ 新型固结剂 防砂 ， 还 检泵 的出砂井， 在井 内配置合理 的井下工具 ， 达到延长油井检 引进了 Ｐ Ｃ Ｓ Ｑ覆膜 砂新型防砂工艺，该种新型覆膜砂 防砂工 泵 周期 的 目的 。 艺的机理决定了具有 防砂效果好， 有效期长， 防砂后 油井 的渗 高等优点， 还可 以在侧钻井小井眼 内实施防砂 ， 这是以往 防砂 对不同油井出砂情 况有 的放矢选择适应性较强 的防砂工 艺。 主要机具构成及工作原理：系统配套硬件主要组成一抽 泵上管柱沉砂 器： 通过虹吸管沉砂 ， 解决砂卡泵 问题 。在 柱 内的沉砂沉积入抽油泵磨擦副 ，相对减少了砂卡抽 油泵 的 透率高， 施工后井筒 内可以不 留塞 ， 形成 的挡砂人工井壁强度 油泵 、 泵 上 管 柱沉 砂 器 、 泵下水力冲砂器。 工艺都实现不了的。同时我们根据不同的防砂工艺机理 ，针 油井停抽或生产过程， 率先挡砂 并积砂 ， 防止抽 油泵上部油管
废 等。目前 ， 油田常用 的油井防砂方法一般分为三类： （ １ ） 机械 防砂 ； （ ２ ） 化学防砂 ； （ ３ ） 砂拱 防砂。通过对疑难 出
砂井的配套工 艺研 究与分析， 有针对性地采取 配套技术措施， 挖掘疑难 出砂井生产潜力 ， 延长检 泵周 期， 起 到明
显效果。
关键词 ： 油井 出砂 防砂技术 防砂 配套技术
油井防砂
冲砂过程中所用的冲砂液要具有 一定的粘度、比重、又不损坏油层。 一定的粘度、比重、又不损坏油层。 常用的冲砂液有： 乳化液、 常用的冲砂液有：油、水、乳化液、 汽化液等。为防止油层污染， 汽化液等。为防止油层污染，在液体 中可加入表面活性剂。 中可加入表面活性剂。 冲砂的方法一般有正冲、反冲和 冲砂的方法一般有正冲、 正反冲三种。 正反冲三种。 如图A为联合冲砂管拄示意图， 如图A为联合冲砂管拄示意图， 是根据正反冲的优点而设计。 是根据正反冲的优点而设计。 在冲砂过程中应注意中途不能停 泵，以免被冲起的砂子下沉将冲砂管 卡住或堵死； 卡住或堵死；冲砂过程中应尽量使其 进出口排量大致平衡，防止井喷。 进出口排量大致平衡，防止井喷。
3
二、油层出砂的原因
油层出砂是由于井底附近地带的岩层结构破坏所引起的，它 油层出砂是由于井底附近地带的岩层结构破坏所引起的， 与岩石的胶结强度、应力状态和开采条件有关。 与岩石的胶结强度、应力状态和开采条件有关。 （一）、岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类、数量和胶结 ）、岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类、 岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类 方式。 砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅质三种。 方式。 砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅质三种。硅质 胶结物的强度最大，碳酸盐次之，粘土的胶结最差。 胶结物的强度最大，碳酸盐次之，粘土的胶结最差。对同一类型 的胶结物，其数量越多，胶结强度越大。 的胶结物，其数量越多，胶结强度越大。砂岩的胶结方式分为基 底胶结、接触胶结和孔隙胶结。 底胶结、接触胶结和孔隙胶结。 1、基底胶结是指胶结物数量大于岩石颗粒数量，颗粒完全浸 基底胶结是指胶结物数量大于岩石颗粒数量， 没在胶结物中。这种砂岩的胶结强度最大。 没在胶结物中。这种砂岩的胶结强度最大。 2、接触胶结是指胶结物数量不多，仅存于颗粒接触的地方。 接触胶结是指胶结物数量不多，仅存于颗粒接触的地方。 这种砂岩的胶结强度最低。 这种砂岩的胶结强度最低。 3、孔隙胶结是指胶结物不仅存于颗粒接触的地方，还充填于 孔隙胶结是指胶结物不仅存于颗粒接触的地方， 部分孔隙中。胶结强度处于上述两种之间。 部分孔隙中。胶结强度处于上述两种之间。 易出砂的油层岩石主要以接触胶结方式为主， 易出砂的油层岩石主要以接触胶结方式为主，但这种储油层 的孔隙度大，渗透率高。 的孔隙度大，渗透率高。
油井出砂
地质条件 完井因素 开采因素
ห้องสมุดไป่ตู้
内因：
1、应力状态：砂岩油层在钻井前处于应力平衡状态。钻开油层后，井壁附 近岩石的应力平衡状态遭到破坏，在其他条件相同的情况下，井壁附近的岩 石就越容易变形，从而引起在采油过程中油层出砂。
2、岩石的胶结状态：油层砂岩的胶结物主要有粘土、碳酸盐和硅质、铁质 三种。对于同一类型的胶结物，其数量越多，胶结强度越大。容易出砂的油 层主要以接触胶结方式为主，而且其中含有较多的粘土胶结物。
能阻止油井出砂，起到防砂作用。
2）加强出砂层油井的管理，开、关操作要求平稳，防止因生产压差突然增 大而引起油井大量出砂。
3）对胶结疏松的油层，酸化、压裂等增产措施要以不破坏地层结构为前提 。
4）根据油层条件和开采工艺要求，正确选择完井方式和改善完井工艺。
机械防砂 化学防砂 砂拱防砂 焦化防砂
筛管防砂、滤砂管防砂、割缝衬管防砂、砾石充 填防砂、压裂防砂、预充填砂管、膨胀式筛管等。
3、油井工作制度：在其他条件相同的时，生产压差越大，流体渗流速度越 高，则井壁附近流体对岩石的冲刷力就越大。另外，油井工作制度的突然 变化，使得油层岩石受力会发生变化，也容易引起油层出砂。
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。
1）制定合理的油井工作制度，通过生产试验所确定的生产压差不会造成油 井大量出砂。
树脂胶结法、预涂层砾石法、人工井壁法、水泥 砂浆、氧化有机化合物固砂、氢氧化钙固砂、焦 化固砂等。 砂粒在炮眼口处形成具有一定承载能力的砂拱， 达到防砂的目的。
向油层提供热能，促使原油在砂粒表面焦化，形 成具有胶结力的焦化薄层。
防砂原则 油井状况、井筒条件、储层特点、经济和费用条件
油气井防砂及出砂机理研究
3、开采因素的影响
1)地层压力的下降超过了极限， 从而使岩石发生塑性变形，破坏 岩石结构，引起出砂。
由于压降主要发生在 近井地带，故主要引起 近井地带出砂。
第一节 出砂 原因及危害
第一节 出砂 原因及危害
2)流体流向井底，对岩石颗粒产生拖拽力； 稠油粘度大，因此容易出砂；
3)油井工作制度的改变方式 在同样的压差下，地层是否容易出砂还取决于建立压 差的方式(急剧、缓慢)；
b.细粉砂到中等地层砂，地层垂向渗透性好。 对于粘土和粉砂含量高、受钻井泥浆污染的地层，在固砂前要
进行酸洗处理；
c.套管射孔完井的垂直小井眼井（侧钻井）、高压井防砂。 d.高含水期不宜适用。不适用于裸眼井、热采井和老油井；适用 于低含水井。
缺点：
成功率偏低，费用相对较高；对地层的渗透性有一定的伤害，并 且存在老化现象。
二、化学防砂
（4）HY液体防砂工艺 HY防砂剂是液、固两相材料组成。液相为一种良好的
粘结剂，在特定的催化剂作用下能与地层砂和固相材料很好 固结，且固结后有一定的收缩性，能保证较好的渗透性。固 相为分散状的纤维材料，密度与液相相近，确保了施工中被 均匀地携带至地层。防砂材料被泵送到地层，固相材料填充 已亏空地层后堆积于井壁附近；通过液相胶结剂把固相材料 和井壁附近地层的疏松砂粒固结住，形成具有较高抗压强度 和良好渗透性能的挡砂人工井壁，达到有效防止地层出砂的 目的。
二、化学防砂
（3）固结砂防砂工艺 经多次干灰和涂防无效的注聚井的防砂问题而引进应用的一种
化学颗粒防砂新工艺，其主要有以下特点： ⑴防砂材料本身部分水化后胶结固化，使其具备较强的固结强度， 且受地层泥粉砂混杂的影响较小。 ⑵其固结强度受地层温度影响很小，在350℃以内均能水化固结， 达到防砂所需的抗压强度，因此其比涂料砂的适用性更广。 ⑶固化胶结致密，但仍有较好的渗透性，室内试验的渗透率为 3.0μm2左右，比涂料砂要低，但比干灰砂要高得多。因此其对水 井地层的吸水能力影响不大。
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不断沉积在井 底，直至埋掉 生产油层，使 油井产量不断 降低，含水不 断升高，油井 失去生产能力。
4、出砂对油井的危害
例子：W#12 在2009年2月15日发现含水由
91%上升到100%，原油产量有1100桶/日降 到零，在油样中发现细粉砂，该井与2月17日 关停；同时管线泵由于砂的影响频繁故障
Minihydrocyclone
砂 子
4、出砂对油井的危害
油流中的砂子流经电潜
泵，磨损叶轮，降低泵 效； 当生产状况改变时如油 井关停，油流中的砂子 就会在生产头阀门等较 低部位沉积，堵死管线 （W#12 生产头阀门4 月关停时）
W#12 生 产头阀门
4、出砂的危害-油井
油流中的砂子
油井出砂的危害和预防
惠州26平台
张思勤
提纲
一、惠州26出砂情况回顾
二、油井出砂对生产系统和设备的危害 三、出砂的预防措施
油井出砂的危害和预防
一、惠州26出砂情况回顾
1、2008年5月21日 2、2009年2月20日
3、2009年4月关停
二、油井出砂对生产系统和设备的危害 三、出砂的预防措施
砂子容易沉积 况；生产状况改变（如调频率，修井后开 井等）及时取砂样监测出砂情况
预防措施
4. 严格遵守开井程序，控制开井速度，降低
油流速度的急剧改变对油层的刺激； 5. 合理控制油井的产液量，降低油流对砂子 的携带能力。
6.油井井下和地层防砂，如砾石充填完井防
口过滤器和出口单向阀 等部位沉积，降低了备 用管线泵的排量；如果 堵死进出口，则使备用 泵无法启用。
3、出砂的危害-损害管线泵
砂子
砂子将出口单
向阀赌死，使 单向阀失去作 用，将严重损 害管线泵。
管线泵出口单 向阀
3、出砂的危害-损害管线泵
砂子不断在mini
hydrocyclone 冷却管线中沉 积，直至堵死， 使机械密封失 去冷却，温度 升高直至损坏
三、出砂的预防措施
出砂对分离器的危害
1、砂子在分离 器（油罐） 中不断沉积， 减少了分离 器的油水处 理能力
测试分离器 中的砂子
生产分离器中 的砂子
出砂的危害-堵塞分离器的液位计
砂子不断沉积
在分离器液位 计的连通管中， 使液位计工作 不正常，液位 显示失真。
砂子容易沉积 在这里
2、出砂对油水管线的危害
2009年4月关停时生产分离器中的砂
美丽的 沙滩
2009年4月关停时生产分离器中的砂
2009年4月关停时生产分离器中出的砂
从生产分 离器中共 清理出12 吨砂子
2009年4月关停时生产分离器水出口管线中的砂
2009年4月关停时低压火炬罐v120中的砂
2009年4月关停时测试分离器V100中的砂
油砂
2009年4月关停时生产缓冲罐V200
从缓冲罐 V200中共清 理出5吨 （50袋） 沙子
油井出砂的危害和预防
一、惠州26出砂情况回顾
二、油井出砂对生产系统和设备的危害
1、砂子对生产容器的危害
2、砂子对生产管线的危害
3、砂子对生产设备—管线泵的危害 4、砂子对油井的危害
2008年5月21日从管线泵A 排出的砂
2008年5月20日从管线泵B 排出的砂
管线泵进口过滤器 中的砂
管线泵进口过滤器 中的砂
2009年2月18日从管线泵A casing 排出的砂
管线泵A 机械密封冷却管被砂子堵死
砂 子
砂 子
2009年2月18日从管线泵B casing 排出的细粉砂
砂，绕丝筛管防砂等。
各种典型的防砂完井类型
单独下筛管 裸眼砾石充填 管内砾石充填 管内压裂充填 /高速水充填 选择性射孔 /定向射孔
膨胀筛管
-干净的 -分选差 -便于分层 分选好的 -产能高 -分选好至差 -产能高 -无敏感粘土 -中等投资
-便于分层 -分选好至差 -投资大
-压实地层/ -分选好 含弱胶结地层 -产能高 -避气或避水
3、出砂的危害-损害管线泵
砂子流经管 线泵，磨损 叶轮和机械 密封；
3、出砂的危害-损害管线泵
砂子不断在CASING和
阀门等部位沉积，降低 了管线泵的排量 (上图2009年02月18日 从管线泵A中排出的； 下图2009年02月18日 从管线泵B中排出的）
出砂的危害-损害管线泵
砂子不断在备用泵的进
砂子在油水管 线中不断沉积， 减少了管线的 有效容积和油 水处理能力， 甚至堵死管线， 使生产中断。
生产分离器 水出口管线
W#12生产头 阀门
2、出砂对生产管线的危害
砂子随油水在管线中流动，加速了管线的磨
损，特别在管线弯头、阀门等油水流动方向 改变的地方，砂子加剧了油流对管线的冲刷 力，使管线漏油而不得不更换。如W16、 W#18,W20的管线。
W12 含水和原油产量变化情况
含水100%
原油日产量1100桶
含水91%
原油日产量0桶
油井出砂的危害和预防
一、惠州26出砂情况回顾 二、油井出砂对生产系统和设备的危害
三、出砂的预防措施
1.管线泵定期排砂
从管线泵B排 出的砂子
管线泵排砂口
预防措施
2.分离器
（V110,v20 0)液位计每 周反冲洗