第9章 油水井防砂
油田化学考试重点
1.油田化学是指油气钻探、开发、集输活动中各种化学剂和化学方法应用的总称。
2.油田化学包括钻井化学：研究钻井液和水泥浆的性能及其控制与调整。
采油化学：研究油层化学改造和油水井化学改造。
集输化学：研究埋地管道的腐蚀与防腐、乳化原油的破乳与起泡沫原油的消泡、原油的降凝集输与减阻集输、天然气处理与油田污水处理等3. 粘土是配制钻井液的重要原材料，它的主体矿物是粘土矿物4. 粘土矿物有两种基本构造单元：硅氧四面体和铝氧八面体。
5.粘土矿物的基本结构层：1：1层型基本结构层（高岭石）2：1层型基本结构层（蒙脱石、伊利石）（两个硅氧四面体片夹着一个铝氧八面体片结合）高岭石：非膨胀性粘土蒙脱石：膨胀性粘土－－原因？由于它有大量的可交换阳离子所产生的伊利石：非膨胀性粘土6.粘土矿物的性质：带电性吸附性膨胀性凝聚性7.钻井液（Drilling Fluid）——钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体总称8.钻井液的功用:携带和悬浮钻屑、稳定井壁和平衡地层压力、冷却和润滑钻头、钻具、传递水动力、获取地层信息。
10.钻井液密度用一种专门设计的钻井液密度秤测量（实验）调节方法（提高密度：加重晶石（BaSO4）、钛铁矿（TiO2·FeO）等加重剂降低密度：A .絮凝除固；B .加水稀释；C .混油；D .充气）11.钻井液的流变性流变模式宾汉模式幂律模式12.pH表示钻井液的酸碱度，多数钻井液的pH值在8~11之间，属于弱碱性13.碱度——是指钻井液对酸的中和能力。
碱度的大小是指用0.02N（0.01M）H2SO4的标准硫酸中和1ml 样品(钻井液或滤液)至中和指示剂变色时所需标准硫酸的体积（用ml表示）14.钻井液含砂量现场应用中，越小越好，一般控制在0.5%以下。
15.钻井液的滤失及其控制、钻井液流变性及其调整、钻井液润滑性及其改善、井壁稳定性及其控制、钻井液固相含量及其控制、卡钻与解钻、钻井液的漏失与地层的堵漏、钻井液体系16.钻井液的滤失量可按不同的标准分类。
《油田化学》(15)5-3、4
• 2．常用的胶结剂 • （1）无机胶结剂 • ① 硅酸。可依次向砂层注入硅酸钠溶 液、增孔油和盐酸。即可在砂粒的接 触点产生硅酸，将砂粒胶结起来。 • ② 硅酸钙。可依次向砂层注入硅酸钠 溶液、增孔油和氯化钙。即可在砂粒 的接触点产生硅酸钙，将砂粒胶结起 来。
• • • •
（2）有机胶结剂 ① 冻胶型胶结剂。 ② 树脂型胶结剂。 ③ 聚氨甲基酸酯型胶结剂。
• 三、人工井壁防砂法 • 此法用于已发生出砂砂层的防砂。目的 是在砂层的亏空处，做一个由固结的颗 粒物质形成的有足够渗透率的防砂屏障。 • 1．填砂胶结法 • 先向出砂层的亏空处填砂，然后用胶结 剂将砂胶结起来，形成人工井壁。
• 2．树脂涂敷砂法 • 树脂涂敷砂是指先将砂的表面涂敷一层酚醛 树脂（或环氧树脂），然后填充到砂层的亏 空处，使其在热和（或）固化剂作用下，充 分交联形成体型结构，既可作为人工井壁。 • 3．水泥砂浆法 • 水泥砂浆是将水、水泥和石英砂按1：2：8的 质量比混合配成。 • 当水泥砂浆在砂层的亏空处固化后，既可作 为人工井壁。
• 现在广泛使用的是一些复配油基清蜡剂。如表 5-5所列的例子。 • 表5-5 一种复配的油基清蜡剂
成分 煤油 苯 乙二醇丁醚 异丙醇 质量分数/% 45~85 5~45 0.5~6 1~15
油基清蜡剂的主要缺点：有毒、可燃、不安全。
• 2．水基清蜡剂 • 水基清蜡剂是在水中溶有表面活性剂、 互溶剂和（或）碱性物质的分散体系。 • 表面活性剂的作用：使结蜡表面反转为 亲水表面，有利于蜡从表面脱落，不利 于蜡在表面沉积。
• 习题： • 1．化学桥接防砂法中的桥接剂主要有哪 两类？ • 2．简述胶结防砂的主要步骤。 • 3．简述油井结蜡的原因和过程。 • 4．常用的油井防蜡剂有哪三种类型？ • 5．常用的油井清蜡剂有哪两种类型？
井下作业监督的内容和要点(防砂)
下滤防砂管柱示意图
油层上界
生产层位
油层下界
滤下界（米） 温控阀（米）
人工井底（米）
滤 砂 管 防 砂
滤砂管结构：
滤砂管由滤砂器、中心管、引鞋三部分组成。 （1）滤砂器以石英砂为骨料，环氧树脂为胶结剂 ，按配方比混合均匀制成砂浆成型，成为单体滤砂 器。其外径114mm和146mm分别用于φ 139.7mm套管 和φ 177.8mm套管井，内径均为75mm，单体长度均 为100mm。 （2）中心管用φ 62mm油管制成，每米φ 10mm 孔72个，两端车有φ 62mm特殊反扣，长度有1.9、 3.0、4.0m三种规格，可分别组装1、2、3m滤砂器。 （３）引鞋用环氧树脂制成。用于φ 139.7mm套 管井，外径为114mm，用于φ 177.8mm套管井外径为 146mm，内径均为75mm。 将滤砂器套于φ 62mm中心管，在滤砂器两端再套 以引鞋，用顶丝固定，所有接缝处用环氧树脂与玻 璃丝布包好封严，即成防砂用滤砂管。
授课人： 刁可增
随着作业机制的转换和市场经济体制的不断完 善，我们采油厂、管理区面临着一个重要课题，就 是要进一步加强作业监督，不断提高修井质量，正 确运用有限的作业成本，换取油田更好的开发效益。 另外，通过加强作业监督，保护好油气藏，提高油 田的开发后劲。 下面我们首先要了解一下井下作业监督的基本 内容及要点(关于作业监督的内容是我个人的观点， 仅供大家参考）。
一、机 械 防 砂
机械防砂可分为两类，一类是下入防砂管柱挡砂。如胶 结成型的滤砂管、双层或多层防砂管柱的缝隙或孔隙易被 进入井筒的细地层砂所堵塞。另一类是下入防砂管后再进行 充填。充填材料多种多样，最常用的是砾石，还可用果壳、 果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。这种方法有效地把地层 砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效 果好，寿命长。
防砂工艺
油层出砂是由于井底附近地带的岩石结构破坏引起 的，它与岩石的胶结强度、应力状态、开采条件、 油井含水等因素有关。
第一节 出砂 原因及危害
1、岩石的胶结强度
砂岩的胶结物有泥质、碳酸盐、硅质等胶结物。其 中泥质胶结强度最小。 胶结物的多少也是影响胶结强度的重要因素。胶 结物少、胶结强度低是油井出砂的主要内因。
特点：
存在老化现象，有效期不如机械 防砂长，防砂后不影响井筒内的 作业。 要 求 套管无变形、无破损；适用于油层温度 >55℃ 的常规开采井防砂； 适用于油层吸收能力>500l/min(泵压小于20Mpa)；适应于光油管 全井及分层，每次防砂井段<20m 。 适应于油田中后期出砂的常 规油水井的防砂，防砂半径1.5m。
的密度大于 0.934g/cm3 的疏松砂岩稠油油藏；防砂 井应远离油水边界，含油饱和度较高 ( 大于 40 ％ ) ， 防止热量过分损失。
总之，不论注热空气焦化固砂还是短期火烧防砂 效果都较好，是稠油开发井防砂的有效途径。
四、机械防砂
防砂管柱
割缝衬管、绕丝筛管、双层及 多层筛管、滤砂管 筛管或衬管＋砾石充填
2、岩石的应力状态
油层钻开前处于应力平衡状态，钻开后，平衡 状态受到破坏，井壁附近岩石应力集中，故井壁附 近岩石易发生剪切破坏。
第一节 出砂 原因及危害
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。
油水井防砂工艺简介
2009.9
内 容 提 纲
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 出砂原因及危害 防砂方法分类 防砂工艺现状 砾石充填防砂设计 热采井砾石充填防砂特点 改善斜井水平井防砂效果的措施
延大采油工程教案09油水井维护性措施
第九章油水井维护性措施目的要求要求学生掌握油水井的维护性措施，这些措施包括防砂与清砂，防蜡与清蜡，油井堵水，防腐及清防垢。
这章内容相对比较容易，是前几章内容的综合应用。
要求学生能够将本章知识与前面知识相结合，并注意理论联系实际。
课时：2学时授课重点内容提要第一节防砂与清砂（一）出砂危害产出的地层砂可以分为骨架砂和填隙物两种。
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（微粒），主要成分为粘土矿物，也包括石英、长石等其他非粘土矿物微粒。
✓砂堵导致减产或停产✓地面及井下设备加剧磨蚀✓套管损坏，油井报废（二）影响出砂的因素1、地质因素（1）应力状态钻井前砂岩油层处于应力平衡状态。
钻开油层后，井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏，造成井壁附近岩石的应力集中。
（2）岩石的胶结状态与油层岩石胶结物种类（粘土、碳酸盐和硅质、铁质三种）、数量（数量越多，胶结强度越大）和胶结方式（基底胶结、接触胶结、孔隙胶结）有关。
基底胶结胶结强度大孔隙胶结胶结强度中接触胶结胶结强度低（3）渗透率渗透率越高，其胶结强度越低，油层越容易出砂。
2、开采因素①固井质量：由于固井质量差，使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘在一起，在生产中形成高低压层的串通，使井壁岩石不断受到冲刷，粘土夹层膨胀，岩石胶结遭到破坏，因而导致油井出砂。
②射孔密度：射孔密度过大，有可能使套管破裂和砂岩油层结构遭到破坏③工作制度：生产压差过大、工作制度的突然变化等④其它：含水上升、地层压力下降、不适当的措施、低质量的作业等。
（三）防砂方法1、制定合理的开采措施（1）制定合理的油井工作制度：通过生产试验使所确定的生产压差不会造成油井大量出砂（控制生产压差）。
对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差。
（2）加强出砂层油水井的管理：开、关操作要求平稳；对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施。
油井防砂控砂 .ppt
第二类机械防砂的优缺点
充填防砂具有施工可靠、成功率高、费用适中，而 且目前已成功用于水平井的防砂的优点，缺点是不 适用于防止细粉砂地层的出砂，且施工后井内流有 物件，在对油层压裂改造等措施时常需大修取出。
化学防砂
优点
缺点
化学防砂的主要 优点是施工简便，只 需加入化学剂即可， 井下不留任何装置， 如果防砂失败，容易 进行补救措施对未严 重出砂的地层和低含 水油井成功率较高。
油井防砂控砂
2014年7月
目
1
录
油井出砂的机理 油井出砂的危害
2 3 4
防砂的方法与技术
出砂判断和控砂措施
出砂的机理
主要表现为射孔后弹孔周围地层应力 集中，产生塑性变形，从而导致弹孔 周边的骨架砂粒剥落、坍塌。
地层坍塌
出砂的机 理
拉伸破坏
拉伸破坏和流体的粘度、流体在地层中 的流速有关，原油粘度越高、流体速度 越大，对砂粒的冲刷力与拖拽力越强， 拉伸破坏越严重，地层容易出砂。
坍塌而损坏套管和衬管、砂埋油层导致油井停产 ,水平井冲
砂很难将地层砂冲到地面.
出砂严重油井的正常生产，降低油井的生产时率，增加生产
成本。为控制井底流体的流速，不得不控制生产压差，必然 影响油井产量，尤其是高产量油井的出砂。
出砂严重影响我们的日常生产
同时油流中的砂子不断的沉积在井底，直至埋掉生
产油层使油井产量不断的降低，含水率不断的升高
，油井失去生产能力
油井出砂威胁着我们的生产设备
油井出砂造成设备的损坏,增加生产成本.油气井产出流体 中含有地层砂，会使设备严重磨损失效。对于井下设备的 损耗更为严重，出砂会造成电潜泵叶轮磨损、电潜泵负荷
增加,严重会发生过在停机以致烧泵。对于地面设备的影
油田开发过程中水井防砂技术
圆园20年第11期某采油厂管理着50多个开发断块,采用注水开发方式进行原油开采,因工艺流程及生产条件的限制,同时为了提高注水系统效率,多个断块采用同一个注水站集中供水,一套注水系统同时给2~5个断块供水,由配水间分压后,通过注水井注入地层。
近年来,因注水井储层出砂,造成储层内的支撑结构损坏,导致储层坍塌,挤压套管变形。
套变的井占该厂注水井总数的60%上,有10%的井造成套管断裂而报废,导致注水指标完不成,影响了油田开发生产。
2019年该厂组织专业技术人员及技师成立了难题攻关小组,经过调研和分析,查找出水井出砂原因,针对不同原因,提出了针对性治理方案。
一、水井出砂的原因该厂共有359口注水井,出砂、套变的井达到224口,占总井数的63%。
其中,常关的161口注水井中,因套变、出砂井而造成关停的井105口,占总关井数的65%。
表1各断块出砂、套变情况统计表通过以上分析,该厂出砂较为严重的断块有6个,分别是:泉241、京11、京9、中岔口、泉46-58,出砂率都在70%以上。
查找完钻资料得知,易出砂区块储层泥质含量高,均在12%以上,平均达到23.7%,而几个出砂一般的区块泥质含量均在7%以下,平均为4.3%。
(一)储层胶结物对出砂的影响1.弱胶结砂岩:出砂多发生在地层生产初期,出砂主要原因是地层剪切和洗井时拉伸破坏。
2.中等、较好胶结强度砂岩:生产初期不出砂,当注水压差达到一定强度,或注水压力波动,当岩石所受有效应力超过了岩石本身的抗压强度,地层发生剪切破坏,造成出砂。
(二)注水井临界压力差对出砂的影响通过对该厂的注水断块的临界压力差计算,注水断块的出砂临界压差在0.94~2.68MPa 之间,如表2所示。
表2部分断块出砂的临界压差统计表(三)储层水敏对出砂的影响该厂的储层土矿物平均含量在11%左右,高岭石、蒙脱石含量相对较高,水敏指数在0.50~0.70之间,矿物质颗粒的脱落和膨胀,造成了油层出砂。
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。
油田开发过程中的水井防砂技术
(3)不能避免渗漏、喷涂、翻修、喷砂对竖杆耐久性的不利影响；(4)在竖井进入中流水切割开发期后，由于水泥溶解和侵蚀，竖杆强度下降；(5)地层降低引起的地层压力上升，垂直负荷增加，砂粒间的应力平衡崩溃，产生沙子。
3 防砂技术3.1 机械防砂技术现在机械沙的控制分为两个类别。
一种是在这个领域广泛使用的防砂管柱防砂技术。
这个主要用于悬挂在采油泵下挂接如绕丝筛管、割缝衬管、双层或多层筛管、各种防砂器。
原理是使用上述的防砂管柱阻断地层砂，防止其进入采油泵。
这种方法的优点是简单易用，是由中等粗大的砂岩存油层生产的大粒径砂。
缺点是，因为生成细砂的油井容易堵塞，所以油采油泵不能供给液体，其寿命比较短。
第二种机械防砂是第一种类型的开发和进步。
机械防砂的控制方法，采用多级滤砂屏障，达到防砂目的的对策。
目前，这种方法适用于各种砂层。
机械防砂技术通过各种各样的方法，可以细分为裸眼井砾石充填和套管井内砾石充填防砂方法。
技术原理是将筛管或割缝衬管引导到井内防砂层段，将适当的粒子大小的砂石供给流体。
在筛管和油层或套管之间填充，形成特定厚度的砂石层，使用它，防止地层砂流入井中。
一个大的沙子池。
油层的砂粒在砂石层的外侧被阻挡，根据自然的选择在砂石层的外侧被积蓄。
它具有良好的流通能力，可以有效防止油层出砂。
为了提高成功率，管内砾石充填施工通常与大直径的高孔密射孔相结合。
一般来说，充填防砂有可靠的结构、高成功率以及适度的成本等优点。
也就是说，机械防砂有很强的适应性，无论产层薄厚、0 引言油井出砂是由于很多原因造成的，这对油井的正常开发非常不利。
油井出砂的话，油井的开发就会变得困难。
严重的情况下，油井甚至可能停止生产。
目前，需要注意改进和参考，因此在开发石油生产时，必须注意应用有效的防砂技术。
在防砂技术方面，持续改善相关技术，避免出砂对生产影响，为了减少石油生产的阻碍，需要强化分析和研究相关技术，不断进行技术革新。
1 油田化学防砂技术概述分析中国油田可知，中国疏松砂岩油藏储量大，石油产量大，分布较大。
油田化学简答题总结及详细答案
中国石油大学（北京）《油田化学》简答题总结1.油田化学研究的主要内容是什么？（1）研究钻井、采油和原油集输过程中存在问题的化学本质；（2）研究解决问题所使用的化学剂；（3）研究各种化学剂的作用机理和协同效应。
2.油田化学具有哪些特点？（1）边缘交叉应用性学科；（2）油气田化学品种类繁多；（3）油气田化学品使用量大，针对性强；（4）技术风险大；（5）必须强调环保；（6）研究与应用见效周期长。
3.粘土矿物的基本构造单元，基本结构层是如何组成的？粘土矿物有两种基本的构造单元：硅氧四面体和铝氧八面体。
硅氧四面体由一个硅等距离地配上四个比它大得多的氧构成；铝氧八面体是由一个铝与六个氧配位而成。
这两种基本的构造单元组成两种基本的构造单元片：（1）硅氧四面体与硅氧四面体片；（2）铝氧八面体与铝氧八面体片。
基本结构层：（1）1：1层型基本构造层，这种基本结构层是由一个硅氧四面体片与一个铝氧八面体片结合而成。
（2）2：1层型基本结构层，这种基本结构层是由两个硅氧四面体片夹着一个铝氧八面体片结合而成。
4.为何蒙脱石属于膨胀型矿物？而伊利石、高岭石属于非膨胀型矿物？蒙脱石的基本结构层是由两个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，属于2：1层型粘土矿物。
由于蒙脱石结构中，晶层的两面全部由氧组成，晶层间的作用力为分子间力（不存在氢键），联结松散，水易进入其中；另一方面由于蒙脱石有大量的晶格取代，在晶体表面结合了大量可交换阳离子，水进入晶层后，这些可交换阳离子在水中解离，形成扩散双电层，使晶面表面带负电而互相排斥，产生通常看到的粘土膨胀。
所以蒙脱石属于膨胀型矿物。
伊利石的基本结构层与蒙脱石相似，也是由两个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，属2：1层型粘土矿物。
伊利石与蒙脱石不同的地方在于晶格取代主要发生在硅氧四面体片中，约有1/6的硅为铝所取代。
晶格取代后，在晶体表面为平衡电价而结合的可交换阳离子主要为钾离子。
由于钾离子直径与硅氧四面体片中的六方网格结构内切圆直径相近，使它易进入六方网格中而不易释出，所以晶层结合紧密，水不易进入其中，因此伊利石属非膨胀型粘土矿物；高岭石基本结构层是由一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片结合而成，属于1：1层型粘土矿物。
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第9章 油水井防砂 9.4 人工井壁防砂
在地层的亏空处 在地层的亏空处，做一个由固结的颗粒物质所组成 亏空 的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁，用于防砂。 的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁，用于防砂。
树脂涂敷砂法
第9章 油水井防砂 9.4 人工井壁防砂
(1)填砂胶结法(散砂+胶结剂) (1)填砂胶结法(散砂+胶结剂) 填砂胶结法 (2)树脂涂敷砂法 酚醛树脂涂覆砂) 树脂涂敷砂法( (2)树脂涂敷砂法(酚醛树脂涂覆砂) (3)水泥砂浆法 水泥+ (3)水泥砂浆法 (水+水泥+砂=0.5:1:4) (4)水泥熟料法 石灰石+粘土烧结) (4)水泥熟料法 (石灰石+粘土烧结) 酚醛树脂涂覆砂： 酚醛树脂涂覆砂： 石英砂粒径：0.4－0.8mm，0.3石英砂粒径：0.4－0.8mm，0.3-0.6mm; 树脂用量:5树脂用量:5-12%. :5 外固化剂：适量。 外固化剂：适量。
第9章 油水井防砂 9.5 滤砂管防砂
这一方法是先向亏 这一方法是先向亏 空砂层填砂，然后将滤 空砂层填砂，然后将滤 砂管下至出砂层段， 砂管下至出砂层段，即 下至出砂层段 可达到防砂的目的． 可达到防砂的目的． 滤砂器可由金属棉、 滤砂器可由金属棉、 金属棉 金属毡或金属丝网制成， 金属毡或金属丝网制成， 制成 也可用胶结剂胶结石英 也可用胶结剂胶结石英 砂等制得。 制得。
C、增孔液的注入
增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。 增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。 多余胶结剂推至地层深处的液体 要求： 要求： 增孔液不溶解胶结剂． 增孔液不溶解胶结剂． 不影响胶结剂固化。 不影响胶结剂固化。
D、胶结剂的固化
若固化剂在胶结剂注入时已加入， 若固化剂在胶结剂注入时已加入，这一步骤是关并 侯凝。 侯凝。 若固化剂注入时未加入，这一步骤是先注入固化剂 若固化剂注入时未加入， 再关井侯凝。 再关井侯凝。
无机阳离子型聚合物 无机阳离子型聚合物 阳离子
有机阳离子型聚合物 有机阳离子型聚合物 阳离子
A.无机阳离子型聚合物 A.无机阳离子型聚合物
由铝离子、锆离子组成的多核羟桥络离子 离子、
B.有机阳离子型聚合物 B.有机阳离子型聚合物
支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物 支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物 有季铵盐结构的有机阳离子型
第9章 油水井防砂 9.1油水井出砂 9.1油水井出砂
（2）出砂地层分类
按地层胶结强度及出砂表现，出砂地层可分为三类： 地层胶结强度及出砂表现，出砂地层可分为三类： 及出砂表现 ①流砂地层 即未胶结的疏松地层。颗粒之间无有效的胶结物， 即未胶结的疏松地层。颗粒之间无有效的胶结物，仅靠压实作用和内部流体 内聚力作用而成岩，不易取心，投产后立即出砂并连续不断， 内聚力作用而成岩，不易取心，投产后立即出砂并连续不断，此类地层出砂严 出砂并连续不断 重，防砂难度高。 防砂难度高。 ②部分胶结地层 此类地层含胶结物较少，胶结差，强度低，取心易碎，投产后出砂不断加重。 此类地层含胶结物较少，胶结差，强度低，取心易碎，投产后出砂不断加重。 出砂不断加重 ③脆性砂地层 此类地层胶结物含量较多，强度中等，易取心。 此类地层胶结物含量较多，强度中等，易取心。流体产出时能把砂岩表面颗 粒冲刷走，出砂规律呈周期变化 由于出砂，使地层中出现冲蚀空穴， 周期变化。 粒冲刷走，出砂规律呈周期变化。由于出砂，使地层中出现冲蚀空穴，过流面 积大增，流速骤降，出砂明显减缓，甚至不出砂，如此周而复始。 积大增，流速骤降，出砂明显减缓，甚至不出砂，如此周而复始。此类地层先 期裸眼砾石充填防砂成功率较高。 期裸眼砾石充填防砂成功率较高。
（3）化学胶结防砂步骤
A、地层预处理 B、胶结剂注入 C、增孔液注入 E、胶结剂固化
9.3化学胶结防砂 9.3化学胶结防砂
A、地层的预处理
不同目的的预处理用不同的预处理剂： 不同目的的预处理用不同的预处理剂： 若要顶替出砂层中的原油，可用盐水。 若要顶替出砂层中的原油，可用盐水。 若要除去砂粒表面的油， 可用油溶剂处理。 若要除去砂粒表面的油 ， 可用油溶剂处理 。 油溶剂 包括液化石油气，汽油、煤油。 包括液化石油气，汽油、煤油。 若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，可用盐酸。 若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，可用盐酸。 若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面， 若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面，可用醇或 醇醚，如正己醇、乙二醇丁醚。 醇醚，如正己醇、乙二醇丁醚。
第9章 油水井防砂 9.1油水井出砂 9.1油水井出砂
（4）出砂危害 油井出砂： 油井出砂： -采油层段堵塞； 采油层段堵塞； -管线和设备堵塞； 管线和设备堵塞； -抽油泵磨损； 抽油泵磨损； -井壁坍塌，使套管受挤压而变形； 井壁坍塌，使套管受挤压而变形； 水井(主要在洗井或排液时发生): 水井(主要在洗井或排液时发生): 引起水层堵塞。 引起水层堵塞。
无机胶结剂：硅酸、硅酸钙等 无机胶结剂：硅酸、 胶结剂
有机胶结剂：树脂、 有机胶结剂：树脂、冻胶等 胶结剂
第9章 油水井防砂 9.3化学胶结防砂 9.3化学胶结防砂
无机胶结剂
A.硅酸：水玻璃-油或盐酸； A.硅酸：水玻璃-油或盐酸； 硅酸 B.硅酸钙：水玻璃-油或氯化钙。 B.硅酸钙：水玻璃-油或氯化钙。 硅酸钙 有机胶结剂 A. 树脂：酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂和呋喃树脂； 树脂：酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂和呋喃树脂； 冻胶：如聚丙烯酰胺冻胶； B. 冻胶：如聚丙烯酰胺冻胶； 聚氨基甲酸酯； C. 聚氨基甲酸酯； D. 焦碳。 焦碳。
第9章 油水井防砂 9.1油水井出砂 9.1油水井出砂 （3）地层出砂原因
内在因素： -地层应力; -胶结物种类、含量分布、胶结类型; -渗透率; -成岩压实作用、地质年代等。 一般地，胶结物含量高、分布均匀、渗透率越低、 地质年代早、埋藏深，成岩强度高，压实作用也好，越 不容易砂，反之亦然。
第9章 油水井防砂 9.1油水井出砂 9.1油水井出砂 （3）地层出砂原因
偶联剂
能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。 能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。 偶合作用的物质 偶合剂和两种材料之间都有较好的亲和力， 偶合剂和两种材料之间都有较好的亲和力，由此可以 改变两种材料之间的界面性能，提高其界面粘合性。 改变两种材料之间的界面性能，提高其界面粘合性。
γ-氨丙基三乙氧基甲硅烷 氨丙基三乙氧基甲硅烷
第9章 油水井防砂 9.6 绕丝筛管砾石充填防砂
先用砂充填亏空砂层； 然后将绕丝筛管（绕有不锈钢丝的丝间缝宽 0.2～0.3 mm的割缝油管或钻孔油管）下至出砂层段； 再用携砂液将砾石（粒度中值为砂层砂粒粒度中值5～ 6倍的石英砂）充填在出砂层段与绕丝筛管之间的空间。
本章小结： 本章小结：
（1）常用的防砂方法、基本作用机理。 常用的防砂方法、基本作用机理。 （2）化学防砂的方法、原理及其步骤。 化学防砂的方法、原理及其步骤。 思考题： 思考题： （1）防砂主要有化学防砂和机械防砂，常用的防砂方法 防砂主要有化学防砂和机械防砂， 有哪几种？简述其适应性。 有哪几种？简述其适应性。 （2）化学胶结防砂主要有哪几个步骤？ 化学胶结防砂主要有哪几个步骤？
第二篇 采油化学
第9章 油水井防砂
第9章 油水井防砂 9.1油水井出砂 9.1油水井出砂
（1）地层出砂类型
地层出砂是油田生产过程中遇到的普遍问题，根据生产过程中的出砂程度 出砂程度， 地层出砂是油田生产过程中遇到的普遍问题， 根据生产过程中的 出砂程度， 地层出砂主要分为以下三类： 地层出砂主要分为以下三类： A.不稳定出砂 正常生产条件下出砂量随时间而递减。 正常生产条件下出砂量随时间而递减。该现象通常出现在射孔或酸化后的排 液过程中，以及水锥进或放大油流之后， 液过程中，以及水锥进或放大油流之后， 出砂浓度与体积及其衰减时间等物理 量变化较大。 量变化较大。 B.连续性出砂 油井生产过程中长时间稳定的连续出砂。该时期内生产参数、 油井生产过程中长时间稳定的连续出砂。该时期内生产参数、出砂浓度都较 稳定，衰减时间变化小。 稳定，衰减时间变化小。 C.突发性大量出砂 是指短时间内大量出砂造成油井突然砂堵或关闭的事件， 是指短时间内大量出砂造成油井突然砂堵或关闭的事件，如放大油流或关井 作业时砂桥造成砂堵，或大量出砂造成井眼砂堵。 作业时砂桥造成砂堵，或大量出砂造成井眼砂堵。
第9章 油水井防砂 9.3化学胶结防砂 9.3化学胶结防砂 （1）防砂的原理
用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起来， 用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起来，达到 胶结起来 防砂的目的 。
第9章 油水井防砂 9.3化学胶结防砂 9.3化学胶结防砂
（2）胶结剂 胶结剂是指能将松散砂粒在接触点处胶结起来的化学 胶结剂是指能将松散砂粒在接触点处胶结起来的化学 胶结 剂 。
第9章 油水井防砂 9.2化学桥接防砂 9.2化学桥接防砂 （1）防砂的原理
由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接起来，达 由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接起来， 桥接起来 到防砂的目的 。
第9章 油水井防砂 9.2化学桥接防砂 9.2化学桥接防砂
（2）桥接剂 桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起来的化学剂。 桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起来的化学剂。 接触点 起来的化学剂
9.3化学胶结防砂 9.3化学胶结防砂
B、胶结剂的注入 胶结剂的注入
将胶结剂注到松散砂层，与砂接触。 将胶结剂注到松散砂层，与砂接触。 为使胶结剂均匀注入，在注胶结剂前可先注一段塞转 为使胶结剂均匀注入，在注胶结剂前可先注一段塞转 向剂（如丙醇、柴油和乙基纤维素的混合物）。 向剂（如丙醇、柴油和乙基纤维素的混合物）。
偶合剂
水解生成甲硅醇 水解生成甲硅醇
再缩合脱水生成聚甲硅醇 再缩合脱水生成聚甲硅醇
聚甲硅醇的羟基部分可通过氢键与砂粒表面的羟基结合； 聚甲硅醇的羟基部分可通过氢键与砂粒表面的羟基结合； 羟基部分可通过氢键与砂粒表面的羟基结合 其余部分与树脂结合 其余部分与树脂结合