防砂工艺介绍
胜利油田防砂工艺技术体系
胜利油田防砂工艺技术体系胜利油田防砂工艺技术体系是指为了解决油井开发过程中砂控问题而采取的一系列措施和技术手段。
胜利油田是我国大陆架油气资源的重要产区之一，由于油井开采时，地层内部岩石破碎、颗粒松散等原因，会产生大量的砂层，导致油井设备堵塞甚至造成油井无法正常生产。
因此，防止砂层进入油井，保持油井的通畅是非常重要的。
胜利油田防砂工艺技术体系主要包括以下几个方面的内容：1. 地层评价技术：通过对目标层地质结构、岩石力学性质等进行综合分析和评估，预测砂控风险，确定适当的防砂措施。
2. 钻井液体系技术：通过控制钻井液的粘度、密度、滤失性等参数，减小井壁与地层之间的差异，防止砂层进入井筒。
3. 钻具和井壁完井技术：通过选择合适的钻具和完井工具，并采取钻井液的撤出、井壁套管的加强等措施，防止砂层进入井筒。
4. 阻砂装置技术：通过安装阻砂器、套管等装置来隔离砂层，防止其进入井筒。
5. 水平井防砂技术：水平井是近年来常用的一种开发手段，通过合理的导流设计和水平段的防砂措施，能够提高井底流体的载砂能力，最大限度地减少砂层进井量。
6. 后期砂控技术：井筒中的砂层和颗粒有时会由于油井开采过程中的地层变形、液流变化等因素而脱落，阻塞了生产设备。
后期砂控技术主要是针对这些问题，通过清砂工艺、冲砂工艺等方法，降低砂层的影响，恢复正常的生产。
胜利油田防砂工艺技术体系的应用可以有效地保证油井的正常开采和生产。
通过合理的防砂措施，可以减少油井设备堵塞的风险，提高油井的产能和经济收益。
而且，胜利油田防砂工艺技术体系还可以减少环境污染，避免砂层进入油气管道，将对环境的负面影响降到最低。
总之，胜利油田防砂工艺技术体系是一套完整的工艺体系，通过地层评价、钻井液体系、钻具和井壁完井以及阻砂装置等多种措施和技术手段，可以有效地防止砂层进入油井，保持油井的通畅，提高油井产能和经济效益。
在油田开发中的应用具有重要意义。
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
防砂技术概述
二、防砂目的
二、防砂目的
1）延长油井的生产寿命； 2）保护地面生产设备； 3）减少油井的维护费用； 4）减少油井的维护费用；
三、防砂方法及选择
无论那一种防砂方法，都应该有效地阻止地层的砂粒随着流体流向
井筒；
1、防砂方法
1）砂拱防砂； 2）机械防砂； 3）化学防砂； 4）焦化防砂。
中心管
旁通充填短节
负荷显示器
单流阀
滑套关闭工具
滑套开、关工具
4.11 底部隔离密封总成
带孔短节
密封圈
单流阀
防砂管柱与充填服务工具下入图
顶部座封服务工具总成 冲管
”Mini-Beta”充填服务工具总成 负荷显示器
滑套关闭和开、关工具 冲管
底部隔离密封总成
防砂充填作业程序
1、地面管线试压
2、坐封及验封 3、工具脱手 4、试 循 环 5、试 挤 6、充填作业 7、反 循 环 8、验 充 填
2）割缝管
三、防砂方法及选择
割缝管
三、防砂方法及选择
3）绕丝筛管防砂
单绕丝筛管
三、防砂方法及选择
4）预充填砾石筛管防砂
双层绕丝预充填砾石筛管
三、防砂方法及选择
5）砾石充填防砂 砾石充填防砂是目前最有效的防砂方法，它是在
油气井中下入滤砂管后，再进行滤砂管柱外（包括射 孔炮眼和地层近井地带）砾石充填，建立人工防砂屏 障。 目前渤海常用的是：管内砾石充填防砂（BAKER公司）
典型地层的防砂范例
传压座封孔 心轴
密封胶皮
剪切销钉
4.6 “SC-1R”顶部封隔器
反扣顶部接头 心轴
常用防砂工艺及选井条件
二、化学防砂技术
1、水带干灰砂防砂技术（水防） 2、树脂涂敷砂防砂技术（涂防） 3、高分子聚合物抑砂技术（固砂） 4、HY化学防砂技术
1、水带干灰砂防砂技术（水防）
原理：以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例在地面搅拌均匀，用 携砂液携至井下挤入套管外已出砂地层，凝固后形成具有一定强度和渗透性的 人工井壁，防止地层出砂。
绕丝筛管
充填砾石 绕丝筛管
充填前后砾石渗透率之比
充填砾石及筛管尺寸选择
1
0.8
砾石绝对
0.6 渗透率太 理
低
0.4
想 的 粒
径
0.2
比
地层砂侵导致 充填体渗透率 急剧下降
地层砂可以 自由通过
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
砾石与地层砂粒度中值之比
砾石的质量要求：
超大或过小尺寸的颗粒含量不得超过砾石 总质量的2%； 砾石的圆、球度不低于0.6； 在标准土酸中的酸溶度小于1%； 砾石试样水浊度不大于50度； 显微镜观察不能发现两个或两个以上的颗 粒结晶快； 抗破碎试验产生的细颗粒砂质量应符合要 求。
3、生产压差过大导致作用在涂料砂层的剪切应力大而破坏人工井壁，因 此对于涂防井在后期的生产中必须严格控制压差生产。
3、高分子聚合物抑砂（简称抑砂或固砂）技术
A、抑砂机理
水介质中的粘土和砂岩表面均带负电 荷，阳离子聚丙烯酰胺通过其聚合物长 链上的阳离子与砂岩和粘土颗粒带负电 荷的表面相互作用，长链聚合物可以与 多个粘土或粉砂颗粒相互作用而把它们 连接在一起，使颗粒间引力增加，从而 起到很好的砂岩稳定作用。
高分子聚合物分子链 大、小颗粒地层砂
高分子聚合物抑砂示意图
防砂工艺概序
技术总结——防砂工艺概述一、油、气井出砂危害油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。
如果砂害得不到治理，油、气井出砂会越来越严重，致使出砂油、气井不能有效的开发。
出砂的危害主要表现在以下三个方面：1.减产或停产作业2.地面和井下设备磨蚀3.套管损坏、油井报废二、油、气井出砂机理地层出砂没有明显的深度界限，一般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。
地层强度决定于地层胶结物的胶结力、圈闭内流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。
地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推拽力，还有地层空隙压力和生产压差形成的作用力。
由此可见，地层出砂是又多种因素决定的。
主要可以分为先天原因和开发原因。
1.先天性原因先天性原因是指砂岩地层的地质条件，也就是砂岩地层含有胶结矿物数量的多少、类型的不同和分布规律的差异，再加上地质年代的因素，就形成了砂岩油、气藏不同的胶结强度。
一般来说，胶结矿物数量多，类型好，分布均匀，地质年代早，砂岩油、气藏的胶结强度就大，反之就小。
2.开发因素人为的开发因素造成油、气井出砂。
这些因素有的可以避免，有的不可能避免。
不恰当的开采速度以及采油速度的突然变化，落后的开采技术，低质量和频繁的修井作业，设计不良的酸化作业和不科学的生产管理等造成油气井出砂，这些都应当尽可能避免。
随着油、气田开发期延续，油、气层压力自然下降，储层砂岩体承载砂砾的负荷逐渐增加，致使砂砾间的应力平衡破坏，胶结破坏，造成地层出砂，这种出砂不可避免。
三、防砂方法分类传统的防砂方法主要有以下几种：1.砂拱防砂2.机械防砂3.化学防砂4.焦化防砂目前我们渤海地区采用的主要是机械防砂。
机械防砂一般分为两类，一类是下入预充填防砂管柱挡砂。
这种防砂方法简便易行，但效果差，寿命短。
原因是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柱后再进行充填，充填材料一般是砾石。
这种防砂方法能有效的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。
常用防砂工艺讲座
常用防砂工艺讲座CATALOGUE目录•防砂工艺简介•砾石层防砂工艺•复合防砂工艺•水泥砂浆防砂工艺•选择合适的防砂工艺•防砂工艺案例分享定义防砂工艺是指通过一定的技术手段，防止地下砂石流入井筒或管道内，以保证采油、采气、供水等作业的正常进行。
分类根据不同的防砂原理和技术特点，防砂工艺可分为机械防砂、化学防砂、热力防砂和复合防砂等四种类型。
定义与分类复合防砂综合利用上述两种或多种防砂方法，以达到更好的防砂效果。
常见的复合防砂方法有机械-化学复合防砂、机械-热力复合防砂等。
工作原理机械防砂利用机械装置或材料阻挡、固定砂粒，防止其流动或进入井筒。
常见的机械防砂方法有滤砂管、割缝筛管、绕丝筛管等。
化学防砂利用化学剂或树脂等材料与地层砂粘合，形成致密的挡砂层，以防止砂粒进入井筒。
化学防砂适用于渗透性较好的地层。
热力防砂通过加热或烧结地层，使地层中的砂粒固定或烧结成一体，防止其流动或进入井筒。
热力防砂适用于深层高温地层。
应用范围油、气、水等管道的防砂；水库、堤坝等水利工程的防渗、防漏及加固处理；其他需要进行防砂处理的作业。
建筑地基加固及地下工程的防水渗漏处理；油田、气田、水井等采收作业的防砂；工艺原理砾石层防砂工艺是通过在油井周围铺设一层或多层砾石，以阻挡地层中的砂粒进入井筒中，从而防止砂堵和增产。
砾石层能够有效地过滤流经它的流体，留下大颗粒的砂粒，而让小颗粒的油、气和水通过。
在油井生产过程中，砾石层能够维持地层的稳定，提高采收率，延长油井寿命。
砾石层防砂施工流程包括以下步骤1. 准备工作：清理施工现场，准备所需设备和材料。
2. 下入套管：将带有筛管的套管下入到井筒中，以作为过滤层的基础。
施工流程施工流程4. 填充粘性物质在砾石层上方填充粘性物质，以保护砾石层不受流体冲刷和侵蚀。
5. 安装封隔器在套管顶部安装封隔器，以隔离油层和上部流体。
3. 填充砾石将筛选好的砾石填充到套管中，形成过滤层。
6. 压井测试进行压井测试以确保砾石层能够有效地过滤流体。
分层防砂工艺技术
分层防砂工艺技术分层防砂工艺技术是一种用于控制河流、河口、港口等水域沉积物运移的技术。
它通过将河道或港口划分为多个层次，采取适当的工程措施，以减少沉积物的运动和沉积，提高水体的通行能力和水动力条件，从而达到防止砂淤、保持航道畅通的目的。
在分层防砂工艺技术中，常用的措施包括河道或港口的疏浚和导流、沉沙池的建设和维护、河床和岸坡的整治等。
下面将从这些方面分别进行介绍。
疏浚和导流是分层防砂的重要手段之一。
通过对河道或港口进行疏浚，可以清除堆积在河底或港池中的沉积物，增加水体的通行能力。
同时，在疏浚的过程中，可以采取导流措施，将沉积物引导到特定的区域，避免其再次堆积在航道或港口中。
导流可以通过设置引导堤、建设导流渠道等方式来实现。
沉沙池的建设和维护也是分层防砂的重要措施之一。
沉沙池是一种专门用于沉积物沉淀和储存的设施，可以有效地减少沉积物的运动和沉积。
在河道或港口的适当位置建设沉沙池，可以将大部分的沉积物截留在其中，保持航道或港口的畅通。
同时，定期清理和维护沉沙池，将沉积物进行处理，有利于保持其功能的正常运行。
对河床和岸坡进行整治也是分层防砂的重要措施之一。
河床和岸坡是河流或港口中沉积物易于积聚的地方，对其进行整治可以减少沉积物的运动和沉积。
河床整治可以采取加固河床、疏通河道等方式，增加水流的流速和冲刷力，防止沉积物的堆积。
岸坡整治可以采取加固岸坡、修建护岸等方式，减少因河岸坍塌而导致的沉积物输入。
分层防砂工艺技术是一种有效控制沉积物运移的技术。
通过疏浚和导流、沉沙池的建设和维护、河床和岸坡的整治等措施，可以减少沉积物的运动和沉积，提高水体的通行能力和水动力条件，保持航道或港口的畅通。
这些措施需要在工程实践中根据具体情况进行合理选择和应用，并定期进行维护和管理，以确保其长期有效性。
分层防砂工艺技术的应用将为河流、河口、港口等水域的可持续发展提供重要支持。
关于防砂技术
关于防砂技术一、油井出砂机理1.地层应力超过地层岩石强度时造成出砂；2.地层胶结物类型和含量以及成岩作用与出砂有关；3.地层疏松，孔隙度＞20% ，声波时差＞295m/s 造成出砂；4.长期注水开发油田，高含水和特高含水时会出砂，粘土膨胀，防膨不利；5.出砂与流速成正比，出砂与生产压差成正比。
压裂防砂的目的就是克服流速和生产压差的作用。
二、防砂方法分类（一）机械防砂（二）化学防砂（三）砂拱防砂（四）压裂防砂（一）机械防砂1. 仅下入防砂用的滤砂管柱，如割缝衬管，绕丝筛管等双层预充填筛管优点：工艺简单、成本低树脂砂粒滤砂管金属棉纤维滤砂管缺点：有效期短，只适应中、粗砂多孔陶瓷滤砂管2. 下入绕丝筛管后，再填充高渗砾石于筛管和井壁之间适用于细、中、粗砂岩。
可用于直井、定向井、热采井。
缺点是流阻增加。
（二）化学防砂向套管外地层挤入化学剂或化学剂与砂浆的混合物，达到填充固结地层的目的。
a.胶固地层：直接向地层挤入固砂剂b.人工井壁：将树脂砂浆液、预涂层砾石、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化水泥等挤入井眼、周围地层中，起到防砂目的。
（树脂易老化）。
（三）砂拱防砂封隔器套外填砂（四）压裂防砂通过压裂，使预包砂进入裂缝，并镶嵌住岩石壁，使出砂挡在外部到成砂拱或砂桥，起到防砂作用。
主要防砂方法对比三、防砂效果评价1.含砂量：石油行业规定井口含砂量必须＜0.03%；2.产能损失：防前产液量Q1和防砂后产液量Q2，损失量5-20%有效；3.有效期长：砾石充填有效期可达5-8年。
管内砾石充填防砂原理（一）管内砾石防砂工艺优点：防砂强度高，成功率达90%；有效期可达8-10年；适应范围广，除细粉砂均适用。
选井条件：不宜用于粉细砂岩d＜0.07mm。
套管直径5in 的小井眼施工困难。
注水井不适合。
在进行砾石充填之前，一是为消除污染进行井壁周围的酸化处理；二是为防止粘土膨胀形成颗粒运移，进行防膨处理，特别是粘土矿物＞5%的地层。
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• ㈢循环充填防砂工作原理
• 割缝管循环充填防砂工艺的原理是用油 管带着割缝管和充填封隔器下入井内， 割缝管对准生产层，投球蹩压打开座封 循环充填工具，地面用泵车将砾石与携 砂液搅拌均，通过油管打入井内，砂子 充填于割缝管与套管的环形空间，地层 砂子被砾石与割逢管两道屏障阻挡，不 能注流入井筒，从而起到防砂的目的。
对接工具 铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
• ㈢防砂原理
• 割缝管砾石充填防砂的原理，是用油管 将割缝管送到井下对准生产目的层，由 油管正蹩压油管与割缝管从丢手处分开， 在地面用高压防砂车组将砾石用携砂液 带入井筒并挤入地层并充填割缝管与套 管的环形空间，在地层与井筒形成两道 挡屏障，有效地防止地层砂子流入井筒， 并有改变地层渗流状况，所以此防砂工 艺有防砂增产的效果。
• ㈣主要技术参数（光盘） • ㈤防砂质量要求（同压防） • ㈥防砂监督要点（同压防）
• 三、CS-1新型固结剂防砂工艺 • ㈠施工步骤 • 1、冲砂至防砂目的层底管以下20m±。 • 2、通进、刮削至砂面冲洗炮眼、洗井干
净。
• 3、 对油管、套管试漏（带封）。 • 4、 完成挤砂施工管柱，笔尖至油层顶界
砂面
• ㈢CS-1防砂工作原理：
• CS-1新型固结剂是一种地面预制好的新 型无机防砂颗粒材料，是一种粒度均匀， 不粘连的松散人造砂粒。施工时，用水 基携砂液将CS-1用结剂携带至油水井出 砂层位充填饱满，在地层条件下，利用 CS-1固结剂颗粒，本身与水基携砂液相 互作用，形成是有一定强度和良好渗透 性的人工井壁，防止地层出砂。
防砂工艺介绍
目前油田防砂工艺较多，可分为机械防砂、 人工井壁防砂两大类：
人工井壁防分为：化学防砂和颗粒防砂
化学防砂：树脂溶液类和水泥砂浆
颗粒防砂：高强级人工井壁（杏核树脂）、 塑料预包砂、复合淘粒、CS-1新型固结剂
机械防砂分为：水泥砂浆衬管、滤砂管、 双塑料预包填筛管、金属棉筛管、陶瓷衬 管、SWL筛管、割缝管砾石充填（压防）、 割缝管循环充填（一次完成）。
• ㈡防砂工序管柱示意图
下割缝管管柱示意图
生产层 非生产层
循环充填工具
信号筛管 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵 砂面
下割缝管填砂施工管柱示意图
生产层 非生产层
循环充填工具
信号筛管 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵 砂面
下割缝管填砂施工管柱示意图
生产层 非生产层
循环充填工具
信号筛管 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵 砂面
防砂完碾管柱示意图
生产层 非生产层
密封胶皮
信号筛管 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵 砂面
• ㈢循环充填防砂工作原理
• 割缝管循环充填防砂工艺的原理是用油 管带着割缝管和充填封隔器下入井内， 割缝管对准生产层，投球蹩压打开座封 循环充填工具，地面用泵车将砾石与携 砂液搅拌均，通过油管打入井内，砂子 充填于割缝管与套管的环形空间，地层 砂子被砾石与割逢管两道屏障阻挡，不 能注流入井筒，从而起到防砂的目的。
生产层 非生产层
丢手工具头
丝堵 反扣
铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
下割缝管高压填砂管柱示意图
生产层 非生产层
丢手工具 丝堵 反扣
铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
下皮碗后防砂管柱示意图
生产层 非生产层
皮碗
• ㈥防砂的监督要点：
• 1、检查井筒准备工作（通井、刮削、试 漏、砂面深度等）符合设计要求。
• 2、检查防砂管柱记录，核对准确下井管 柱深度及工具连接符合设计要求。
• 3、 监督检查防砂用料（清洗剂、筛管、 割缝管、固结剂、携砂等），数量质量 符合设计要求。
• 4、监督防砂施工全过程。
• 5、 监督防砂管住，按限速要求，平衡下 至设计深度。
• 6、 监督钻塞深度符合设计要求。
• 二、割缝管循环充填防砂
割缝管循环充填防砂
• ㈠施工工序步骤 • 1、冲砂至防砂目的层底管以下10~20m。 • 2、通井、刮削至砂面，冲洗炮眼，洗井干净。 • 3、 对套管、油管试漏（带封）。 • 4、下割缝管带循环充填工具，将割缝管对准
目的层。 • 5、 洗井、投球正蹩压座封充填工具封隔器。 • 6、 循环填砂（3台泵车）。 • 7、 反循环洗井干净。 • 8、正转油管倒开反扣，起出防砂管柱。 • 9、 按生产要求下入完井管柱。
• ㈣主要技术参数（割缝管砾石见光盘）
• ㈤防砂的质量要求：
• 1、各种防砂用料的数量、质量符合防砂 工艺设计、质量要求。
• 2、施工挤入压力、排量、含砂比、挤入 量达到防砂工艺设计要求。
• 3、下入井内筛管、割缝管符合标准，无 损坏。
• 4、 防砂后，按防砂施工工艺设计要求时 间候凝，钻塞深度符合设计要求，钻塞 井段刮削彻底。
埋割缝管丢手的鱼顶，如果没有砂埋丢手鱼顶则填砂。
• 8、打捞丝堵，用对扣正转方法倒出丝堵。 • 9、压皮碗，蹩掉，起出管柱。 • 10、按生产要求下入完井。
• ㈡工艺过程示意图
下割缝管管柱示意图
生产层 非生产层
丢手工具
铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
下割缝管丢手后管柱示意图
15~20m。 • 5、 挤固结剂，施工试挤加砂、顶替。 • 6、 关井侯凝48h以上。 • 7、探砂面、钻塞、洗井干净。
㈡施工过程示意图
生产层 非生产层
笔尖 砂面
挤固结剂过程示意图
生产层 非生产层
笔尖 砂面
生产层 非生产层
笔尖 防砂后砂塞面
砂面
钻塞过程示意图
生产层 非生产层
钻头 防砂后砂塞面
• 一、 砾石充填防砂工艺： • ㈠施工步骤： • 1、冲填砂至防砂目的层底界以下7~10M。如果目的
层位深）。 • 3、对套管、油管验漏（带封）。 • 4、下割缝管对准油层，割缝管长度比油层厚度长
3~4M。 • 5、正打压蹩掉割缝管。 • 6、用压裂防砂车组，高压填砂（顶替、反洗井）。 • 7、沉砂3~4M小时后探砂面，冲（填）砂，砂面要求