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
适用范围
适用范围：
采出程度低，原始渗透率高，渗透性能好，日产液量大于20m3； 有注水井补充地层能量，液面高、波动不大； 地层出砂不严重或防砂后仍出少量粒径最好小于0.1mm细粉砂。
该工艺只能抑制细粉砂和细小颗粒的运移，对出砂量小或不严重的井较 适用,防砂程度较低。
一、绕丝筛管砾石充填防砂技术 原理：利用选定缝隙尺寸的绕丝筛管
下入油井正对出砂油层，然后在绕丝筛管周 围填入一定粒度的砾石，形成一个二级拦截 过滤体系，较细的地层砂在充填砾石面上被 阻留，而砾石本身比筛缝大又被阻隔在筛管 周围，以保证让流体流过而阻挡地层砂进入 井中，使油井既能获得产能又可控制出砂。
a、构造应力孔 1、的隙含影式油响胶饱结和＞度孔越隙高-，接胶触结式越胶好结。＞接触式胶结
2、原油粘度越高，越易出砂（a、粘度高，
b、颗粒胶结毛 1、强细压度管降过力大小导，致胶岩结石强颗度粒负弱荷。大b，、形粘成度剪高切，破作坏。用
在 2、岩压石降引颗起粒脱上气的导拖致曳原油力粘大度增大
c、流体性质3用1、、力压含增降水大需上，要升更放导易大致出生毛砂产细。压管差力，下作降用，在地岩层石强上度的降拉低伸作
2、树脂涂敷砂防砂技术（涂防）
原理：在一定粒径的石英砂表面通过物 理化学方法均匀涂敷一层树脂，在常温 下经过干燥、碾压、过筛等生产过程， 成为不发生粘连的稳定颗粒。树脂涂敷 砂通过携砂液挤入地层，在地层温度、 压力及催化剂等条件作用下，涂料砂外 表面的树脂发生软化，使接触的颗粒相 互粘结，并逐渐固化，形成具有一定强 度和良好渗透性的人工井壁，从而起到 防砂作用。
适应性： 1、适用于每米油层出砂量＞50L的油、水井早期和中后期防砂，对新射 开油层必须先进行吐砂后再防砂； 2、油层温度高于50℃； 3、射孔井段小于40m，层厚小于25m，且射开层中无泥岩夹层，层间差异 越小越好（大多数文献推荐处理井段不超过20m）； 4、沉砂口袋不小于10m。
现场施工
涂料砂防砂示意图
2、不适用于高压井。压力及产量太高时，高速液流冲刷作用容易使砾石破碎，产生 层产生粉细砂，堵塞通道，降低产量。
3、套管直径小于5in的小井眼施工困难，应慎用或不用。 4、对于多层系油藏，若要经常调层开采的油井应慎用。 5、进行火烧油层开采的特稠油油藏不适合。 除了以上条件外，绝大部分油气井和地层有适宜采用砾石充填防砂技术。
2、胶结物被水溶解
a、地层压降31筒、、及内注高砾生水温石产对高充地压压填层蒸差带的汽被对冲将破刷环出坏作空砂；用充放的加填喷剧砂影时出挤响大砂入量地地层层或砂溶回蚀吐，从井 b、流速对出绕2、砂丝热管的采导影采致油响出速砂度。高，导致近井地带地层压降大， c、含水上升或注水对出砂的影响
d、蒸汽吞吐对出砂的影响
常用防砂工艺及选井条件
出砂的危害
a、减产或停产作业 油井出砂最容易造成砂埋油层、砂堵油管、地面管汇和贮油罐积砂。
b、地面和井下设备磨蚀 由于油井产出流体中含有地层砂，主要成分是SiO2，硬度高，能使抽油泵阀
座磨损而不密封、阀球点蚀、柱塞和泵缸拉伤、地面闸门失灵、输油泵叶轮严 重冲蚀。 c、套管损坏、油井报废
2、施工过程
井筒处理 （刮管、通井、洗井） 下入管柱 试挤加砂 （砂比10%）
顶替 关井72h
冲钻
水带干灰砂防砂示意图
携砂液携带 水带干灰砂防砂Leabharlann 柱40-60m油层
人工井底
影响水防失效因素分析：
井底流动压差过大导致作用在挡砂屏障上的剪切应力过大，从而导致水 防形成的人工井壁被破坏。原因（井底压力波动，如压力突升突降等），因 此在日常管理中应注意控制水井井底压力变化。
射孔后各种填充物导致孔道堵塞，孔道压降是生产
e、日常管理压不差的当主导要致组压成部力分激（动80%）
a、射孔孔道应低填采流取速充大。物孔对道出、高砂密的度影射孔响方式降低流动阻力，降
b、射孔参数对出砂的影响
常用防砂工艺技术：
一、绕丝筛管砾石充填防砂技术 二、化学防砂技术 三、复合防砂技术 四、解堵类防砂技术 五、复杂结构井防砂技术 六、热采井防砂技术
树脂涂敷砂性能指标
表观 密度（g/cm3） 粒径（mm）
固结温度（℃） 抗折强度（MPa） 抗压强度（MPa） 涂覆率（%） 渗透率（μm2）
棕黄色或黄色 1.45± 0.02 0.4～0.8≥90%
45 ≥2.5 ≥5.0 ≥98.5 >20
防砂前
防砂后
涂防特点：防具有施工简单、解放井筒、保持地层原始渗透率的特点， 尤其适用于早期低含水、含气少的井，对防细粉砂井效果好于绕防。
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的地层坍塌。套管坍塌部位由于受力失去平衡产 生变形或损坏。严重时会导致油井报废。
防砂是保障出砂油田正常生产必须的措施！
1、出砂的机理
一般油层的出砂可分为充填砂和骨架砂，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砂粒发生移动，油井开始出砂，随着流速的增加、油井受 力发生变化，油井出砂量增加，当流体的流速和生产压差达到某一定值时，油井发生 剪切破坏，造成岩石结构损坏，使骨架砂变为自由砂，被流体带动着移动，引起油井 大量出砂。
适用范围： 适用于已出砂的油、水井防砂； 适用于多油层、高含水油井防砂； 适用于防砂井段在50m以内的油、水井防砂； 适用于低压油、水井后期防砂。
缺点： 造成的堵塞较为严重，对单层产量的制约可达50%，目前主要用于水井防砂。
1、用料设计
A、配方：油井水泥：石英砂=1：（1.5～2.5） （重量比，根据地层情况而定） B、用量：每米射孔井段按2t设计。
A、剪切破坏机理
上覆岩层压力由孔隙压力与骨架应 力共同平衡。随开采进行，油藏压力逐 渐降低，施加在岩石骨架上的压力越来 越大，当该力超过岩石的抗剪切应力， 岩石就会被剪切破坏。
剪切破坏的主要因素是油藏压力的衰减或生产压差过大，如果油藏能量得不到及时补充或注 水效果差或生产压差超过岩石强度，都会造成地层的应力平衡失稳，形成剪切破坏。
两种机理同时作用并相互影响,剪切引起地层破坏后，地层颗粒更容易在产液拖曳力 作用下发生运移。
2、影响出砂的因素 自然因素 （1）地质因素
（2）开采因素 人为因素
（3）完井因素
断层附近和构造顶部区域原构造应力最大， 是地层强度最弱的部位，局部内部骨架已经 被 地破 层坏 埋， 藏越是深最，容压易实也作是用出越砂强最，严胶重结的强地度区越。 高，越不易出砂。
施工过程
（刮管、通井、洗井）
井筒处理
下入管柱
绕防管柱示意图
充填工具 扶正器 信号筛管
油层
生产筛管
冲管 丝堵 灰面
（解堵、粘土稳定处理）
地层预处理
洗井座封
加砂充填砾石
顶替压力至 12MPa
反洗井丢手
施工管柱设计
油层
充填工具 扶正器 信号筛管
工作原理：将砂浆从油管内泵入，到达充填工具经转换内管自皮碗 下方的转换孔流出，由于皮碗（朝下）的单向密封作用，迫使砂浆 沿筛管/套管环形空间下行，并在环形空间内逐渐堆积，而脱砂液 通过筛缝进入筛管，通过冲管返至充填工具内、外管之间的夹壁腔， 并 口 扶 充 信从 ， 正 填 号皮 完 器 到 筛碗 成 的 筛 管上 砾 作 管 的方 石 用 周 作旁 的 ： 围 用通 循 使 ， ：孔 环 防 形 向流 充 砂 成 地出 填 管 良 面进 。 柱 好 施入 在 的 工油 井 挡 人管 内 砂 员处 屏 提/套于障供管中。井环心下形位充空置填间，情，以况继使的续砾信上石号行均。至匀当井地充 填 光 筛 设 光 砂 下 使 生 筛砾 管 管 计 管 结 降 防 产 管石 段 全 要 的 束 ， 砂 筛 对堆 环 部 求 作 后 光 持 管 准积 形 被 ， 用 ， 管 续 ： 生到 空 砾 充 ： 砾 周 有 长 产生 间 石 填 在 石 围 效 度 层产 全 填 停 光 会 储 。 应 ，筛 部 满 止 管 发 备 此 超 获管 填 后 ， 与 生 的 外 过 得顶 满 ， 可 套 沉 砾 ， 射 筛压部 达 进 管 降 石 环 孔 管力， 到 行 的 、 可 空 井 的剧地 信 下 环 或 以 内 段 最增面 号 步 空 溶 补 的 上 大，充 筛 工 内 蚀 偿 较 、 利表填管序储导损多下用明压后。备致失的界率井力，一环砾储各。桶相压部空石备长1.内对力分砾，砾度0～砾稳开充石保石规1石定始填损证还格.5储，上砾失筛阻m2.，备直升石，管止6m以量到，，充不地、便已砾当因填裸层4.确达石信为高露流6保m到把号防度，体、 （ 6.包6m括（产热出采砂筛）管沿2.着8/4环.8空/6向.8上m窜）流。