(完整版)10、国内外防砂工艺技术现状及新进展
防砂工艺技术进展与攻关方向
当出砂指数B小于1.4X104MPa ，油井生产过程 中出砂量较大。
二、出砂机理及预测技术
出砂指数 104MPa
❖郑王庄油田郑363井Ng组出砂指数计算结果
郑 363出 砂 指 数 与 井 深 的 关 系 曲 线 (Ng)
•相渗透率变化：
含水饱和度上升，气相 渗透率急剧下降。
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
20
40
60
80 100
二、出砂机理及预测技术
❖水侵伤害：出砂严重
•水存在形态:
地层泥质含量高，毛细管 作用强，束缚水为主要存在形 式，并占据孔隙空间；
•高矿化度水: 分子极性强，岩石孔隙
❖ 试油及生产资料分析 ➢ 试采测试资料分析 ➢ 生产数据分析 ➢ 作业、检泵、冲砂情况分析
二、出砂机理及预测技术
❖砂蚀监测技术 原理：采用高精度砂蚀探头（金
属损耗量为纳米级10-9m）对油、气 井进行出砂监测。
二、出砂机理及预测技术
❖ 含砂监测仪器图
二、出砂机理及预测技术
安全阀1 自动控制阀1 计量罐 控制箱 压力表
3
2.5
2
1.5
1
储层平均出
0.5
砂指数1.3。
0
1187 1192 1197 1202 1207 1212 出砂严重
井深(米)
二、出砂机理及预测技术
出砂指数 104MPa
❖郑王庄油田郑364井S1段出砂指数计算结果
郑364井出砂指数与井深关系曲线
3
2.5
2
1.5
储层平均出
油气井防砂新技术
充填通道关闭。反洗井。
管柱结构图
工具筛管下入
座封封隔器
打开充填通道
酸洗充填防砂 上提管柱 关闭通道
完井
底部酸洗充填完井筛管示意图
底部充填服务器结构特点及原理
底部充填服务器
工具特点：该工具与其他防砂工具配套可以完成裸眼水平井、射孔 水平井、斜井、直井对地层进行挤压充填防砂、替浆及酸洗之功能， 具有结构简单、安全可靠、使用便利等特点
设计思路：在对井筒进行处理的基础上，在生产井段下入精密防 砂筛管，在筛管底部接底部充填防砂服务器，上部接RF-150水平 井悬挂丢手封隔器，座封，打开底部充填服务器，用大排量高砂 比携砂液，0.4-0.8mm石英砂将地层和井筒环空充填压实，形成 连续稳定高强度砂体，阻止地层砂向井筒运移，从而解决出砂问 题。
2）管柱结构
充填工具 安全工具 扶正器 热采绕丝筛管 丝堵 水 平 桥 封
3）工艺特点：
1)一趟管柱大排量地完成地层挤压与环空充 填防砂施工的所有工序； 2）采用了阻流辅助机构将地层及环空填满 填实； 3）确定了砾石不沉降地最小携砂液临界流 速。
4）应用状况： 目前已在清河面120－4平7、大港油田的西
min
对扣
66 8~10 3m3/ 18~20 50t 35 2-7/8 3t
min
对扣
六、滤砂管裸 眼完井技术
水平井裸眼开采技术在提高 油井产量和油田最终采收率 方面具有明显的技术优势， 已在我油田得到较多应用并 取得了较好的效果。
钻出水平井眼
油层
油层
下入完井管柱
7in套管 分级箍 管外封隔器
95/8“井眼 7"套管扣
32 <360 <120
100 195 98 3500
防砂工艺介绍
• 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：
油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平
油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平是指在油井开发过程中，通过采用机械防砂工艺技术和装备，有效地防止砂控问题的发生，并保障油井的正常生产。
随着油井开发技术的不断发展和深入应用，机械防砂工艺技术和装备也在不断进步和完善。
其发展水平可以从以下几个方面进行评估和说明：机械防砂工艺技术在油井开发中的应用越来越广泛。
机械防砂工艺技术主要包括防砂套管、防砂填充、防砂泥浆和防砂工艺等。
这些技术通过合理的设计和施工方式，可以减少地层砂屑的产生，并保持井筒的稳定性。
随着技术的推广和应用，机械防砂工艺在油井开发中的应用越来越广泛，并逐渐成为油井开发的标准工艺。
机械防砂装备的技术水平不断提高。
机械防砂装备包括各种钻井设备、防砂工具和检测设备等。
随着科技的进步和技术的创新，各种机械防砂装备的性能和功能不断提高，高效、智能化的装备得到广泛应用。
应用新型防砂工具，可以在井下实时监测井内砂层的情况，及时采取相应的防砂措施。
一些机械防砂装备也具备注入化学剂的功能，可以通过控制化学剂的浓度和注入速度，有效地解决注水中的颗粒物问题。
机械防砂工艺技术和装备的发展水平也受到人才水平的影响。
人才是推动技术创新和装备改进的重要因素。
随着油井开发的不断深入和技术的不断革新，对机械防砂工艺技术和装备方面的人才需求越来越大。
培养和引进高水平的机械防砂技术人才是非常重要的。
机械防砂工艺技术和装备的发展水平还与行业的投资力度和政策支持密切相关。
作为重要的油气资源产业，政府对油井开发的支持和投资将会推动机械防砂工艺技术和装备的发展，为行业的可持续发展提供保障。
机械防砂工艺技术与装备的发展水平在油井开发中起着至关重要的作用。
随着技术的不断进步和装备的不断升级，机械防砂工艺技术和装备在油井开发中的应用将会更加广泛和有效，为油井生产的安全和高效提供有力保障。
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。
I压裂充填防砂技术与应用现状
该方法主要利用弹性力学有限元模型，依据应力测量资料， 反演远场应力边界条件，进而计算出弹性应力场。它可以计算 出地应力的大小与方向。
一、压裂知识简介
压裂液：
压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为 前置液、携砂液和顶替液。
1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以 备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。
2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定 位置上去。在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。有造缝 及冷却地层的作用。
的滤失。 主要受三种因素的控制 ①压裂液的粘度 ②地层岩石及流体的压缩性 ③压裂液的造壁性。
一、压裂知识简介
支撑剂：
支撑剂在垂直裂缝中的运移沉降规律
（一）全悬浮型支撑剂分布 压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中
很少或没有支撑剂沉降，压裂液所到之处，皆有支撑剂，离井 轴越远，该处的支撑剂浓度越高，而井底附近则接近加砂浓度。 （二）沉降式支撑剂分布的矩形理论
为使地层破裂，必须使井底 压力高于井壁上的总应力及 岩石的抗张强度。
一、压裂知识简介
(1)形成垂直裂缝
条件：如果地层的破裂属于纯张力破坏，那么随井内注入压
力Piwf的不断增加，当Piwf达到或超过井壁附近地层的最小周向应
力及岩石水平方向的抗张强度σth时，在垂直于水平周向应力的
污染地
方向上产生垂直裂缝。
1）形成梯形砂堆 初期砂堆－携砂液进入裂缝后，滤失，砂浓度逐渐上升，当 浮力小于重力时，砂子逐渐下沉。在裂缝最下部运动的砂子， 首先沉积在裂缝底面上，形成砂堆。上部的砂子沉积下来，使 砂堆迅速加高，此时砂堆长度几乎不变。这个砂堆称为初期砂 堆，如下图所示。
防砂技术历史与新技术
防砂技术历史与新技术摘要：随着我国石油工业的高速发展，防砂技术的不断完善，日趋成熟，逐步形成了防砂综合配套技术体系，并在各大油田大规模工业应用，为原油产量持续稳定增长做出了重要贡献。
本文主要介绍了油水井的防砂技术：砂拱防砂，机械防砂，化学防砂，热力焦化防砂和一些新技术（新型滤砂管防砂技术）。
关键词：防砂新技术化学注入我国疏松砂岩油藏分布范围广，产量占重要的地位，油井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。
这种主要矛盾归结为两个方面，即地质条件和开采条件。
地质条件包括井壁附近岩石原始盈利遭到破换，从而引起采油过程中油层出砂，甚至井壁坍塌；岩石胶结状态不牢固；渗透率差等。
开采条件包括固井质量，射孔密度，油井工作制度等。
出砂的危害极大，主要表现为：砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产；出砂使地面和井下设备严重磨蚀，砂卡；冲砂检泵，地面清灌等维修工作量剧增；出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。
这些危险既提高了原油生产成本，又增加了油田开采难度。
因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的开采至关重要。
一、现状1.砂拱防砂砂拱防砂是指油气井射孔完成后不再下入任何机械防砂裴置或填充物，也不注入任何化学药剂的防砂方法。
其原理如同拱桥承载一样，许多砂粒在炮眼口处形成砂拱，具有一定的承载能力，挡住地层砂随液产出。
砂拱防砂成败的关键在于砂拱的稳定性。
要想保持砂拱的稳定性必须考虑两个关键问题：一是降低并稳定地层流体产出速度，二是保持或提高井筒周围地层径向应力。
一般来说，套管完井砂拱放啥要求小孔径和高孔密的炮眼。
小孔径有利于形成沙桥和提高砂桥的稳定性。
高孔密可以增大过流面积，降低地层流体的流速，使其控制在一定的临界范围之内而不致冲毁砂桥，这个临界值称为“临界流速”，但由于流速并不稳定，随着抽油机冲程和冲数的改变，流速在不断的变化，特别是使用大泵量无杆泵抽油，在炮眼里会造成十分严重的紊流，更容易使砂拱垮塌。
因此这种防砂技术在实际中受到了很大的限制。
防砂技术及应用
封隔高压一次充填防砂技术及应用摘要：管内外充填是当前砾石充填防砂技术的发展趋向，封隔高压一次充填正是这样的一种防砂技术。
介绍了高压充填技术原理、工具结构及工作原理、施工程序，阐述了排量、压力等主要参数设计方法，介绍了在Turkmenistan油田A层以及单层老井、多层大井段井、新井新层、斜井和粉细砂岩井的应用效果。
该技术防砂有效期长，施工简单，施工周期短，充填效果好，能避免二次充填对油层的污染，能起到一定的解堵作用，便于后期处理，经济效益显著，值得推广应用。
关键词：封隔；高压；砾石充填；防砂；油井出砂是石油开采遇到的重要问题之一，每年要花费大量的人力物力进行防治和研究。
出砂不仅会导致油井减产或停产及地面、井下设备腐蚀；甚至会使套管磨损、油井报废。
随着油田的持续开发，注水不断加强，单井产液量不断上升，老油井的防砂越来越困难。
粉细砂出砂油藏、稠油出砂油藏的开发，出砂斜井的增多又给防砂技术提出了新的课题。
目前胜利油田已发展了各式各样的防砂技术，最具代表性的有金属绕丝筛管砾石充填防砂、敷膜砂防砂、复合防砂等。
这些技术对疏松砂岩油藏的开发起到了重要的作用，但都有局限性。
绕丝筛管砾石充填防砂在砂粒较粗、分选较好的地层使用，成功率高、有效期长，但由于充填砾石厚度小，难以挡住粉细砂，且在生产、作业过程中，充填层易被破坏，丧失防砂功能；敷膜砂防砂由于胶结强度高、挡砂效果好、不占井筒空间而得到广泛应用，但敷膜砂充填形成的人工井壁，与出砂岩层胶结部位脆弱，易老化，不利于大泵提液，防砂有效期短；复合防砂是一种很好的防砂方法，但成本高，施工复杂，液量降幅大。
针对上述情况，胜利油田有限公司胜通新科技开发中心研制出一种封隔高压一次充填防砂技术，采用FS—115（150）封隔高压一次充填工具与割缝筛管配套，携砂液以大排量将砾石带到油气井产层管外空洞和筛管与套管的环形空间，经沉积、压实，形成高效能挡砂屏障，达到防止油层出砂目的。