油井防砂工艺综述
油井防砂工艺综述
摘要
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。我国疏松砂岩油藏分布范围较广、储量大、产量占有重要地位，油井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。因此，油井防砂技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的开采至关重要。尽管从机械到化学的各种防砂技术为开采易出砂油气藏提供了多种技术支持，然而任何有效的防砂措施都是与储层岩石及流体性质和油气井生产方式相联系的。
关键词：油层出砂防砂措施技术
1.油层出砂有关情况的说明
1.1出砂危害及出砂机理
1.1.1出砂危害
油井出砂是疏松砂岩油藏面临的重要问题之一。出砂的危害主要表现在以下三个方面：
（1）油井减产或停产：油井出砂，极易造成砂埋产层，油管砂堵及地面管汇和储缺积砂，从而被迫停产作业。冲洗被破埋的地层，清除油管砂堵，既费时又费工，问题还不能彻底解决，恢复生产不久，又需重新作 1 周而复始，出砂更趋严重，生产周期越来越短，造成大量躺井，使产量大减，作业成本巨增，经济损失严重。
（2）地面及井下设备加剧磨蚀：油、气流中携带的地层砂粒，其主要成分是SiO2，硬度高，流速大，容易造成井下泵阀点蚀、油管刺穿、柱塞拉坏、砂卡、地面阀门失灵。从而经常被迫关井作业，更换或维护设备，使产量下降，成本上升。
（3）套管损坏，油井报废：在长期严重的出砂在套管外形成巨大的空穴，内、外受力不平衡引起地层突发民生坍塌，轻则造成套管变形，重则套管被错断挤毁，修复很困难，使油井工程报废，损失惨重。其他危害还很多，在此不一一列举。所以必须立足先期、早期防治，以减少对油层胶结的破坏，为正常生产或后期防砂创造条件。
1.1.2出砂定义机理及影响因素
油气井出砂是指油井或气井在生产过程中，由于地质条件、开采方式以及措施作业等各种综合因素，井底附近地层的岩石结构发生发生变化，导致地层离散砂或脱落砂被地层产出流体携带进入井筒或地面，从而对油气井正常生产造成一系列不利影响的过程或现象。
地层是否出砂取决于颗粒的胶结程度———地层强度。一般说来，地层应力超过过地层强度就可能出砂。地层应力包括构造应力、上覆压力、流体对颗粒的摩擦力、生产压差的拖曳力等。而地层强度由颗粒的胶结类型、胶结物含量、孔隙内流体内聚力、颗粒之间的摩擦力来决定。可见，出砂影响因素很多，主要分为两大类：
（1）先天因素：指砂岩地层的地质条件，如胶结物含量及分布，胶结类型，成岩压实作用，地质年代等。一般说，胶结物含量高，分布均匀，地质年代早，埋藏深，成岩强度就高，越不易出砂，反之亦然。
（2）开发因素：有的可以避免，有的则不可避免，大体归纳如下：
①采液速度突然发生变化或采油速度过高；
②低质量（指对地层伤害严重）和频繁的修井作业；
③不合理的生产及作业措施造成油层伤害；
④地层压力持续下降，油井含水上升；
⑤开发中、后期油井提液，加剧了对颗粒的冲刷，泥质胶结的地层防膨措施不当。
1.1.3出砂地层分类
根据出砂地层的特征、地层胶结强度及出砂表现，将出砂地层分为三类。
（1）流砂（Qucksand）地层：即未胶结地层。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。钻井时极易坍塌，取心收获率很低。投产后立即出砂并连续不断，出砂规律见图，井口含砂量相对稳定。
这类地层防砂技术难度很大，须采用特殊措施来阻止地层吐砂，并在地层中挤大量充填剂或固结剂，才能达到防砂目的，保证油（气）井正常生产。
（2）部分胶结地层：这类地层含胶结物较少，胶结差，强度低，取心易破碎，但采取适当技术措施后，可顺利完成裸眼砾石充填防砂。此类地层若不防砂、油井投产后出砂规律见图，表现为含砂量波动变化大。
（3）脆性砂地层：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带走，出砂规律呈周期性变化。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），如此周而复始地循环。此类地层先期裸眼砾石充填防砂成功率往往很高。
2.国内外油田防砂技术现状
疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。目前国外在油气井防砂方面主要以机械防砂为主，约占防砂作业的90%，随着油田的进一步开发，现在又相继研究开发各类型的滤砂管、可膨胀性割缝筛管和压裂防砂、过油管防砂等防砂工艺技术。化学防砂六十年代在美国墨西哥湾地区曾占据防砂作业的主导地位，但由于机械防砂的完善和发展，其主导地位逐渐被取代。进入九十年代后，性能较好的固砂剂不断出现，化学防砂的前景又趋看好。
国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史，辽河油田、胜利油田、大港油田在油气井防砂方面也作了大量的工作，丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。目前已形成机械防砂工艺、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。其中辽河油田防砂中心，研制开发了复合射孔防砂技术，为国际领先水平。随着辽河油田稠油开发比重的增加，辽河油田的出砂情况变得越来越复杂，防砂治理工作难度也越来越大，辽河油田结合油井出砂特点，开展了防砂基础理论及试验研究，主要包括：出砂机理分析、防砂数据库和出砂预测软件的建立、防砂机具性能评价研究。先后研制开发了机械、化学、复合型防砂工艺技术近20项，主要有TBS筛管防砂技术、MC-Ⅰ组合式筛管防砂技术、塑料筛管防砂技术、激光割缝筛管高压砾石充填深部防砂技术、压裂防砂技术、复合射孔防砂技术、焦碳人工井壁防砂技术、泡沫树脂液防砂技术、乳液树脂固砂技术、桃壳人工井壁防砂技术、高温固砂技术、携砂采液技术、低压井冲砂技术。
3. 防砂方法及其主要技术特点
3.1防砂的有关介绍
防砂，又称控砂，是指对出砂的油气井采取合理的开采机制，或直接采取机械、化学等方法阻止地层产出砂进入井筒，或人工加强井筒附近地层岩石的固结程度，从而达到控制地层出砂目的的一系列措施。
3.2机械防砂
机械防砂可以分为两类：一类是下入的防砂管柱挡砂，如割缝衬管、绕丝筛管、胶结滤砂管、双层或多层筛管等。这类方法工艺简单，具有一定的防砂效果，但由于防砂管柱的缝隙或孔隙易被油层细砂所堵塞，一般效果差、寿命短。
另一类是下入防砂管柱加充填物，充填物的种类很多，如砾石、果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。这种防砂方法能有效地将油层砂限制在油层中，并使油层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。机械防砂对油层的适应能力强、成功率高、成本低，目前应用十分广泛。
3.3化学防砂
化学防砂大致可以分为三类：一是人工胶结砂层，人工胶结砂层防砂方法是指从地面向油层液体胶结剂及增孔剂，让后使胶结剂固化，在油气层层面附近形成具有一定胶结强度及渗透性的胶结砂层，达到防砂目的的方法，目前已使用的方法主要有酚醛树脂溶液剂酚醛溶液地下合成等方法；
二是人工井壁，人工井壁防砂方法通常是指从地面将支护剂和未固化的胶结剂按一定比例拌和均匀，用液体携至井下挤入油层出砂部位，在套管外形成具有一定强度和渗透性的壁面，可阻止油层砂粒流入井内而又不影响油井生产的工艺措施，如水泥砂浆、树脂核桃壳、树脂砂浆、预涂层砾石人工井壁等；
三是其它化学固砂法，这类方法制约条件较多，使用不广泛。
化学防砂方法适用于渗透率相对均匀的薄层段，在粉细砂岩油层中的防砂效果优于机械防砂。但其对油层渗透率有一定的损害，成功率也不如机械防砂，还存在老化现象、相对成本较高等缺点，应用程度不如机械防砂。
3.4复合防砂
复合防砂是吸取机械防砂和化学防砂的成功经验，将两者优势结合起来相互补充，一方面通过化学防砂在近井地带形成一个有一定渗透率固结良好的屏障带，再利用机械防砂形成二次挡砂屏障，
复合防砂挡砂精度高、防砂效果好，要以阻挡0.07mm以上的粉细砂；可承受较高采液强度和较大生产压差；施工成功率高，防砂有效期长，平均有效期达3年以上；施工复杂，作业成本高，后期处理较难。适用于非均质性严重的细砂岩及粉细砂防砂；出砂特别严重的油、气、水井防砂；油、气、水井的中后期防砂；产液（气）量大，采液强度较高的油、气、水井防砂；薄层、夹层多的油气井防砂；常规井、热采井防砂。
复合防砂工艺技术在胜利、青海、大港油田获得了大面积推广，主要应用于粉细砂油气井和稠油热采井。特别是胜利孤东油田，复合防砂应用较为广泛。目前胜利海上埕岛油田CB22D-2井也进行了复合防砂施工，该井地层砂粒度中值0.09mm，防砂后生产效果良好。
4.目前防砂新进展
随着新材料新工艺的出现和防砂观念的发展，目前防砂发展趋势具有四个转变:即由单一防砂方法向复合防砂转变;由被动防砂向主动防砂转变;由后期防砂向先期防砂转变;由井筒留工具防砂向井筒不留工具防砂转变。这里介绍几种新型的防砂技术:。
4.1压裂充填防砂技术
它主要是针对中高渗透疏松砂岩油层防砂。随着这类油藏开发时间的延长，由于油层胶结物被长期冲刷溶蚀，油层胶结强度变低，加之油藏进入开发中后期，
一般都要提高采油速度来实现稳产，采油速度加大致使油层出砂加剧。为了兼顾防砂和增产双重目的而将压裂与砾石充填防砂两者结合在一起。
原理：通过人工压裂在油层内形成短而宽的高导流裂缝(脱砂压裂)，降低流动阻力，从而增加产能，另外在井底形成双线形性流模式，降低流体的流速和携砂能力，减缓出砂。裂缝内砾石充填支撑带又具有多级分选过滤功能的人工井壁的作用。这种防砂技术实现了挡砂、滤砂、增加产能的目的。
这种砾石充填防砂有两种方法，一是随压裂施工同地层尾追涂层砾石;二是可以采取套管内砾石充填工艺。
压裂充填防砂工艺技术特点
1、实现地层填砂与管内环空填砂一体化，达到防砂施工的最佳效果。
2、地层填砂和管内环空填砂在高压下一次性形成，砂体分布连续、稳定、充实，且防砂半径大，不但提高了防砂效果，而且能够延长防砂有效期。
3、压裂一次充填对油气层具有压裂解堵作用，能够压开油气层或疏通堵塞的油气层，达到提高地层渗透率之目的,从而改善油气井供液、供气能力，提高油气井产量。
4、地层填砂和绕丝管外环空充填一次性形成，两道工序合二为一,大大缩短了占井周期，降低防砂施工成本。
5、压裂一次充填施工结束，工具倒扣丢手，实现了生产管柱与防砂管柱的分离。
适用范围：套管完好及套管变形不严重（防砂管柱可以按设计要求下到位）的各种类型的出砂井；粉细砂井、出泥井的压裂防砂治理；低渗透油藏并有一定井控储量的油气井；因遭严重污染而低产的油气井；适合早期、中期、后期各个时期的防砂。
4.2纤维复合防砂技术
它是近年来国外最新发展起来效果较好的一种新型防砂技术，采取将纤维复合体挤入井筒附近地层，由于纤维柔软，不易流动，纤维复合体将在套管外形成环形过滤带，达到类似充填筛管防粗砂同样的效果。
其优势是井筒不留工具、挡砂能力强、有效期长，并且能增加产能，特别是对防细粉砂效果好，也可防治小于0.03mm为粉尘。
其机理一方面软纤维稳砂机理:带有支链、具有正电性的软纤维，带正电支链吸附细粉砂。使之成为细粉砂的结合体，使细粉砂的临界流速增大。
另一方面硬纤维挡砂机理:通过特制的硬纤维一般为弯曲、卷曲、螺旋型，互相勾结形成稳定的三维网状结构，将砂粒束缚于其中，形成较为牢固的过滤体，达到类似充填筛管同样的效果。
纤维复合体能够解除储层原有的损害，将径向流变为拟线性流，改善油气的流动条件;减小近井压力梯度和解除近井地带污阻压降，从而达到增产与防砂的双重目的。技术关键是纤维材质的优选和注入纤维长短、粗细、注入浓度的确定。
4.3射孔-充填一体化防砂技术
将射孔总成和砾石充填有机结合，用一趟管柱下入井内油层段，射孔后进行砾石充填或压裂充填施工。特点是简化施工过程，缩短作业时间，减少对地层伤害。这种技术对水平井防砂也具有一定优势。
4.4防排结合的治砂技术
随着人们防砂理念的更新，石油界对防砂的观念发生了很大变化，防砂已经由过去的单纯防砂向排砂、防排结合方面发展。
对于出砂井，地层所出的砂分为游离砂和地层骨架砂，现在认为地层产出游离砂并不可怕，它反而能起到疏通地层孔隙、喉道作用，对提高油井产能有利。真正要防的是地层骨架砂的产生，因为一旦地层出骨架砂，就可能导致地层坍塌，使油层一方面造成堵塞和渗透性降低，另一方面使地层强度减小，致使井套变和报废。因此有效的防砂和合理的排砂的技术思路被提出来。特别是20世纪90年代以来，随着稠油油藏应用出砂冷采技术的成功，使防排砂技术逐步发展起来，并广泛应用。
借鉴稠油油藏应用经验，稀油油藏也应用了此项技术，主要是选取排量与地层供液能力相匹配的螺杆泵排砂生产，因螺杆泵具有耐砂磨、运行平稳、携砂能力强的优势。螺杆泵排砂生产对于地层出细粉砂的油藏意义更大，因为这类油藏的油井采取机械防砂时易管柱造成堵塞，而采取化学防砂时如何有效地控制渗透率降低又很难。国内稀油出砂油藏应用的成功典范是新北油田，该油田自1995年以来试验应用螺仟泵排砂生产，并且逐步与其它各类机械防砂和化学防砂技术有机的结合，形成了一套成熟的综合防排砂配套技术，取得了显著效果。
5总结
（1）防砂技术直接影响油气井的质量和开采效果，同时还关系到油气井的寿命；防砂工具不断创新及其配套工艺的成熟，推动了防砂技术向更科学、更经济的方向发展。
（2）经过几十年的发展，我国油井防砂技术不断地引进、消化、吸收、自主创新，已经由单一方式发展到适合各种油藏条件和井型的多种多样的防砂方式与工艺，形成了一系列具有鲜明特色的防砂完井技术体系。
（3）随着油气田勘探开发的进一步深入，地质油藏条件和井况越来越复杂，这就对防砂工艺与工具的持续改革与创新提出了新的要求与挑战。
（4）在引进国外先进防砂技术的同时，国内石油人已经积累了非常丰富的经
验，部分工艺与工具已经实现了本土化，为实现防砂工艺与工具的国产化储备了技术力量。目前，完全有条件研制出具有自主知识产权的防砂完井工具和工艺技术，以推动防砂技术的进一步发展，为我国石油事业的飞跃发展做出新的贡献。
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油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介
油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介 防砂筛管是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井组不射孔开发问题而研发的产品。我公司现有激光割缝防砂筛管、打孔筛管、金属棉防砂筛管、TBS防砂筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管以及弹性防砂筛管等各种规格型号的产品，并已批量应用于全国各油田的防砂井和水平井生产中。与目前国内外水平井使用的完井方式相比，各油田水平井产要是以筛管、打孔衬管、射孔三种完井方式为主。由于绝大多数水平井是砂岩油藏和稠油油藏，稠油防砂问题是水平井开发的主要矛盾之一，因此以筛管完井占主导地 位。 用于防砂完井防砂的筛管主要有 金属棉筛管、TBS筛管割缝筛管、弹性筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管 筛管防砂完井的发展历程及性能评价 1、1996年以前 防砂完井技术试验阶段，主要以金属棉筛管完井防砂为主。 金属棉筛管防砂完井后井眼尺寸小，不利于注汽热采、采油生产和后期作业。防砂材料强度不足、不均匀，容易堵塞和损坏（击穿）。 2、1996～2002年间 开发并应用了TBS筛管。TBS筛管是以打孔套管为基管，将金属纤维过滤单元烧结在基管上，单层管结构，内径大，可防细砂，解决了金属棉筛管内径小、堵塞和强度低的问题。 TBS筛管存在问题：过滤单元易脱落、加工工艺性差。 3、2002年以后 由于机械加工工艺的进步，割缝筛管加工成本降低，近几年来在辽河油田应用的最多，主要适用于粗砂、分选性好的油藏。
存在问题：不能防止细砂，缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。 4、2005年以后 割缝筛管防砂完井技术推广应用阶段和弹性筛管现场试验阶段 高强度弹性筛管进入现场，显示出明显的优势。 解决了TBS过滤单元脱落的问题，防砂材料采用弹性金属纤维，渗透性能好，抗堵塞性能高，扩大了防砂范围。截止到目前在辽河油田的水平井上应用了32井次。 目前水平井最主要的防砂完井筛管是弹性筛管和割缝筛管。 目前水平井筛管完井方式主要有两种： A、95/8″套管内悬挂7″筛管。 B、7″套管下接7″筛管，上部固井。
油井防砂工艺
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/db7301537.html, 油井防砂工艺 作者：崔浩 来源：《环球市场信息导报》2013年第02期 疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史，辽河油田在油气井防砂方面也作了大量的工作，丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。目前已形成机械防砂工艺、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。 各种防砂方法应用概况。辽河油田疏松砂岩油藏储量大、类型多、分布广、防砂工作量大，防砂井次呈上升趋势。随着含水的上升和采液强度的提高，出砂井数越来越多，如何应用更先进的防砂工艺技术，提高防砂效果显得尤为重要。 各种防砂方法的比较。从统计结果分析，目前，在应用规模上，高压挤压砾石充填防砂工艺是2828井次，其次是复合防砂698井次和管内循环充填防砂687井次；对防砂效果来说，由于范围大，井数多，工作量大，大部分采油厂都未做这项工作，许多资料都是临时收集，其准确性及可信度较难把握，很难统计出准确的结果。 通过调研发现，辽河油田防砂工艺技术已实现了由单一的生产维护措施到防砂增产措施的转变；由单项工艺技术到配套集成技术系列的转变；工艺向油藏深入，不断提高工艺与油藏适应性的转变。通过数据统计分析及调研走访，发现了防砂工艺技术在应用实施、质量管理、监督监控、人员素质等方面存在着各种各样的问题。为了进一步提高辽河油田防砂工艺水平，最大程度提高中高渗透疏松砂岩油藏的采出程度，提高该类油藏油井的防砂免修期，降低油田的防砂作业成本，需建立完善的防砂市场监督管理体系，制定科学的技术规范，为辽河油田剩余油开发，挖潜上产，油气当量重上三千万提供有效的保障措施。 高含水油井。主要特点是油井采油强度高、生产压差增大，出砂加剧；注水开发使地层胶结物不断溶失，导致地层骨架破坏，出砂加剧，含水上升，影响油井生产；套变套损井逐年增多，据不完全统计，每年套损套变井按照正常生产井的20%速度递增。 海上油田。海上油田同时射开层数多、井段长、层间物性差异大，多年的高速强采使层间矛盾更加突出，单一的滤砂管防砂工艺和笼统的高压充填已不能满足海上提速提液的开发需求。 难动用区块稠油粉细砂岩油藏防砂难度大。稠油疏松砂岩区块，携砂力强，防砂注汽后，一方面放喷速度过快，易冲蚀挡砂屏障。另一方面粉细砂运移，导致油井产能迅速降低。
低压油井专用特殊旋转冲砂弯头
低压油井专用特殊旋转冲砂弯头 目前在石油开采中，出现部分低压漏失井，并且这些井中出砂严重，需要冲砂作业，但是常规冲砂工艺已经无法建立有效循环，通过多年的研究，完成了低压漏失井新型冲砂工艺技术，有效解决了影响油田长期发展的这一瓶颈技术难题，而低压油井专用特殊旋转冲砂弯头是该新型工艺中的关键装置，安装在双级冲砂管柱的最上端，作用是对主系统中介质分流成独立的两部分，并确保施工安全。 标签：旋转密封双级 0 引言 辽河油田开采已经进入中后期，油藏压力低，储层物性差，油层出砂严重，造成砂埋油层，影响油井的正常生产。由于地层压力低（只有1～2MPa）、漏失严重，目前油田公司有这类低压漏失井达3000多口（其中漏失严重的大约在1000口井以上），每年需冲砂作业的油井达2000多口，而目前常规的冲砂工艺或利用暂堵剂暂堵冲砂都无法在这类井中建立有效的循环，不仅冲不出井底的砂子，而且发生冲砂液全部漏入地层或砂卡，造成油藏污染及井下事故，严重制约着油井产量的提高，每年大约影响油井产量6万吨以上，因此低压漏失井冲砂问题已经成为油田公司在修井作业方面的主要技术难点。到目前为止还没有一种有效的办法能彻底解决该问题，我处科研人员，经过几年的调研、论证，并在理论计算和多次模拟试验的基础上研究成功一套低压漏失井自吸式连续冲砂工艺技术，能够解决该技术难题。 1 结构及工作原理 其中低压油井专用特殊旋转冲砂弯头是该工艺技术的关键部件。低压油井专用特殊旋转冲砂弯头接在双级管最上端，作用是对主系统中介质分流成独立的两部分，并确保施工人员安全。 目前修井作业冲砂用的井口接头一般为高压活动弯头，它的设计为单管，只能实现液体单进入或单流出，不能同时实现进出，因此不适应双级管冲砂工艺。该双级特殊冲砂接头是采用进出口为一体的可旋转双级接头的设计方案和思路，并配合双级整体管柱和反循环平行管喷射泵进行低压漏失井冲砂工艺的一种新产品。目的是通过研制出的双管回转式反循环冲砂接头有效把地面动力液输入到反循环平行管喷射泵和双级整体管柱所建立的循环通道中，使高压流体在通过喷嘴时喷射形成高速流体后，造成真空低压携带井底混砂液体，并顺利反排出井筒，实现低压漏失井的冲砂作业。 1.1 结构 低压油井专用特殊旋转冲砂弯头结构组成：该冲砂装置是采用双管回转式反循环方式，主要由冲砂连接管、压紧环、垫环、支撑壳体、三通锥形主体、弯管接头、特种Y形密封圈、O型密封圈、推力轴承等组成，如下图所示，上下的轴承使得该装置能够实现旋转，中部的特种Y形密封圈和O型密封圈能够达到静止密封和旋转密封的效果。 冲砂连接管是与出口管线连接，用于混砂液排出井筒；压紧环和垫环主要是对推力轴承限位，以及密封内外环空；推力轴承主要实现三通锥形主体可360度旋转，保证正常上卸丝扣；O型圈、特种密封圈实现腔体密封，最高压力30MPa；三通锥形主体是与进口管线相连接；冲砂支撑壳体主要与井内油管进行丝扣连
出砂基础知识
第一节概述 石油工业中，油井生产出砂(sand production)是个普遍性问题，而且油井生产出砂问题的研究十分困难，原因是： ①无法直接观测出砂过程。油田开发在地层深处进行，在地面无法直接观测； ②岩石力学性质(rock mechanical properties)复杂。地层岩石的力学性质可能在较大范围内变化，地层深部取心不但花费昂贵，而且也有一定的偶然性、局限性，如地层深部的含水率、温度和压力条件在地面上难以保持，而这些因素对地层岩石的力学性质有很大影响； ③储层条件复杂。随着生产的进行和各种增产措施的实施，使储层变得十分复杂，这也给研究出砂机理带来困难。 ④油井出砂影响因素多。油井出砂受许多复杂因素的影响，如；地质条件、岩石力学性质、生产参数等； 在一口井最终完成之前以及在其生产过程中，准确地预测其是否出砂是至关重要的，因为无论采取何种防砂(sand control)措施费用都会很高，所以不必要的采取防砂措施，不仅使生产费用增加，而且污染油气层，降低生产效率。 但是对那些因出砂而被放弃或不能继续开发的井，采取防砂措施又是使油井成为有开采价值的唯一方法。 第二节油井出砂的过程及危害 一、油井出砂的基本过程 地层砂可分为两种：充填（松散）砂和骨架砂(framework sand)。 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的砂粒发生移动，油井开始出砂，这类充填砂的流出是不可避免的，而且起到疏通地层孔隙通道的作用；反之，如果这些充填砂留在地层中，有可能堵塞地层孔隙，造成渗透率下降，产量降低。因此充填砂不是防治的对象。 当流速和生产压差达到某一数值时，岩石所受的应力达到或超过它的强度，造成岩石结构损坏，使骨架砂变成松散砂，被流体带走，引起油井大量出砂。防砂的主要对象就是骨架砂，上述情况是在生产过程中应尽量避免的。 根据以上情况可以把油井出砂过程分为两个阶段： 第一阶段是由骨架砂变成自由砂，这是导致出砂的必要条件； 对于出砂的该阶段来说，应力因素：如井眼压力(borehole pressure)、原地应力状态(in site stresses state)及岩石强度(rock strength)等是影响出砂的主要因素。 第二阶段是自由砂的运移。 要运移由于剪切破坏而形成的松散砂，液力因素是主要影响因素：如流速、渗透率(permeability)、粘度以及两相或三相流动的相对渗透率等的作用等。 生产过程中，只要满足以上两方面条件，油井就会出砂。 因此，对于具有一定胶结强度(cementation strength)的地层而言，要实现有效的防砂(sand control)，首先要防止地层发生破坏，即不让出砂的必要条件得到满足，这主要通过控制应力因素：如保持储层压力、减小生产压差(draw-down)等来实现。 但是，随着生产的进行，储层压力衰减，岩石强度降低都是必然要发生的，那么，岩石不可避免要发生破坏。这样，过程就由出砂的第一阶段过渡到第二阶段，这时主要通过控制流速来阻止自由砂的运移达到防砂(sand control)的目的，即控制产量（流速）。 同样，对于弱胶结和未胶结储层而言，出砂第一阶段的条件很容易满足，这样防砂(sand control)的关键在于不让出砂第二阶段所需要的条件得到满足，即可通过控制流速和生产压差来达到防砂的目的。 二、出砂的危害
国内外防砂技术现状与发展趋势
本科生毕业设计（论文） 论文题目：油井防砂工艺技术研究 学生姓名：××× 学号： 系别：石油工程系 专业年级： 指导教师：
目录 第一章绪论 .................... 错误！未定义书签。 1. 研究的目的和意义....................................................................................... 错误！未定义书签。 2. 国内外研究现状........................................................................................... 错误！未定义书签。 3. 研究的目标、技术路线及所完成的工作................................................... 错误！未定义书签。 3.1 研究的目标......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2 技术路线............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3 本文所完成的工作............................................................................. 错误！未定义书签。第二章出砂原因和出砂机理 ...... 错误！未定义书签。 1. 出砂因素....................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 地质因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 1.2 开采因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 1.3 完井因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 2. 油层出砂机理............................................................................................... 错误！未定义书签。 2.1 剪切破坏机理..................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2 拉伸破坏机理..................................................................................... 错误！未定义书签。 2.3 微粒运移............................................................................................. 错误！未定义书签。第三章稠油井防砂及配套工艺技术研究错误！未定义书 签。 1. 孤岛油田稠油热采区块开发概况............................................................... 错误！未定义书签。 2. 稠油热采一次防砂工艺的研究................................................................... 错误！未定义书签。 2.1 稠油热采一次防砂工艺防砂机理..................................................... 错误！未定义书签。 2.2 割缝管防砂工艺的研究..................................................................... 错误！未定义书签。 3. 配套工艺技术研究....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1 高温防砂剂强度及耐温性能的研究................................................. 错误！未定义书签。 3.2 射孔工艺............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3 深部处理油层技术............................................................................. 错误！未定义书签。 4. 现场应用效果分析....................................................................................... 错误！未定义书签。 5. 小结............................................................................................................... 错误！未定义书签。第四章结论及建议 .............. 错误！未定义书签。 1. 结论............................................................................................................... 错误！未定义书签。 2. 建议............................................................................................................... 错误！未定义书签。致谢 ............................ 错误！未定义书签。 参考文献 ........................ 错误！未定义书签。
油井出砂和出砂油井的采油方法
油井出砂和出砂油井的采油方法 油井在生产过程中，有些油井在产油的同时，往往会有地层的砂子随油产出，石油工作者称此为油井出砂。凡是出砂的油井其产油层都是砂岩。砂岩是由砂粒经粘土、碳酸钙及其他物质在高温高压下粘结而成的岩石。易出砂的砂岩一般都成岩差，胶结强度低，地下产出油的拖曳力就足以破坏砂粒之间的粘结，使砂子随油流出。还有，易出砂的地层，粘结砂粒的主要成分之一是粘土，一但油井见水，粘土易膨胀，岩石受到破坏，油井出砂将更为严重。 油井生产过程中，地层产出的砂如果不能全部被带至地面，部分砂会沉入井底，日积月累，将会砂埋油层，致使油井停产。因此对这类井必须采用特殊的采油方法。目前成熟的方法有两种，一种是防砂采油，即用人工方法将砂阻隔在油井以外，不让油井出砂，其专业用语叫防砂；另一种方法是排砂采油，即不控制地让地层在生产过程中自然出砂，并使地层产出的砂随油流采至地面进行处理。 目前使用范围最广的是防砂采油。防砂的方法很多，归纳起来为两大类：一类是化学防砂，指用化学方法，向地层挤注可使地层砂粘结在一起的各种液体化学物质，在井筒周围形成一道坚固的人工井壁，将可移动的砂阻隔在油井以外。新形成的人工井壁有比地层大得多的强度，可抗住油流的冲刷，从而达到防止地层出砂的目的；另一类方法为机械防砂，这一方法是在油层部位设置一个可挡住地层砂通过的网状工具，通常使用绕丝筛管，并在工具以外填充砾石，见砾石充填防砂示意图。这些工具耐冲刷强度远大于地层，又有着允许油通过的极好能力，可达到防砂采油的目的。最近几年又发展了一种压裂防砂工艺，这种方法将压裂和防砂相结合，不但可防止油井出砂还可提高油井产量。 排砂采油：排砂采油的关键是采用耐砂磨的抽油泵，让油井以最大能力产油，将地层产出砂带至地面。有资料报道，一口井在生产期出砂可达千方以上，大量砂的采出，使近井地带油流通道增大，原油产量可数倍于防砂采油（见防砂采油和排砂采油日产对比表）。 排砂采油初期，油井出砂有个上升期，然后就逐渐降低，然后维持在一个轻微出砂情况下生产。实践证明，排砂采油效益不错，所以世界上已有数千口井改变了防砂采油的作法，采用了排砂采油。由于该技术是新发展起来的，暴露的问题还有待进一步解决，如地层大量出砂后，易于引起油井套管变形，影响油井寿命，若将这一问题解决好，该技术将更富有挑战性。
出砂预测经验方法及应用
出砂预测经验方法及应用 【摘要】在疏松砂岩油藏生产过程中，出砂是一个较为突出问题。因此，准确的预测并有效的预防出砂的发生，成为保证油气藏正常生产的关键问题。目前，虽然有很多预测出砂的方法，但是单一的预测方法带有很大的局限性。报告针对大港油田出砂情况，通过将斯伦贝谢比法和出砂指数法相结合，并采用多元回归方法进行优化，有效的提高了预测的准确性和实用性，从而准确的预测了大港油田出砂井的出砂情况，为防砂措施的选取提供了理论和实践依据，对今后的出砂预测也具有一定的借鉴意义。 【关键词】出砂预测？斯伦贝谢比法？出砂指数法？多元回归 疏松砂岩油藏在生产中后期普遍存在出砂问题，国外在出砂预测方面开发了大尺寸出砂试验模拟系统、多种出砂理论模型和软件，在借鉴国外技术的基础上，中国出砂预测技术也取得了很大进展[1] 。斯伦贝谢比法和出砂指数法是常用的两种方法，本文将两种方法结合考虑，并用多元回归法进行优化，结果表明，该方法有效提高了出砂预测的准确性，对类似油藏的开发具有一定的借鉴意义。 1 方法简介 1.1 斯伦贝谢比法 斯伦贝谢比法主要考虑剪切模量与体积模量的乘积，斯伦贝谢比值越大，岩石强度越大，稳定性越好，越不易出砂，反之易出砂[1]。判断出砂的斯伦贝谢比SR定义如下： 1.2 出砂指数法 出砂指数法是利用测井资料中的声速及密度等有关数据计算岩石力学参数，再计算地层出砂指数，从而进行出砂预测的一种方法。 1.2.1？密度测定 该油田测井井段大多在1100～1500米，每隔10米取一个深度对应的密度值。各深度的密度数据离散点及对这些数据点进行回归得到的曲线见图1。则井深与密度的线性关系式近似为： 图3？**井出砂指数与井深的关系曲线3 结论 （1）斯伦贝谢比法和出砂指数法均能定量计算油层出砂情况，计算结果直接具体； （2）将两种方法结合分析可以互相弥补不足，使结果更加趋于形象化，更
第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法
第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法判断油层是否出砂，对于选择合理的完井方式、对经济有效地开采油田是非常重要的。要判断生产过程中是否出砂，必须对影响出砂的因素、出砂机理、出砂预测方法的准确性有比较清楚的认识。通过室内实验和理论研究，搞清油层出砂机理和规律，制订合理的生产制度和防范措施也就显得非常有意义。 1.1油气层出砂原因 影响地层出砂的因素大体划分为三大类，即地质因素、开采因素和完井因素。第一类因素由地层和油藏性质决定（包括构造应力、沉积相、岩石颗粒大小、形状、岩矿组成，胶结物及胶结程度，流体类型及性质等），这是先天形成的，当然在开发过程中，由于生产条件的改变会对岩石和流体产生不同程度的影响，从而改善或恶化出砂程度；第二、三类因素主要是指生产条件改变对出砂的直接影响，很多是可以由人控制的，包括油层压力及生产压差，液流速度，多相流动及相对渗透率，毛细管作用，弹孔及地层损害，含水变化，生产作业及射孔工艺条件等。通过寻找这些因素与出砂之间的内在关系，可以有目的地创造良好的生产条件来避免或减缓出砂。 地层砂可以分为两种，即：骨架砂和填隙物。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，主要成分为粘土矿物和微粒。在未打开油层之前，地层内部应力系统是平衡的；打开油层后，在近井地带，地层应力平衡状态补破坏，当岩石颗粒承受的应力超过岩石自身的抗剪或抗压强度，地层或者塑性变形或者发生坍塌。在地层流体产出时，地层砂就会被携带进入井底，造成出砂。 图1-1 炮眼周围地层受损情况 图1-1是射孔造成弱固结的砂岩破坏的示意图。射孔使炮孔周围往外岩石依次可以为分颗粒压碎、岩石重塑、塑性受损及变化较小的较小受损区。远离炮孔的A区是大范围的弹性区，其受损小，B1~B2区是一个弹塑性区，包括塑性硬化和软化，地层具有不同程度的受损，C区是一个完全损坏区，岩石经受了重新塑化，近于产生完全塑性状态
离群点的判定
离群点的判定 摘要 本文首先对离群点进行了定义，离群点（outlier）是指数值中，远离数值的一般水平的极端大值和极端小值。因此，也称之为歧异值，有时也称其为野值。深入了解了形成离群点的原因，并建立数学模型来找出一维、n维数据中的离群点，主要利用聚类的离群挖掘法。 针对问题一，考虑到数据的杂乱性，先对数据进行排序，由于在实际生活中我们需要处理的数据量往往比较多，离群点的个数也不确定，就考虑对数据进行分类处理，利用离群值跳跃度比较大的特点，采用斜率比较的方法进行分类，在分类的过程中我们就会很容易的发现离群点。最后再对完成分类的数据进行分析。完成分类的数据往往差距更小，可以近似的认为数据服从正态分布，利用正态分布的性质可以找出每类数据中的离群点，这样就找出了数据中所有的离群点。 针对问题二，我们主要采用具体的数据绘制具体的图形来分析存在的离群点，并说明离群点带来的影响。 针对问题三，我们主要利用基于聚类的离群挖掘方法，先利用一趟算法对数据集进行聚类；然后再计算每个簇的离群因子，并按离群因子对簇进行排序，最终确定离群簇，也即确定离群对象。确定算法以后再利用具体的数据进行检测，看该模型是否可行。 关键词：数据的分类处理聚类的离群挖掘方法（CBOD）
一、问题重述 A题：离群点的判定 离群点（outlier）是指数值中，远离数值的一般水平的极端大值和极端小值。因此，也称之为歧异值，有时也称其为野值。 形成离群点的主要原因有：首先可能是采样中的误差，如记录的偏误，工作人员出现笔误，计算错误等，都有可能产生极端大值或者极端小值。其次可能是被研究现象本身由于受各种偶然非正常的因素影响而引起的。例如：在人口死亡序列中，由于某年发生了地震，使该年度死亡人数剧增，形成离群点；在股票价格序列中，由于受某项政策出台或某种谣传的刺激，都会出现极增，极减现象，变现为离群点。 不论是何种原因引起的离群点对以后的分析都会造成一定的影响。从造成分析的困难来看，统计分析人员说不希望序列中出现离群点，离群点会直接影响模型的拟合精度，甚至会得到一些虚伪的信息。因此，离群点往往被分析人员看作是一个“坏值”。但是，从获得信息来看，离群点提供了很重要的信息，它不仅提示我们认真检查采样中是否存在差错，在进行分析前，认真确认，而且，当确认离群点是由于系统受外部突发因素刺激而引起的时候，他会提供相关的系统稳定性，灵敏性等重要信息。 问题一：针对一维数据，建立判别离群点的数学模型；并对模型的计算结果进行评价或检验。 问题二：如果数据中出现离群点应该如何处理？并举例说明该处理方法对后续建模分析的影响。 问题三：针对n维数据，建立判别离群点的数学模型；并对模型的计算结果进行评价或检验。
出砂预测
一、出砂概况 油井出砂是油气开采过程中由于储层胶结疏松、强度低、流体的冲刷而导致射孔孔道附近或井底地带砂岩层结构被破坏，使得砂粒随流体从油层中运移出来的现象[1].（李兆敏,林日亿,王渊,等.高含水期射孔井出砂预测模型的建立及应用[J].石油大学学报:自然科学版,2003,27,(4):58,61,65.）在我国,除了少数油田的油井是由于砂岩层胶结不好、砂粒疏松.在开采初期就有出砂现象之外,许多出砂现象都是发生在油井生产的中后期.油田的中后期出砂特点是出砂量大、时间持久且难预测何时发生、防治较为困难。国外在出砂预测方面研究应用较早.开发出了大尺寸出砂试验模拟系统、多种出砂理论模型和软件.我国近几年也正在从小尺寸的出砂预测逐步向大尺寸的出砂预测过度。 二、出砂的危害 (1)减产或停产作业：油、气井出砂最容易造成油层砂埋、油管砂堵，地面管汇和储油罐积砂。沙子在井内沉积形成砂堵，从而降低油井产量，甚至使油井停产，因此，常被迫起油管清除砂堵、清洗砂埋油层，清理地面管汇和储油罐。其工作量大，条件艰苦，既费时又耗资。即使这样，问题也还没有最终解决。恢复生产不久，又须重新作业。 (2)地面和井下设备磨蚀：由于油层出砂使得油、气井产出流体中含有地层砂，而地层砂的主要成分是二氧化硅（石英），硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂，能使抽油泵阀磨损而不密封，阀球点蚀，
柱塞和泵缸拉伤，地面阀门失灵，输油泵叶轮严重冲蚀。使得油、气井不得不停产进行设备维修或更换，造成产量下降，成本上升。 (3)套管损坏，油井报废：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地层坍塌。套管受坍塌地层砂岩团块的撞击和地层应力变化的作用受力失去平衡而产生变形或损坏，这种情况严重时会导致油井报废。 (4)安全及环境问题：意料之外的由于出砂引起的管道渗漏或设备失效还会引起严重的安全问题和溢出事故，尤其是在海上或陆上有水的地方。此外地层砂产出井筒，对环境会造成污染，尤其是海洋油、气田更为环境保护法规所制约，所以油、气井防砂不仅是油、气开采本身的需要，也是环境保护的需要。 三、国内外出砂机理的发展 80年代末N.Morita 和 D.L.Whltfill[2]( N.Morita and D.L.Whltfill. Realistic Sand Production Prediction. Numerical Approach SPE 16989)等人在文章中论述了剪切应力与张拉应力的作用所导致的地层破碎，出砂。如果井底压力下降，剪切破碎将占主导地位。如果地层内流体的流速高，张拉应力破碎将发生。当达到以下条件时纯张拉应力破碎就会发生：1.射孔孔眼间距超过总间距的1/3； 2.射孔密度小于7孔/米； 3.射孔孔眼被封堵； 4.对孔眼进行清洁时。 1991年N.Morita 和 P.A.Boyd 两人发表的文章中详尽地分析了油田现场常见的5种典型的油气田出砂问题[3]。(N.Morita and P.A.Boyd. Typical Sand Production Problem. Case Studies and
油井出砂调研报告
油层出砂机理研究调研 油层出砂是油田开发过程中经常遇到的问题,不仅给采油工艺带来许多麻烦,而且影响储层采油速度及油气采收率,严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏,乃至油井报废.目前,国内外在防砂工艺方面均有长足发展,但在出砂机理方面研究成果相对较少.徐守余、王宁在研究大量文献基础上,对油层出砂机理进行了深入分析和总结,以期为更好地防砂、控砂及提高油井经济效益等提供保障. 油层出砂影响因素,从大方面可分为地质因素和工程因素2大类.地质因素主要包括沉积相、构造应力、砂岩颗粒大小及形状、岩矿组成、储层敏感性、润湿性、压实情况、胶结物类型及胶结程度、油层压力、流体性质及分布等.在开发过程中,生产条件的改变会对地质因素产生不同程度的影响,从而改善或恶化出砂程度;工程因素包括开采因素和完井因素,这些因素在多数情况下受工程活动控制,包括生产压差、液体流动速度,多相流动及相对渗透率、毛细管作用力、含水变化、完井类型、井深结构、生产工艺等.这些因素相互作用、相互影响,只有深入研究油层出砂机理,找出这些因素与出砂之间的内在联系,才能达到防砂、控砂及出砂,提高油田开发效益. 1 地质因素与出砂机理 1.1 构造应力的影响 在砂岩地层中钻井后,会在井壁附近形成一个塑性变形地带,由岩石力学理论可知,塑性带的稳定条件是: σ1?p0 =2S0tanβ 式中:σ1——最大主应力,MPa； P0——地层孔隙压,MPa； S0——岩石固有剪切强度,MPa； β——破坏角. 左端是岩石颗粒承受的有效径向应力.通常,若径向应力σ1>2 MPa,则会破坏其稳定条件,使塑性半径向外扩张,即骨架结构失去平衡,开始出砂。断裂带及地层破碎带部位,受构造应力的影响较大,导致地层内部岩石骨架遭受破坏,降低S0,是最易出砂的部位或出砂最严重的地区,而远离断裂带及地层相对完整区域出砂程度相对缓和.因此,在油藏开采早期,应尽量避免油井靠近这些地区,或尽早采取防砂措施,以防止严重出砂情况的发生.
冲砂工艺规程
恒天重工股份有限公司企业标准 冲砂工艺规程 1.主题内容与适用范围 本规程规定了互转件冲砂工艺过程中冲砂前准备，工件摆放，冲砂和检验等。 本规程适用于公司产品中的冲砂件。 2.冲砂设备型号：zgc001 规格：6x4x3（m） 冲砂压缩空气压力范围：4-6kg 砂子粒度;5-10目 3.冲砂前准备 3.1.冲砂前必须先检查质量有无问题，然后再冲砂。 3.2.检查气压并记录。 3.3.工作前要在储砂罐里把石英砂装好，先检查喷枪，联接管道及其他附属装置是否良 好。 3.4.工作前要检查工作地周围是否有其他安全隐患，不得有杂物影响工作人移动。 3.5.进入工作岗位前，必须穿戴好劳动保护用品。 4.工件摆放 4.1较大工件要放平稳，不准用重心高或易滚动物件做垫块。 4.2较小工件须固定的必须用工装固定后方可冲砂。 4.3使用行车吊运和翻转工件时，刚度较好的有吊装装置的用吊钩吊装，刚度较差的无 吊装装置的要用尼龙绳吊装。特殊要求的在调度人员的指挥下进行吊装。 5.冲砂 5.1工件进入冲砂室后要关闭工作室铁门后方可冲砂。 5.2对于钢板焊接件冲砂，要将要求冲砂的部位的锈蚀、氧化皮、油污和其他粘结杂物 冲净。 5.3若有加工面，按照工艺要求用工装做好保护工作。无工装的或不需保护的需经技术 或设计书面意见。 5.4冲砂过程中发现问题及时和检验员或调度联系解决，不得擅自处理。 6.检验 6.1检验员检查锈蚀、氧化皮、油污和其他粘结杂物是否冲净，加工过程中有无磕碰划 伤现象，检验合格后方转入下道工序。 6.2检验不合格的须经再次冲砂，并复检。 6.3检验员要及时认真填写质量跟踪卡，按规定盖章后随工件互转。 附加说明： 本标准由技术部提出； 本标准由技术部起草、修订； 本标准修订人：张建新 恒天重工股份有限公司2016-01-01发布2016-01-01实施
油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介模板
油气田用各种防砂筛管及工艺技术简 介模板
油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介 防砂筛管是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井组不射孔开发问题而研发的产品。我公司现有激光割缝防砂筛管、打孔筛管、金属棉防砂筛管、 TBS防砂筛管、螺旋筛管、 V缝自洁防砂筛管以及弹性防砂筛管等各种规格型号的产品, 并已批量应用于全国各油田的防砂井和水平井生产中。与当前国内外水平井使用的完井方式相比, 各油田水平井产要是以筛管、打孔衬管、射孔三种完井方式为主。由于绝大多数水平井是砂岩油藏和稠油油藏, 稠油防砂问题是水平井开发的主要矛盾之一, 因此以筛管完井占主导地位。 用于防砂完井防砂的筛管主要有 金属棉筛管、 TBS筛管割缝筛管、弹性筛管、螺旋筛管、 V 缝自洁防砂筛管 筛管防砂完井的发展历程及性能评价 1、 1996年以前 防砂完井技术试验阶段 , 主要以金属棉筛管完井防砂为主。 金属棉筛管防砂完井后井眼尺寸小, 不利于注汽热采、采油生产和后期作业。防砂材料强度不足、不均匀, 容易堵塞和损坏( 击穿) 。
2、 1996～间 开发并应用了TBS筛管。TBS筛管是以打孔套管为基管, 将金属纤维过滤单元烧结在基管上, 单层管结构, 内径大, 可防细砂, 解决了金属棉筛管内径小、堵塞和强度低的问题。 TBS筛管存在问题: 过滤单元易脱落、加工工艺性差。 3、以后 由于机械加工工艺的进步, 割缝筛管加工成本降低, 近几年来在辽河油田应用的最多, 主要适用于粗砂、分选性好的油藏。
存在问题: 不能防止细砂, 缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。 4、以后 割缝筛管防砂完井技术推广应用阶段和弹性筛管现场试验阶段 高强度弹性筛管进入现场, 显示出明显的优势。 解决了TBS过滤单元脱落的问题, 防砂材料采用弹性金属纤维, 渗透性能好, 抗堵塞性能高, 扩大了防砂范围。截止到当前在辽河油田的水平井上应用了32井次。 当前水平井最主要的防砂完井筛管是弹性筛管和割缝筛管。 当前水平井筛管完井方式主要有两种: A、 95/8″套管内悬挂7″筛管。
水平井普通油管旋流连续冲砂工艺技术
水平井普通油管旋流连续冲砂工艺技术 石油机械 CHINAPETROLEUMMACHINERY2007年第35卷第9期 ●应用技术 水平井普通油管旋流连续冲砂工艺技术 顾文萍陈碧波苏德胜陈黎祥 (1.江苏油田分公司试采一厂2.江苏油田分公司石油工程技术研究院) 摘要水平井普通油管旋流连续冲砂工艺技术是利用普通油管实现水平井反循环旋流连续冲 砂的,接单根过程中不停泵,可防止砂粒下沉和砂卡事故发生.该工艺的配套工具主要由井口循 环工具(高压自封封井器和新型反冲洗阀)和井下冲砂工具(水力旋流冲砂器,安全泄流阀和扶 正器)2部分组成.该项工艺在江苏油田分公司真11一平1井的首次应用获得成功,冲砂效率提 高50%,取得较好的经济和环境效益. 关键词水平井旋流连续冲砂工艺技术配套工具 传统的冲砂工艺虽然能满足直井,定向井的要 求,但难以满足水平井水平井段的冲砂要求.目前 江苏油田已钻水平井24口,水平井在采油生产过 程中,出砂问题比较突出,特别是疏松砂岩油藏出 砂更为严重,通过冲砂作业恢复油井正常生产必不 可少.由于水平井井身结构特殊,地层砂更容易进 入井筒内,并在井筒底部形成砂床,出砂严重时可 能砂堵井眼.与直井冲砂相比,水平井冲砂存在以 下问题:①冲洗液在水平井段及斜井段的携砂能力
低,地层砂易沉降,停泵时很容易在大斜度井段形成砂桥,造成冲砂过程中砂卡事故的发生;②需冲洗的井段长;③砂不易被冲起和清除干净.为利于冲洗液将砂携走,需采用有效措施确保砂和杂质处于悬浮状态.旋流连续冲砂工艺技术能有效地解决目前油田冲砂作业施工中存在的易砂卡,污染环境等问题,同时能解决水平井冲砂存在的问题.反循环旋流连续冲砂效率高,使冲砂液全部排入储液池,便于回收,同时能改善工人工作条件. 工艺原理 旋流连续冲砂工艺技术是利用普通油管实现水 平井反循环旋流连续冲砂的,在接单根过程中不停泵,防止砂粒下沉和砂卡管柱事故的发生,同时能保护井场环境,改善工人工作条件.水平井普通油管反循环旋流连续冲砂工艺管柱见图1. 图1水平井普通油管反循环旋 流连续冲砂工艺管柱结构示意图 l一新型反冲洗阀;2一高压自封封井器;3一油管; 4一安全泄流阀;5一扶正器;6一水力旋流冲砂器旋流连续冲砂工艺配套工具由井口循环工具和 井下冲砂工具2部分构成.井下冲砂管柱自下而上为:水力旋流冲砂器+1根~63.5mm(2英寸) 油管+0139.7mm扶正器+3.5mm油管+安全 泄流阀+3.5mm油管至井口+新型反冲洗阀. 1.井口循环工具 井口循环工具包括高压自封封井器和新型反冲 洗阀.利用该部分工具可实现水平井不停泵,反循环连续冲砂作业,使冲砂液全部排入储液池,以便回收,既能保护井场环境,又能改善工人工作条
油井防砂工艺综述
油井防砂工艺综述 摘要 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。我国疏松砂岩油藏分布范围较广、储量大、产量占有重要地位，油井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。因此，油井防砂技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的开采至关重要。尽管从机械到化学的各种防砂技术为开采易出砂油气藏提供了多种技术支持，然而任何有效的防砂措施都是与储层岩石及流体性质和油气井生产方式相联系的。 关键词：油层出砂防砂措施技术 1.油层出砂有关情况的说明 1.1出砂危害及出砂机理 1.1.1出砂危害 油井出砂是疏松砂岩油藏面临的重要问题之一。出砂的危害主要表现在以下三个方面： （1）油井减产或停产：油井出砂，极易造成砂埋产层，油管砂堵及地面管汇和储缺积砂，从而被迫停产作业。冲洗被破埋的地层，清除油管砂堵，既费时又费工，问题还不能彻底解决，恢复生产不久，又需重新作 1 周而复始，出砂更趋严重，生产周期越来越短，造成大量躺井，使产量大减，作业成本巨增，经济损失严重。 （2）地面及井下设备加剧磨蚀：油、气流中携带的地层砂粒，其主要成分是SiO2，硬度高，流速大，容易造成井下泵阀点蚀、油管刺穿、柱塞拉坏、砂卡、地面阀门失灵。从而经常被迫关井作业，更换或维护设备，使产量下降，成本上升。 （3）套管损坏，油井报废：在长期严重的出砂在套管外形成巨大的空穴，内、外受力不平衡引起地层突发民生坍塌，轻则造成套管变形，重则套管被错断挤毁，修复很困难，使油井工程报废，损失惨重。其他危害还很多，在此不一一列举。所以必须立足先期、早期防治，以减少对油层胶结的破坏，为正常生产或后期防砂创造条件。 1.1.2出砂定义机理及影响因素
(完整版)油水井防砂工艺
油水井防砂工艺 一、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拖拽力和生产压差。地层被钻穿后，井壁岩石的原始应力平衡状态被破坏，并且在整个采油过程中保持最大应力。因此在一定的外部条件下井壁的岩石首先发生变形和破坏。根据出砂内外因素分为地质因素和开发因素： 地质因素 （一）地层胶结疏松 地层流体在生产压差条件下向井眼方向发生渗流，致使岩石颗粒之间的胶结物发生运移，地层结构破坏，引起地层出砂，当其它条件相同，地层渗透率越高，岩石强度越低，地层越容易出砂。 （二）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，容易引起地层出砂。 开发因素 （一）在地层流体渗流过程中，大部分有效压头消耗在井壁附近，因此，井壁岩石渗流冲刷作用最大，也容易变形和破坏。 （二）不恰当的开发速度及采油速度的突然变化、注水井急剧放压等原因造成地层压力梯度发生急剧变化，致使岩层结构破坏引起出砂。 （三）频繁的增产措施会破坏地层岩石的结构，引起地层出砂。 （四）油井出水时，泥质胶结物水化膨胀并分散成细小颗粒，在地层压差作用下随着油水流线向井眼方向运移，造成油水井出砂、出泥。 （五）在油水井生产过程中，油气层孔隙压力总体上是不断下降的，而上覆岩层对地层颗粒即其胶结物的有效应力则是不断增加的，致使颗粒之间的应力平衡被破坏，胶结力下降引起地层出砂。 （六）在注水开发油田时，当油田含水量上升，为维持原油产量必须提高采液速度，加大地层流体对岩石颗粒的拖拽力。引起油层出砂。 （七）当井壁附近的岩石结构破坏到一定程度，就会出现流砂现象，这时即使压差很小，大批沙子也会无控制流出。
井下作业冲砂
井下常规作业工序-冲砂 冲砂的方式有三种，有正冲砂、反冲砂和正反冲砂。冲砂的工作液也有多种，要根据井下的油、气层物性来选用。 1、冲砂液 1）具有一定的粘度，以保证有良好的携砂性能。 2）具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止井喷和漏失。 3）与油层配伍性好，不损害油层。 4）来源广，经济适用。 通常采用的冲砂液有油、水、乳化液等。为了防止污染油层，在液中可以加入表面活性剂。一般油井用原油或水做冲砂工作液，水井用清水（或盐水）做冲砂工作液，低压井用混气水做冲砂工作液。 2、冲砂方式 冲砂方式一般有正冲砂、反冲砂和正反冲砂三种。 1）正冲砂 冲砂工作液沿冲砂管向下流动，在流出冲砂管口时以较高的流速冲击井底沉砂，冲散的砂子与冲砂工作液混合后，沿冲砂管与套管环形空间返至地面的冲砂方式。 2）反冲砂 冲砂工作液沿冲砂管与套管环形空间向下流动，冲击井底沉砂，冲散的砂子与冲砂工作液混合后，沿冲砂管返至地面的冲砂方式。 3）正反冲砂 采用正冲砂的方式冲散井底沉砂，并使其与冲砂工作液混合，然后改为反冲砂方式将砂子带到地面。 2、冲砂的水力计算 冲砂时为使携砂液将砂子带到地面，液流在井内上返速度必须大于最大直径的砂粒在携砂液中的下沉速度，推荐速度比大于或等于2： V砂=V液－V降 即：V实≥2 V降 式中：V砂———冲砂时砂粒在上升速度，m/min； V液———冲砂时冲砂工作液上返速度，m/min； V降———砂粒在静止冲砂工作液中的自由下沉速度，m/min。 V实———保持砂子上升所需要的最低液流速度，m/min。 冲砂时泵车的最小排量为： Q泵=2A V降 式中：Q泵-----泵车排量，m3/min； A———冲砂工作液上返流动截面积，m2/min； V降——砂粒在静止冲砂工作液中的自由下沉速度，m/min。 在固定排量下冲砂，井底砂粒返到地面的时间为： 式中：T实———冲砂时井底砂粒返到地面的时间，min; H————井深，m; Q泵———冲砂时实际泵入排量，m3/min; A————冲砂工作液上返流动截面积，m2/min;