井下作业操作手册（防砂作业）

井下作业操作⼿册（防砂作业）
防砂作业
1、概述
多数疏松或较疏松的油层⽣产过程中有出砂现象。

油⽓井出砂会造成磨蚀井下、地⾯设备和⼯具(如泵、分离器、加热器、管线等)，甚⾄砂卡中⼼管、⽣产管柱等，降低油⽓井产量或迫使油⽓井停产。

因此⽣产过程中可能出砂的油⽓井，需要进⾏防砂作业。

海上油⽓⽥多采⽤机械防砂的⽅式，常见的防砂⽅式有：独⽴筛管防砂（优质筛管防砂）和砾⽯充填防砂。

1.1作业⽬的
利⽤滤砂管或者充填的砾⽯作为挡砂屏障，阻挡砂⼦产出。

1.2作业⼈员
⼤修作业队⼈员18⼈，防砂地⾯设备⼯程师4～6⼈，防砂⼯具⼯程师3～4⼈，打砂⼯程师1⼈，作业总监1⼈，作业监督2⼈。

1.3作业设备
钻修机系统，防砂设备：打砂泵、混砂车、⽅井⼝、数采房等。

1.4⼯具
防砂器材：顶部封隔器总成、隔离封隔器总成、沉砂封隔器、筛管、盲管等；防砂服务⼯具：座封⼯具、充填⼯具、隔离密封、冲管等。

2、作业准备
2.1陆地作业准备
1、收集资料：地层泥质含量、地层砂均质系数、地层砂粒度中值、⽣产套管
尺⼨及磅级、射孔数据表、井斜数据表、CBL曲线、原井防砂管柱图、⽬的层温度及压⼒。

2、根据⽯油⼤学防砂⽅式选择图版（见图1）选择防砂⽅式。

图1 ⽯油⼤学防砂⽅式选择图版
3、根据Saucer最优砾⽯充填尺⼨设计图版（见图2）选择挡砂精度：挡砂精
度（防砂精度/充填砾⽯粒径）为地层砂粒度中值的5～6 倍，即D50＝（5～6）×d50。

1）在独⽴筛管防砂中，防砂筛管的挡砂精度应与根据地层砂粒度中值优选的砾⽯层的挡砂精度结果⼀致。

2）在砾⽯充填中，应满⾜砂拱或桥堵挡砂的原则。

绕丝筛管和割缝筛管缝宽应是最⼩充填砾⽯直径的1/2～2/3。

3）砾⽯充填防砂推荐选⽤筛管外径：应保证砾⽯充填环形空间的径向厚度不⼩于19mm。

独⽴筛管防砂推荐选⽤筛管外径：套管井中以筛管本体或接箍外径⼩于套管内径8mm～10mm 为宜；裸眼井中以最⼤刚体外径⼩于裸眼直径10mm～15mm为宜。

图2 Saucer最优砾⽯充填尺⼨设计图版
4、根据射孔数据表及沉砂封隔器深度确定需要准备的筛、盲管长度，参照CBL
曲线、原井防砂管柱图及射孔数据表，确保防砂封隔器座封位置避开套管接箍、原封隔器座封位置及射孔段。

1）防砂筛管长度应覆盖防砂层段，宜超过防砂层段上、下界各1.0m。

2）防砂隔层厚度宜⼤于砾⽯充填顶部封隔器总成长度和防砂筛管覆盖防砂层段上下界的实际长度及⽣产过程中沉降所需的盲管长度的三者之和。

5、砂量预算：
孔眼内砂量= 净射孔段长度×充填系数
筛套环空砂量= 筛套环空的体积×砂⼦密度
盲套环空砂量=（盲管长度+充填滑套以下部分> 30ft，取30；< 30ft，取实际长度）×盲套环空环形⾯积×砂⼦密度
总砂量= 孔眼内砂量+筛套环空砂量+盲套环空砂量+（5-10%附加量）计算中充填系数依据同区块同层位砾⽯充填经验初步确定，砂⼦密度⼀般取为100lbs/ft3。

6、携砂液选择：
1）不同性能的携砂液⽤在不同的防砂完井⽅式中，在直井、斜井的循环/⾼速⽔砾⽯充填和⽔平井砾⽯充填中宜⽤清洁盐⽔携砂液或中粘携砂液；
压裂充填防砂井中宜⽤⾼粘携砂液。

2）携砂液的密度应满⾜井控要求。

3）携砂液应做地层配伍性试验，且岩⼼渗透率的恢复值应不⼩于85%。

7、物料准备：根据防砂配管表准备筛盲管、防砂封隔器、防砂服务⼯具及各
种变扣接头；根据砂量预算准备陶粒；根据携砂液配⽅准备相应化学药剂；
以上物料原则上要求准备需要使⽤量的 1.5倍。

根据现场情况，准备防砂地⾯设备。

8、施⼯⽅的动⼒设备等相关设备和相关仪器需具有检验报告，需要在陆地进
⾏试运转、调试的，进⾏试运转、调试，确保海上能够正常运转、应⽤。

9、施⼯⽅的出海施⼯⼈员要具有符合安全作业要求的相关证件，并且要准备
合格的劳保⽤品。

10、施⼯⽅准备相关设备、器材和施⼯⼈员出海申报所需的各种材料。

11、作业监督负责协调施⼯⽅设备、⼈员的出海相关事宜。

2.2海上作业准备
1、作业前的设备吊装就位，施⼯⼈员必须到达现场，指定设备摆放位置。

2、作业监督负责组织防砂施⼯⼈员、作业队⼈员和平台⼈员等召开防砂作业
技术和安全交底会，进⾏各项步骤的安全风险分析，并应明确各相关⼈员的安全职责和作业分⼯。

3、设备、⼯具到达现场后，施⼯⼈员现场检查设备和⼯具等能否满⾜施⼯要
求，包括：防砂器材是否齐全、完好，动⼒源能否正常启动、混砂车密度计是否准确、防砂泵最⼤⽔马⼒能否满⾜要求、平台供液是否⾜够、流程是否正确、数采房信号是否接收正常、对讲机准备是否充⾜。

4、作业流程中的管线⾼压部分要求使⽤满⾜压⼒要求的硬管。

5、防砂⼈员根据现场施⼯情况及筛盲管长度重新配管，丈量防砂⼯具尺⼨，
确保⽣产管柱能正常下⼊，交由作业监督进⾏检查。

6、施⼯⼈员在作业前办理作业时的各种作业许可证，监督负责协调事宜。

7、作业监督根据作业进度，安排防砂⼈员就位防砂器材及防砂设备，并标明
防砂器材连接和下井次序，按标准对防砂管线进⾏试压，试压区域拉警⽰带进⾏隔离。

3、HSE要求
1、严格遵循天津分公司健康安全环境管理体系《HSE/WW-119 防砂作业安全
管理规定》。

2、防砂服务⽅按甲⽅要求准时将防砂器材运送⾄指定码头出海，并按安全规
定在现场存放，⼈员按甲⽅要求按时出海，必须具有五⼩证、健康证。

3、防砂⼯程师摆放地⾯设备并组织下⼊防砂管柱，防砂⼈员严格按我公司防
砂操作规程和安全管理规定进⾏操作。

4、现场操作⼈员必须戴⼿套、穿⼯⾐、⼯鞋、戴安全帽、护⽬镜。

5、吊运防砂器材时⼀定要谨慎⼩⼼，防⽌掉落伤⼈。

6、防砂作业时⾸先要申请冷⼯作业许可证，经平台同意后才能开始防砂作业。

7、防砂场地要⽤警⽰带围住，严禁⽆关⼈员进⼊；禁⽌防砂场地跨越⾼压管
线、禁⽌⾮防砂⼈员操作防砂地⾯设备、禁⽌⾮防砂⼈员在⾼压作业区停留。

8、防砂作业要谨慎，如果管线有破损、刺漏或⾼压管线⽆法固定，要马上通
知防砂⼯程师。

9、所有防砂过程都要由防砂⼯程师和监督亲⾃指挥，管线连接和试压要由防
砂⼯程师亲⾃完成，并做好安全隔离。

10、防砂⼯程师正确指挥防砂地⾯设备的就位及防砂器材的下⼊，防碰、防撞、
防砸、防⾼压，检查所有防砂地⾯设备，使其处于安全可靠状态。

11、所有电器设备插头防⽔、防潮、防短路，⼈离断电，注意其他公司的设备
安全。

12、防砂作业时，作业区500⽶范围内⽆线电通讯设备必须保持畅通。

13、防砂作业充填过程中循环出的液体要集中处理，禁⽌随便排放。

14、对⼯作中产出的垃圾按类别放⼊对应的垃圾箱内，决不乱扔、乱放，杜绝
污染环境的事情发⽣。

15、对于防砂器材防砂结束后带出的原油，及时进⾏处理，防⽌其流⼊⼤海。

4、防砂作业
4.1基本概念
1、冲筛⽐：砾⽯充填防砂管柱中冲管外径与筛管基管内径之⽐。

2、地层砂均质系数：地层砂筛析曲线上占累积重量40%的地层砂粒径与占累
积重量90%的地层砂粒径⽐值。

注：⼀般⽤UC来表⽰。

UC ≤3为均匀砂；3＜UC＜5为不均匀砂；UC≥5为极不均匀砂。

3、地层砂分选系数：地层砂筛析曲线上占累积重量10%的地层砂粒径与占累
积重量95%的地层砂粒径⽐值。

注：⼀般⽤SC来表⽰：SC ≤ 10为分选好；10 < SC <20为分选中等；SC ≥ 20为分选差。

4、砂丘⽐：⽔平井砾⽯充填过程中，α波充填的充填⾼度与井眼直径的⽐值。

5、地层砂粒度中值：根据筛析结果，将粒径筛⽬号与对应的累积质量百分⽐
描绘到半对数坐标系上形成⼀条筛析曲线，在此曲线上累积质量百分⽐为50%所对应的粒径⼤⼩，即为地层砂样的粒度中值d50。

4.2防砂⽅式
海油常⽤的防砂⽅式分为独⽴筛管防砂和砾⽯充填防砂，见图3。

(1) 独⽴筛管防砂(2) 砾⽯充填防砂
图3 独⽴筛管防砂和砾⽯充填防砂
4.1.1独⽴筛管防砂
此⽅法⼀般⽤于地层砂分布较均匀、粒度较粗的地层，⼀般防砂寿命较短。

是将滤砂管和封隔器联接成防砂管柱并⽤钻杆将防砂管柱送到产层，坐封、丢⼿后，封隔器将滤砂管固定于井下，然后在封隔器上部下⼊⽣产管柱。

该⽅法操作
简单，易于施⼯，作业风险⼩、周期短、成本低，并且对井筒周围的渗透率影响较⼩。

4.1.2砾⽯充填防砂
砾⽯充填防砂经⼏⼗年的技术改进和配套，是⽬前最有效的防砂⽅法。

砾⽯充填的⼯艺⽅法是在油⽓井中下⼈⼯滤砂管柱后，再进⾏滤砂管柱外部(包括炮眼和地层近井地带)砾⽯充填，建⽴⼈⼯防砂屏障。

该⽅法施⼯风险较⼤，作业周期较长，但防砂时效长，并能防⽌射孔炮眼闭合，维持近井地带较⾼的渗透率。

4.3防砂管柱
典型的独⽴筛管防砂管柱及砾⽯充填防砂管柱见表1、表2，⽰意图如下：
图4 独⽴筛管防砂管柱图5 砾⽯充填防砂管柱
表1 典型的独⽴筛管防砂管柱（⼀趟3层为例）。