双层预充填砾石绕丝筛管防砂D
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1、地质因素 自然因素
构造应力 颗粒胶结性质
地层流体性质 地层压降及生产压差
2、开采因素
流速 含水上升或注水 地层伤害 人为或工程因素 射孔孔道填充物
射孔参数
3、完井因素
6.1 概述
三、出砂的危害
1、砂粒可能在井内沉积并形成砂堵，产量降低； 2、砂粒将磨损井内和地表设备，卡抽油泵进出口 凡尔、活塞、衬套等； 3、出砂严重的井还可能引起井壁坍塌而损坏套管 和衬管、砂埋油层导致油气井停产，使采油的难度 和成本都显著提高等等。 4、污染环境，尤其是海洋油气田。
+
化学防砂法 增加射孔段长度、增加 射孔密度；控制产量。 裸眼产层膨胀式封隔器
5、其他防砂法
降低流速法
增大油层径向应力
6.3 防砂方法与技术
二、各防砂方法防砂原理
1、机械防砂
地层砂产出后，经过滤砂器才可 到达地面，滤砂器具有高渗透性， 但可以阻挡地层砂通过。
6.3 防砂方法与技术
一、防砂方法
二、各防砂方法防砂原理 二、防砂方法优选
6.3 防砂方法与技术
一、防砂方法
油井防砂方法有以下几种：
1、机械防砂法
仅下机械防砂管柱
防砂管柱砾石充填 2、化学防砂法 人工胶结地层法 向地层挤入树脂砂浆液、乳 人工井壁法
3、焦化防砂法 4、复合防砂法
化水泥、预涂层砾石、水带 向地层通入热能，使原油在砂粒表面焦 干灰砂等 化，形成具有胶结力的薄胶结层 机械防砂法
6.1 概述
2. 部分胶结地层
含胶结物量少，胶结力弱，地层强度低。
投产后地层砂会在炮眼塞炮管。
其产出液含砂量变化很大。
6.1 概述
3、脆性砂地层
也称易碎砂地层，较多胶结物，中等胶结强度砂岩。
开始投产时出砂几天或几周，随后出砂量大减，几乎无砂 产出，到一定可能重新出砂。
tc 295s / m
30%
30% 20%
20%
9.94 108 r Ec t c2
2、经验分析法
地层孔隙度法 组合模量法 出砂指数法
Ec 2.0 104 MPa
2.0 104 Ec 1.5 104 MPa
Ec 1.5 104 MPa
因出砂过程中套管外部地层冲蚀空穴突然增大，过流面积 成倍增长，地层流体流速大幅下降，导致出砂量明显下降。 当单位面积流体流速达到一定值时，又会出现地层砂大块 坍塌，过流面积倍增而停止出砂，出现另一个周期。 周而复始任其发展，洞穴将越来越大，最终形成灾难性地 层坍塌，使套管变形而报废。
6.2 出砂机理与预测
r 2 r 2 r
(1 2 ) R2 (1 2 ) ]( p i Pp ) 2(1 ) r (1 2 ) R z v 2 ( H h )( ) 2 cos 2 [ ]( p i Pp ) r 1
[
6.2 出砂机理与预测
一、地层出砂机理
3、精细颗粒的影响
地层中存在诸如粘土之类精细颗粒，会随
产出液一起运移，造成井壁周围渗透率降
低（地层损伤的一种），增加了流体的拖 曳力，导致出砂。
6.2 出砂机理与预测
二、油井出砂预测方法
岩心观察
有以下三种：
t c 1 VC
1、现场观测法
DST测试 邻井状态 岩石胶结物 声波时差法
6.1 概述
四、出砂地层类型及出砂特征 根据地层砂胶结强度大小分三类，有各自出砂特征 1. 流砂地层
指没有胶结的地层砂。
仅靠很小的流体附着力和周围圈闭压实力聚集。 一旦开井投产便连续不断出砂，但产出液含砂量相 对稳定，基本是一常数。 虽然累计出砂量不断增大，但套管周围不会出现地 层空穴，只是地层越来越松。
一、地层出砂机理
1、拉伸破坏机理
随内外压差增大，流体 流向井内的流速也增大 对岩石的拖曳力增大， 岩石承受拉伸力也增大 当该力超过岩石抗拉伸 强度时，岩石就会遭受 拉伸破坏，而出砂。
6.2 出砂机理与预测
一、地层出砂机理
2、剪切破坏
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，施加在骨架上压 力越来越大，当该力超过 岩石抗剪切应力，岩石就 会被剪切破坏，剪切出砂
出砂机理及防砂
本章内容
6.1
概述 6.2 出砂机理与预测 6.3 防砂方法与技术
6.1 概述
一、定义
出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井底 附近地层破坏，导致剥落的地层砂随地层流体进入 井筒，而对油气井生产造成不利影响的现象。
骨架砂
地层砂可以分两种： 填隙物
6.1 概述
二、影响地层出砂因素，三大类：
3、应力分析法
4 BK G 3
B 2 104 MPa
2 104 B 1.4 104 MPa
B 1.4 104 MPa
1）裸眼井井筒附近应力分布
（1）裸眼井井筒附近应力分布的一般方法 （2）考虑孔隙流体的压力效应地层中任一点应力分布
2）射孔完成井出砂预测方法
（1）沿最大水平主应力射孔，求孔眼周围地层应力分布 （2）沿最小水平主应力射孔，求孔眼周围地层应力分布
( H h ) ( H h ) R2 R2 3R 4 4 R 2 r 2 pi (1 2 ) (1 4 2 ) cos 2 2 2 r r r r 2 2 4 2 ) ( ) 2 3R R h ) ( HR h) h ( H R hR R 2 ( 3H R 4 4 H p ( 1 ) r 2 pi (1 2 ) 2(1 ) cos 2 ) cos 2 i 2 2 (1 4 42 2 r r r 2 2 r r r r 2 (1 2 ) R [ (1 2 ) ]( p i Pp ) 2(1 ) r ( h ) ( h ) R2 R2 3R 4 2 pi H (1 2 ) H (1 4 ) cos 2
构造应力 颗粒胶结性质
地层流体性质 地层压降及生产压差
2、开采因素
流速 含水上升或注水 地层伤害 人为或工程因素 射孔孔道填充物
射孔参数
3、完井因素
6.1 概述
三、出砂的危害
1、砂粒可能在井内沉积并形成砂堵，产量降低； 2、砂粒将磨损井内和地表设备，卡抽油泵进出口 凡尔、活塞、衬套等； 3、出砂严重的井还可能引起井壁坍塌而损坏套管 和衬管、砂埋油层导致油气井停产，使采油的难度 和成本都显著提高等等。 4、污染环境，尤其是海洋油气田。
+
化学防砂法 增加射孔段长度、增加 射孔密度；控制产量。 裸眼产层膨胀式封隔器
5、其他防砂法
降低流速法
增大油层径向应力
6.3 防砂方法与技术
二、各防砂方法防砂原理
1、机械防砂
地层砂产出后，经过滤砂器才可 到达地面，滤砂器具有高渗透性， 但可以阻挡地层砂通过。
6.3 防砂方法与技术
一、防砂方法
二、各防砂方法防砂原理 二、防砂方法优选
6.3 防砂方法与技术
一、防砂方法
油井防砂方法有以下几种：
1、机械防砂法
仅下机械防砂管柱
防砂管柱砾石充填 2、化学防砂法 人工胶结地层法 向地层挤入树脂砂浆液、乳 人工井壁法
3、焦化防砂法 4、复合防砂法
化水泥、预涂层砾石、水带 向地层通入热能，使原油在砂粒表面焦 干灰砂等 化，形成具有胶结力的薄胶结层 机械防砂法
6.1 概述
2. 部分胶结地层
含胶结物量少，胶结力弱，地层强度低。
投产后地层砂会在炮眼塞炮管。
其产出液含砂量变化很大。
6.1 概述
3、脆性砂地层
也称易碎砂地层，较多胶结物，中等胶结强度砂岩。
开始投产时出砂几天或几周，随后出砂量大减，几乎无砂 产出，到一定可能重新出砂。
tc 295s / m
30%
30% 20%
20%
9.94 108 r Ec t c2
2、经验分析法
地层孔隙度法 组合模量法 出砂指数法
Ec 2.0 104 MPa
2.0 104 Ec 1.5 104 MPa
Ec 1.5 104 MPa
因出砂过程中套管外部地层冲蚀空穴突然增大，过流面积 成倍增长，地层流体流速大幅下降，导致出砂量明显下降。 当单位面积流体流速达到一定值时，又会出现地层砂大块 坍塌，过流面积倍增而停止出砂，出现另一个周期。 周而复始任其发展，洞穴将越来越大，最终形成灾难性地 层坍塌，使套管变形而报废。
6.2 出砂机理与预测
r 2 r 2 r
(1 2 ) R2 (1 2 ) ]( p i Pp ) 2(1 ) r (1 2 ) R z v 2 ( H h )( ) 2 cos 2 [ ]( p i Pp ) r 1
[
6.2 出砂机理与预测
一、地层出砂机理
3、精细颗粒的影响
地层中存在诸如粘土之类精细颗粒，会随
产出液一起运移，造成井壁周围渗透率降
低（地层损伤的一种），增加了流体的拖 曳力，导致出砂。
6.2 出砂机理与预测
二、油井出砂预测方法
岩心观察
有以下三种：
t c 1 VC
1、现场观测法
DST测试 邻井状态 岩石胶结物 声波时差法
6.1 概述
四、出砂地层类型及出砂特征 根据地层砂胶结强度大小分三类，有各自出砂特征 1. 流砂地层
指没有胶结的地层砂。
仅靠很小的流体附着力和周围圈闭压实力聚集。 一旦开井投产便连续不断出砂，但产出液含砂量相 对稳定，基本是一常数。 虽然累计出砂量不断增大，但套管周围不会出现地 层空穴，只是地层越来越松。
一、地层出砂机理
1、拉伸破坏机理
随内外压差增大，流体 流向井内的流速也增大 对岩石的拖曳力增大， 岩石承受拉伸力也增大 当该力超过岩石抗拉伸 强度时，岩石就会遭受 拉伸破坏，而出砂。
6.2 出砂机理与预测
一、地层出砂机理
2、剪切破坏
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，施加在骨架上压 力越来越大，当该力超过 岩石抗剪切应力，岩石就 会被剪切破坏，剪切出砂
出砂机理及防砂
本章内容
6.1
概述 6.2 出砂机理与预测 6.3 防砂方法与技术
6.1 概述
一、定义
出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井底 附近地层破坏，导致剥落的地层砂随地层流体进入 井筒，而对油气井生产造成不利影响的现象。
骨架砂
地层砂可以分两种： 填隙物
6.1 概述
二、影响地层出砂因素，三大类：
3、应力分析法
4 BK G 3
B 2 104 MPa
2 104 B 1.4 104 MPa
B 1.4 104 MPa
1）裸眼井井筒附近应力分布
（1）裸眼井井筒附近应力分布的一般方法 （2）考虑孔隙流体的压力效应地层中任一点应力分布
2）射孔完成井出砂预测方法
（1）沿最大水平主应力射孔，求孔眼周围地层应力分布 （2）沿最小水平主应力射孔，求孔眼周围地层应力分布
( H h ) ( H h ) R2 R2 3R 4 4 R 2 r 2 pi (1 2 ) (1 4 2 ) cos 2 2 2 r r r r 2 2 4 2 ) ( ) 2 3R R h ) ( HR h) h ( H R hR R 2 ( 3H R 4 4 H p ( 1 ) r 2 pi (1 2 ) 2(1 ) cos 2 ) cos 2 i 2 2 (1 4 42 2 r r r 2 2 r r r r 2 (1 2 ) R [ (1 2 ) ]( p i Pp ) 2(1 ) r ( h ) ( h ) R2 R2 3R 4 2 pi H (1 2 ) H (1 4 ) cos 2