油田化学 第9章 油井水防砂
油水井防砂技术探究
藏 开采 过程 的成本 ，因此非 常有必 要加 强 起 到较 好 的防砂效 果 ， 而且施 工成 功率高 ， 油 水井 防砂 技术 的研究 。
三 、防砂新 技术 介绍
油 水井 出砂原 因分 析 油 藏开 采 过 程 中导 致 地 层 出砂 的因 素主要 包括 地质 、开采 、完 井三种 ，其 中 地 质 因素主 要有地 层结 构 、地质组 成 、岩 石 大小 以及 油藏 的性质 决定 。很显 然该 类 因素属 于油 藏形 成 的先 天 因素 ，开采 时如 果 采用 的方 法不 当 ，就 会对 其产 生一定 的 影 响使 油层 发生 出砂现 象 。而开采 、完 井 等 因素 引起 的地层 出砂 主要 有生 产条 件决 定 ，所 以能 够采取 有效 措施 对含水 变 化 、 毛 细管 作用 、 液体 流速 等进行 人 为的控 制 。 因此 ，分析 这些 因素给 地层 出砂带 来 的影 响 ，通 过采 取改 善生产 条件 、提 高开 采技 术 水平 等措 施避 免钻井 时 的地层 出砂 。
一
、
二 、防砂技 术介绍
１ 机械 防砂技 术 根 据操 作 方 式 不 同机 械 防砂 技 术 主
要 分为 两种 ：一种 是 防砂管 防砂技 术 ，其 在油藏开采过程中应用 比较广泛。该种技 该 种方 法应 用在 亏空井 防砂 中受套 管 的影 进 而使 地层 出砂 的可能性 大大提 高 。为 了 术 是将 隔缝 衬管 、烧丝 筛 管等挂 接在 油泵 响较 小 ，因而 防砂效果 非常 显著 。 避 免上 述情况 的发 生 ，通常 使用 压裂充 填 下 面 ，从而 阻挡地 层砂 进 而油泵 中达 到防 运 用 化 学 方 法 进 行 防 砂 时 油 水 井 的 防砂 技 术进行处 理 ，其 中压 裂操作 能够使 砂 的 目的 。该 种 防砂技 术对 阻挡地 层 中大 质 量应 非常 可靠 ，即不 能有 套管外 串槽 情 油层 内形 成宽 而短 的导流裂 缝 ，以此减 少 颗 粒砂 砾效 果非 常 明显 且操 作方便 ，不过 况 的发生 ， 还应保 持射 孔炮 眼顺 畅 。 另外 ， 油层 流动的阻力 ， 进而提高采油生产 能力 ， 该 种技 术不 适合 在细砂 井 中应用 ，否 则容 该 技术 较适 合在 渗透 率相对 较均 匀的地 层 而充填 砾石形成 的支 持带 又具备 多级分 选 易 阻塞 油井 ，减低 油泵 的抽 油效 率 ，给抽 中使用 ，如果 厚 层间差 异较 大 ，则 向其 中 过滤 功能 ，从而达 到较好的防砂效果 。 油 设备 造成 一定 的损伤 。第 二种 防砂技 术 注入化 学试 剂时 容易 出现不 均匀 现象 ，影 结语 是 在第 一种 技术基 础上 发 展而来 ，即将防 响地 层的 固结效 果 。除此之 外 ，与其他 防 经 过 大 量 的实 践 和 探 索 ，油 水 井 防 砂 管与 油泵 相连后 再进 行充 填 ， 形成可以 砂 方 法相 比 ，化 学防砂 方法 施工 过程 中不 砂 技术 理念逐 步得 到完善 ，防砂 技术也 越 滤 砂 的屏 障 ，进 而发挥 较好 的挡砂 作 用 ， 会 残 留其他 物件 ，并 在高压 地层 的防砂 工 来 越纯 熟 ，尤其 在 当今科技 发展 的今天 ， 其 中使 用 的填充 物质包 括果 壳 、陶粒 以及 作 中同样适 用 。不过 适用该 种 防砂方法 重 新 的 防砂工 艺与材 料不 断应用 到实 际生产 砾 石等 。相 对 而言该种 技术 运用 时 间比较 复施 工时会 给地 层 的渗透率 产生 影响 。 活动 中 ，使 油水井 的防砂效 果得 到显著 的 长 久 ，技术 比较成 熟 ，能够 在粗 、中 、细 ３复合 防砂 技术 提 高 ，极大 的促 进 了地层 中油 田的开采 ， 砂 岩地 层 中运用 且达到 较好 的 防砂 效 果 。 复合 防砂 技 术 充 分 利 用 了 机 械 与 化 为我 国的经济 发展 作 出了突 出贡献 。 另 外 ，根 据 其 适 用 的 完井 方 式 ，可 学 防砂技术 的优 点 ，因此在 施工 中不但 能 参 考文 献 将 机械 防砂 技术 分为裸 眼井 和套 管井 砾石 够 在 防砂 位 置 形 成 渗 透 性 良好 的 人 工 井 【 １ 】肖海 玲 ， 张 兆 红 ，严 小 玲 ． 防 砂 工 艺 填 充两 种方 法 ，即将割 缝管 或筛 管下 放到 壁 ，而且借 助机 械防砂 管柱 ，能 够形成 性 的 改 进 与 实 用效 果 分 析 Ⅱ １ ． 今 日科 苑 ， 防砂 的位置 ，然后 将选 择好 的合 适粒 径 的 能 良好的 防砂屏 障 ，进而 实现最 佳 的防砂 ２ ０ ０ ８（ ２ ０）． 砾 石填 充到 油层 与管道 之 间 ，形 成厚 度适 效 果 。除此 之外 ，复合 防砂 技术 的应用 范 【 ２ Ｊ 赵修太，陈东明 ． 油 井 出砂 后 期 多级 中的 隔离层 ，经 过 自 然 堆积 后会 在隔 离层 围最 为广泛 ，它 可 以用 在任 何地 质状况 下 防 砂 技 术 级 数 研 究 卟 石 油 钻 探 技 术 ， 外 部一 个 由粗到 细 的砂 拱 ，不但 能够 起到 的进行 防砂 操作 ，且 能取得 较好 的防砂 效 ２ ０ １ １（ ０ １ ）．
油水井防砂技术分析
松砂岩 油藏的顺｝ 舞发王关 要 ４
关键 词 疏松砂岩 出砂
本文针对油气井出砂的 原因．分析 了日前常 用的几种防砂技 术和 防砂新方法
防 砂
疏 桧砂岩 藏开发的突 出难题是对付地层出砂．钻井－ ， 层出 Ｊ 地 Ｊ 砂 弓 起钻井液性能恶化 ，井 稳定性变 笨，钻速剐降 ，易发 钻硅 Ｉ 至埋钻 等井 １事故 ，破坏铀井 Ｉ ，大大增Ｊ 钻井成奉 油气开采 殳 Ｊ ｕ
填 支撑带又具有 多级分选过滤功能的人工井壁的作片 ，这种防砂技 术 Ｉ 实观 了挡砂 、滤砂 、增 『 产能 的 目的 ．这 种砾 石充填防砂 有两种 方 』 ｕ ． 法 ，一是随压裂施］ 地层｝ 追涂层砾石 ；二是可以采取 套管 砾 ： 充填工 艺 （ 射孔一 ２） 充填 一体化防砂技水 将射孔 和砾石充填有 机结合 ， 用 一趟管柱下入井 油层段 ， 孔后进 行砾石充填或压裂 充填施 工 射
Ｌ ，油气 井出砂能引起砂埋油气ｆ ｆ Ｊ 丢或井筒砂堵造成汕气井停产 ；注水 井 出砂 会造成注 水层位的堵塞而降低水效益 通过防砂可使地层砂最 大限 度地 保持 其在地层中的原始位置 ，而 不随地层流体进入井简 ，阻
水泥等挤 入井筒剧嘲地 ｌ ，捌结 后形成ｊ 有一定强度和 参 ｛ ｜ ” 透性的人 工井壁 ，达到防 ｎ油层出砂 的 目 ，人 井壁法对 山下 出砂造成套管 ： 的 Ｊ ： 外油层部位埘ｊ 所造 成的亏宅 井防砂效果更好 ，不受套管的限制 ．化 ＝ ； ｊ 学 法防砂 前题 条件要求 井质量好 ，不能有套管外ｉ 槽观 象，ｇ － 炮 ｛ ； ｉｆ ￣Ｌ 胀畅通 ．它适 用于渗透 牢相对均 的薄层段地层防砂 ．而层 山差异大 的厚层 化学防 砂施工 由于注入 剂推进 不均种 重 力作 川易造 成吲结不 均 ，影响防砂效＿ 化学防砂优点是施工 后井内无遗留物 ，并可 片于 粜 Ｉ 异常高压 井层的防砂 ；缺点 是对地层渗透率有一定伤害 ，特别是 重复
《油田化学》(9)3-4——8
• 4．触变水泥浆 • 是以触变性材料作外加料的水泥浆。 • 半水石膏是最常用的触变性材料，只要加入水 泥浆质量8%~12%的半水石膏，就可制得触变 水泥浆。 • 作用机理：水化半水石膏与水化铝酸三钙反应 生成钙矾石。钙矾石沉积在水泥颗粒间形成凝 胶结构。但是，这种凝胶结构很容易被切力破 坏，恢复水泥浆的流动状态。一旦切力消失， 凝胶结构又会迅速形成。
• ② 化合
3( CaSO
4
2 H 2 O ) 3 CaO Al 2 O 3 6 H 2 O 20 H 2 O
4
3 CaO Al 2 O 3 3 CaSO
32 H 2 O
• 由于生成的产物钙矾石分子中含有大量的结晶 水，使其体积发生膨胀，抑制了水泥浆的体积 收缩。
• •
8．钻井液转化水泥浆 指向钻井液中加入高炉矿渣、碱性活化 剂、减阻剂和缓凝剂等外加剂配制而成的 水泥浆。 • 高炉矿渣为炼钢产生的废渣， • 矿渣的特性： • 其主要成分在强碱性（PH>12）条件下， 可发生溶解、水化作用，然后析出形成网 络结构，使体系固化。
• •
钻井液转化水泥浆的使用： 第一步，首先在钻井液中加入矿渣，使其 在钻井过程中在井壁表面形成含矿渣的泥饼； • 第二步，在固井时，加入能提高体系PH值的活 化剂（如：NaOH、KOH、NaCO3等）和其他 外加剂； • 第三步，钻井液和泥饼中的矿渣在碱性条件下 与活化剂作用，提高固井质量。 • 优点：与其他水泥浆相比，外加剂用量少；充 分利用了废弃钻井液；减少了废弃钻井液对环 境的污染。
• • • • • • •
2．含盐水泥浆 是以无机盐（NaCl、KCl）为添加剂的水泥浆。 适用于岩盐层和页岩层的固井。 3．乳胶水泥浆 是以乳胶为主要添加剂的水泥浆。 乳胶的作用： ① 提高水泥石与井壁和水泥石与管壁间的胶结强 度； • ② 降低水泥浆的滤失量和水泥浆的渗透性； • ③ 防止气窜的发生。
第9章 油水井防砂
第9章 油水井防砂 9.4 人工井壁防砂
在地层的亏空处 在地层的亏空处，做一个由固结的颗粒物质所组成 亏空 的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁，用于防砂。 的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁，用于防砂。
树脂涂敷砂法
第9章 油水井防砂 9.4 人工井壁防砂
(1)填砂胶结法(散砂+胶结剂) (1)填砂胶结法(散砂+胶结剂) 填砂胶结法 (2)树脂涂敷砂法 酚醛树脂涂覆砂) 树脂涂敷砂法( (2)树脂涂敷砂法(酚醛树脂涂覆砂) (3)水泥砂浆法 水泥+ (3)水泥砂浆法 (水+水泥+砂=0.5:1:4) (4)水泥熟料法 石灰石+粘土烧结) (4)水泥熟料法 (石灰石+粘土烧结) 酚醛树脂涂覆砂： 酚醛树脂涂覆砂： 石英砂粒径：0.4－0.8mm，0.3石英砂粒径：0.4－0.8mm，0.3-0.6mm; 树脂用量:5树脂用量:5-12%. :5 外固化剂：适量。 外固化剂：适量。
第9章 油水井防砂 9.5 滤砂管防砂
这一方法是先向亏 这一方法是先向亏 空砂层填砂，然后将滤 空砂层填砂，然后将滤 砂管下至出砂层段， 砂管下至出砂层段，即 下至出砂层段 可达到防砂的目的． 可达到防砂的目的． 滤砂器可由金属棉、 滤砂器可由金属棉、 金属棉 金属毡或金属丝网制成， 金属毡或金属丝网制成， 制成 也可用胶结剂胶结石英 也可用胶结剂胶结石英 砂等制得。 制得。
C、增孔液的注入
增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。 增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。 多余胶结剂推至地层深处的液体 要求： 要求： 增孔液不溶解胶结剂． 增孔液不溶解胶结剂． 不影响胶结剂固化。 不影响胶结剂固化。
D、胶结剂的固化
若固化剂在胶结剂注入时已加入， 若固化剂在胶结剂注入时已加入，这一步骤是关并 侯凝。 侯凝。 若固化剂注入时未加入，这一步骤是先注入固化剂 若固化剂注入时未加入， 再关井侯凝。 再关井侯凝。
油田化学复习
第一章粘土矿物1.基本概念：晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构不变的现象. 指在硅氧四面体中的硅原子和铝氧四面体中的铝原子被其他原子（通常是低一价的金属原子）所取代阳离子交换容量（C.E.C）:分散介质pH=7时，1kg粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
造浆率：1吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T2.粘土矿物的结构：基本构造单元：硅氧四面体、铝氧八面体基本构造单元片：硅氧面体晶片、铝氧八面体晶片基本结构层：（1）1：1型晶层（2） 2 ：1型晶层：2硅氧四面体晶片+ 1铝氧八面体晶片构成。
3.常见的粘土矿物及其特点：高岭石、蒙脱石、伊利石的结构、性质高岭石A、1 ： 1型粘土矿物B、几乎不存在晶格取代，负电量少C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2AD、C.E.C 低（30-150 mmol/kg 土）在三种常见的粘土矿物中，高岭石的C.E.C最低。
原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以C.E.C 小。
E、造浆率低高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。
蒙脱石膨胀型A、2 ：1型粘土矿物B、存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即AI3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+或Ca2+来平衡。
C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距C=9.6A- 40A。
D、C.E.C 大（700-1300 mmol/1kg 土）原因在于蒙脱石存在晶格取代（AI-O八面体中），所以带负电荷较多，周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目多，所以C.E.C大。
E、造浆率高因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主要配浆材料。
第9讲防砂
的油砂的排放会污染环境。尤其是海上油田。
ⅲ井壁坍塌（油井报废）
最严重的情况是随着出砂量的不断增多，套管外的空穴越来越大，
到一定程度往往会导致突然性地层坍塌，使套管受挤压变形，有中会
使油井报废。
出砂问题主要是油井出砂，水井也会出现这一问题，但通常是在各
种作业施工之后的排液或冲洗过程中，不像油井那样严重，但也会影
R-SO3Na
R
SO3Naபைடு நூலகம்
R-(CH2-CH2-O )n H
R
R-(CH2-CH2-O )nCH2SO3Na
(CH2-CH2O )n H R-(CH2-CH2-O )n CH2COONa
CH3 [ R N CH3 ] Cl
CH3
[ R N ] Cl
可以将活性剂加到酸液中，也可在酸化前注入前置液。在酸液中 加入表面活性剂，除可降低反应速度外，还可降低地层毛细阻力，减 少酸化压力，使酸化后的残液易于排出。
⒋助排剂 用于压裂液助排剂的活性剂均可。
5.暂堵剂 temporaryblockingagent 能暂时降低地层渗透性的物质。也称转向剂 divertingagent，是指
能封堵高渗透层，使工作液转向低渗透层的物质。目的在与提高酸化 效果。
油田化学 第9章 油井水防砂
树脂胶结剂：树脂+固化剂
酚醛树脂、环氧树脂
耦合剂
能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。
耦合剂和两种材料之间都有较好的亲和力，由
此可以改变两种材料之间的界面性能，提高其
界面粘合性。
耦合剂 γ -氨丙基三乙氧基甲硅烷
水解
甲硅醇
聚甲硅醇
二、化学胶结防砂法
支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物
二、化学胶结防砂法
（1）防砂的原理 用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起 来，达到防砂的目的 。
二、化学胶结防砂法
（2）什么是胶结剂 胶结剂是指能将松散砂粒在接触点处胶结起 来的化学剂 。 无机胶结剂：硅酸、硅酸钙 有机胶结剂
二、化学胶结防砂法 有机胶结剂主要有：
一、化学桥接防砂法
（1）防砂的原理 由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接起 来，达到防砂的目的 。
一、化学桥接防砂法
（2）什么是桥接剂 桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起 来的化学剂。 无机阳离子型聚合物 有机阳离子型聚合物
无机阳离子型聚合物
由铝离子、锆离子组成的多核羟桥络离子
有机阳离子型聚合物
化剂再关井候凝。
三、人工井壁防砂法
在地层的亏空处，做一个由固结的颗粒物质 所组成的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁， 用于防砂。
树脂涂敷砂法
人工井壁防砂法包括：
1．填砂胶结法
2 ．树脂涂敷砂法 （后期出砂井广泛应用）
3．水泥砂浆法 4．水泥熟料法
四、滤砂管防砂法
这一方法是先向
亏空砂层填砂，然
后将滤砂管下至出
砂层段，即可达到
防砂的目的．
(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。
二、油水井出砂的危害1. 原油产量、注水量下降甚至停产停注油水井出砂极易造成油层砂埋、油管砂堵、砂卡，致使原油产量、注水量不断下降甚至停产停注。
油井防砂
冲砂过程中所用的冲砂液要具有 一定的粘度、比重、又不损坏油层。 一定的粘度、比重、又不损坏油层。 常用的冲砂液有： 乳化液、 常用的冲砂液有：油、水、乳化液、 汽化液等。为防止油层污染， 汽化液等。为防止油层污染，在液体 中可加入表面活性剂。 中可加入表面活性剂。 冲砂的方法一般有正冲、反冲和 冲砂的方法一般有正冲、 正反冲三种。 正反冲三种。 如图A为联合冲砂管拄示意图， 如图A为联合冲砂管拄示意图， 是根据正反冲的优点而设计。 是根据正反冲的优点而设计。 在冲砂过程中应注意中途不能停 泵，以免被冲起的砂子下沉将冲砂管 卡住或堵死； 卡住或堵死；冲砂过程中应尽量使其 进出口排量大致平衡，防止井喷。 进出口排量大致平衡，防止井喷。
3
二、油层出砂的原因
油层出砂是由于井底附近地带的岩层结构破坏所引起的，它 油层出砂是由于井底附近地带的岩层结构破坏所引起的， 与岩石的胶结强度、应力状态和开采条件有关。 与岩石的胶结强度、应力状态和开采条件有关。 （一）、岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类、数量和胶结 ）、岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类、 岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类 方式。 砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅质三种。 方式。 砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅质三种。硅质 胶结物的强度最大，碳酸盐次之，粘土的胶结最差。 胶结物的强度最大，碳酸盐次之，粘土的胶结最差。对同一类型 的胶结物，其数量越多，胶结强度越大。 的胶结物，其数量越多，胶结强度越大。砂岩的胶结方式分为基 底胶结、接触胶结和孔隙胶结。 底胶结、接触胶结和孔隙胶结。 1、基底胶结是指胶结物数量大于岩石颗粒数量，颗粒完全浸 基底胶结是指胶结物数量大于岩石颗粒数量， 没在胶结物中。这种砂岩的胶结强度最大。 没在胶结物中。这种砂岩的胶结强度最大。 2、接触胶结是指胶结物数量不多，仅存于颗粒接触的地方。 接触胶结是指胶结物数量不多，仅存于颗粒接触的地方。 这种砂岩的胶结强度最低。 这种砂岩的胶结强度最低。 3、孔隙胶结是指胶结物不仅存于颗粒接触的地方，还充填于 孔隙胶结是指胶结物不仅存于颗粒接触的地方， 部分孔隙中。胶结强度处于上述两种之间。 部分孔隙中。胶结强度处于上述两种之间。 易出砂的油层岩石主要以接触胶结方式为主， 易出砂的油层岩石主要以接触胶结方式为主，但这种储油层 的孔隙度大，渗透率高。 的孔隙度大，渗透率高。
浅谈对油水井防砂技术的几点认识
浅谈对油水井防砂技术的几点认识摘要：油井防砂工艺技术的研究对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。
文章针对油气井出砂的原因，分析了目前常用的几种防砂技术和防砂新方法。
关键词：疏松砂岩；出砂；防砂在油气开采中，油气井出砂能引起砂埋油气层或井筒砂堵造成油气井停产；注水井出砂会造成注水层位的堵塞而降低水效益。
通过防砂，可使地层砂最大限度地保持其在地层中的原始位置，而不随地层流体进入井筒，阻止地层砂在地层中的运移，使地层原始渗透率降到最低程度。
1 油水井出砂原因分析影响地层出砂的因素大体分为3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。
2 主要防砂技术简介2.1 机械防砂技术目前，机械防砂分为两类：第一类是现场应用比较普遍的防砂管柱防砂技术，主要是采取在采油泵下挂接如绕丝筛管、割缝衬管、双层或多层筛管、各种防砂器等，原理是利用上述防砂管柱阻挡住地层砂，防止进入采油泵内。
优点是简便易行，可以有效地防止中粗砂岩油层所出的大粒径砂；不足以对出细砂的井造成堵塞，使采油泵不进液，而且寿命相对短暂。
第二类机械防砂是第一类机械防砂方法的发展进步，它采取先下入防砂管柱再进行充填，或一次性压裂充填，形成多级滤砂屏障，达到挡砂目的，充填物常用砾石、陶粒和果壳等。
由于该类防砂方法应用较早，技术逐步完善，被认为是目前防砂效果最好的防砂方法之一，可用于细、中、粗砂岩地层，垂直井、定向井、热采井等的复杂条件中。
油水井防砂技术
油气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。
一般而言，地层出砂没有深度限定，地层应力超过地层强度就有可能引起出砂。
地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推拽力，还有地层压力空隙压力和生产压差形成的作用力。
地层强度决定于地层胶结物的胶结力、圈闭流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。
疏松砂岩油藏在我国分布很广，产量储量都占很大比例，因此搞好防砂工作非常重要。
油水井出砂带来的危害很大:出砂可能导致砂埋油层或井筒砂堵造成油水井不能正常生产或停产，还可能造成油层部位亏空、井壁坍塌、套变加剧乃至使油水井报废。
一、油层井出砂原因油水井出砂原因可分为先天和人为两种因素造成的。
先天因素主要是由于油藏埋藏浅，形成地质年代较晚，并且胶结矿物数量少、分布不均，因而油层胶结强度差，在地应力大于地层强度时，在流体冲刷之下油层即出砂。
人为因素主要有:①钻井过程及开采前后，油层部位受破坏而应力失衡;②不合理的开采速度和油井工作制度突变或生产压差过大;③射孔、压裂、修井冲砂和酸化等措施不可避免造成对油层强度的负面影响;④油层进人中高含水开发期后，由于胶结物的被溶解和冲刷，油层强度降低;⑤地层压力下降，使油层受垂向应力增加，使砂粒间的应力平衡被破坏，造成出砂;二、防砂技术的发展历程和目前主要防砂方法1.防砂技术的发展历程防砂就是采取一定措施禁止或减少油层砂产出并阻止其进入井筒，对于防砂人们经历了从不自觉到自觉的发展过程，按照其发展过程可分四个阶段。
（1）早期的试验摸索阶段:主要通过控制油井产量来稳定流体产出速度，在射孔炮眼处通过自然过滤堆积形成稳定的砂桥，进而阻止砂粒迸入井筒，这种方法一般也称为自然砂桥控砂技术。
（2）防砂技术发展阶段:20世纪70年代开始，经过研究探索形成了一套以化学防砂为主的固砂方法。
（3）防砂技术成熟阶段:20世纪70年代，形成了一套以机械防砂为主导、机械一化学复合防砂技术。
海上油气田完井手册-第九章 油气水井防砂
第一节出 砂 预 测多数疏松或较疏松的油层有出砂现象。
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)，桥堵或堵塞井眼，降低油气井产量或迫使油气井停产。
我国海上发现的疏松或较疏松油气藏较多。
科学地进行出砂预测，为防砂提供了可靠的决策依据。
出砂预测研究回答的问题是：（1）油气水井在其生命期内(包括投产及小产后期)是否出砂?（2）何时出砂？一、出砂机理及影响因素1.出砂机理—般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。
地层强度决定于胶结物的胶结力、流体的粘着力、地层颗粒之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。
地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推力，还有地层孔隙压力和生产压差形成的作用力，因此地层出砂是由多种因素决定的。
2.出砂的影响因素1)岩石强度低。
此为最重要的影响因素。
—般认为单轴抗压强度低于7.0MPa的岩石为弱固结岩石，有可能出砂。
胶结物的种类性质和数量，对岩石的强度起着至关重要的作用。
地层岩石遭到破坏而出砂，其本质是胶结物被破坏，形成分散的砂粒。
胶结物的破坏，除了剪切和拉伸等机械力的作用外，还受到液体的溶蚀、电化学作用的伤害，有些本来不出砂的井在酸化或产水、注水后出砂，就是这个道理。
2)地层压力的衰减。
地层压力的衰减相对增大了岩石的有效应力。
3)生产压差或生产速度过大。
4)地层流体粘度大易出砂。
5)油气井含水量的增长，出砂的可能性增大。
某气田的产层段砂岩，当岩石含水后，其强度降低80％～95％。
6)不适当的增产措施(酸化和压裂)。
7)操作管理措施不当，例如造成井下过大的压力激动等。
二、出砂预测方法和系统出砂预测方法有四类，分别为现场观测法、经验法、实验室模拟法和数值计算法。
从目前的研究水平来看，很难用单一方法准确预测一口井在生产全过程中是否出砂和何时出砂，只有通过多种预测方法才能使预测结果比较可靠。
1.现场观测法(1)岩心观察疏松岩石用常规取心工具收获率低，很容易将岩心从取心筒内拿出或岩心易从取心筒中脱落，有时其不需使用胶皮取心筒或海棉取心筒。
油田开发过程中水井防砂技术
圆园20年第11期某采油厂管理着50多个开发断块,采用注水开发方式进行原油开采,因工艺流程及生产条件的限制,同时为了提高注水系统效率,多个断块采用同一个注水站集中供水,一套注水系统同时给2~5个断块供水,由配水间分压后,通过注水井注入地层。
近年来,因注水井储层出砂,造成储层内的支撑结构损坏,导致储层坍塌,挤压套管变形。
套变的井占该厂注水井总数的60%上,有10%的井造成套管断裂而报废,导致注水指标完不成,影响了油田开发生产。
2019年该厂组织专业技术人员及技师成立了难题攻关小组,经过调研和分析,查找出水井出砂原因,针对不同原因,提出了针对性治理方案。
一、水井出砂的原因该厂共有359口注水井,出砂、套变的井达到224口,占总井数的63%。
其中,常关的161口注水井中,因套变、出砂井而造成关停的井105口,占总关井数的65%。
表1各断块出砂、套变情况统计表通过以上分析,该厂出砂较为严重的断块有6个,分别是:泉241、京11、京9、中岔口、泉46-58,出砂率都在70%以上。
查找完钻资料得知,易出砂区块储层泥质含量高,均在12%以上,平均达到23.7%,而几个出砂一般的区块泥质含量均在7%以下,平均为4.3%。
(一)储层胶结物对出砂的影响1.弱胶结砂岩:出砂多发生在地层生产初期,出砂主要原因是地层剪切和洗井时拉伸破坏。
2.中等、较好胶结强度砂岩:生产初期不出砂,当注水压差达到一定强度,或注水压力波动,当岩石所受有效应力超过了岩石本身的抗压强度,地层发生剪切破坏,造成出砂。
(二)注水井临界压力差对出砂的影响通过对该厂的注水断块的临界压力差计算,注水断块的出砂临界压差在0.94~2.68MPa 之间,如表2所示。
表2部分断块出砂的临界压差统计表(三)储层水敏对出砂的影响该厂的储层土矿物平均含量在11%左右,高岭石、蒙脱石含量相对较高,水敏指数在0.50~0.70之间,矿物质颗粒的脱落和膨胀,造成了油层出砂。
油田开发过程中的水井防砂技术
(3)不能避免渗漏、喷涂、翻修、喷砂对竖杆耐久性的不利影响；(4)在竖井进入中流水切割开发期后，由于水泥溶解和侵蚀，竖杆强度下降；(5)地层降低引起的地层压力上升，垂直负荷增加，砂粒间的应力平衡崩溃，产生沙子。
3 防砂技术3.1 机械防砂技术现在机械沙的控制分为两个类别。
一种是在这个领域广泛使用的防砂管柱防砂技术。
这个主要用于悬挂在采油泵下挂接如绕丝筛管、割缝衬管、双层或多层筛管、各种防砂器。
原理是使用上述的防砂管柱阻断地层砂，防止其进入采油泵。
这种方法的优点是简单易用，是由中等粗大的砂岩存油层生产的大粒径砂。
缺点是，因为生成细砂的油井容易堵塞，所以油采油泵不能供给液体，其寿命比较短。
第二种机械防砂是第一种类型的开发和进步。
机械防砂的控制方法，采用多级滤砂屏障，达到防砂目的的对策。
目前，这种方法适用于各种砂层。
机械防砂技术通过各种各样的方法，可以细分为裸眼井砾石充填和套管井内砾石充填防砂方法。
技术原理是将筛管或割缝衬管引导到井内防砂层段，将适当的粒子大小的砂石供给流体。
在筛管和油层或套管之间填充，形成特定厚度的砂石层，使用它，防止地层砂流入井中。
一个大的沙子池。
油层的砂粒在砂石层的外侧被阻挡，根据自然的选择在砂石层的外侧被积蓄。
它具有良好的流通能力，可以有效防止油层出砂。
为了提高成功率，管内砾石充填施工通常与大直径的高孔密射孔相结合。
一般来说，充填防砂有可靠的结构、高成功率以及适度的成本等优点。
也就是说，机械防砂有很强的适应性，无论产层薄厚、0 引言油井出砂是由于很多原因造成的，这对油井的正常开发非常不利。
油井出砂的话，油井的开发就会变得困难。
严重的情况下，油井甚至可能停止生产。
目前，需要注意改进和参考，因此在开发石油生产时，必须注意应用有效的防砂技术。
在防砂技术方面，持续改善相关技术，避免出砂对生产影响，为了减少石油生产的阻碍，需要强化分析和研究相关技术，不断进行技术革新。
1 油田化学防砂技术概述分析中国油田可知，中国疏松砂岩油藏储量大，石油产量大，分布较大。
油田开发过程中的水井防砂技术
油田开发过程中的水井防砂技术2吉林油田新木采油厂吉林省松原市1380003吉林油田英台采油厂吉林省松原市138000摘要：在油田开发的过程中，水井防砂技术越来越先进。
在油田生产的实际开发中，油井出砂是非常严重的问题，直接对油田生产造成严重影响和损害，不利于油田生产正常的开采，影响生产效率，并增加工作流程的整体负担。
文章首先分析了常规油气藏的出砂机理，其次探讨了油水井出砂原因，然后就防砂技术进行研究，最后论述了发展趋势展望，以供参考。
关键词：油田；水井；防砂技术引言目前采用的笼统充填防砂无法满足后期分层采油要求；其次现有防砂通径小，而现有配产器外径大，无法满足海上7in（1in=25.4mm）套管长寿命分层采油的要求；另外海上生产测试手段单一，毛细管测试技术只能监测压力一个参数，不利于海上油井关键生产资料的录取和监测，制约了电泵井生产参数实时动态监测及优化。
1常规油气藏的出砂机理生产过程中的砂粒产出是不同类型易出砂油气储层的共性问题，涉及中高渗砂岩、碳酸盐岩、天然气水合物、煤层气等储层。
其中，对于中高渗疏松砂岩储层，大量研究者将砂体视为弹性介质或弹-塑性介质，提出拉伸破坏、压缩破坏和剪切破坏等机理，认为砂岩介质内产生的上述三种屈服破坏是出砂的主要原因，并考虑流体拖曳力对颗粒剥落的促进作用以及孔隙流体的粘度等物理性质，对出砂现象进行解释。
上述出砂机理基于固体岩石的宏观力学破坏，主要支撑以此为基础的出砂临界条件的预测，提升了人们对出砂的认识；其局限性在于比较难以解释储层孔隙介质内的微观出砂现象。
近年来，有研究者通过微观出砂实验模拟，基于储层砂粒粒径、胶结强度、微流场和微应力场分布的非均质性和随机特性，提出了非均质弱胶结砂岩储层的孔隙液化、类蚯蚓洞、连续坍塌三种微观出砂形态和机理，试图从微观视角考察砂粒的剥落顺序和运移规律，解释出砂的本质，丰富和发展出砂机理及认识。
2油水井出砂原因(1)在钻井过程中，由于一个不平衡的钻井，压力过大；(2)生产速度不够，石油挖掘系统突然发生了变化；(3)不能避免渗漏、喷涂、翻修、喷砂对竖杆耐久性的不利影响；(4)在竖井进入中流水切割开发期后，由于水泥溶解和侵蚀，竖杆强度下降；(5)地层降低引起的地层压力上升，垂直负荷增加，砂粒间的应力平衡崩溃，产生沙子。
胜利油田水井化学防砂介绍
胜利油田水井化学防砂介绍摘要：化学防砂是胜利油田水井防砂的主导工艺，主要包括固砂剂防砂以及涂料砂防砂，2016年以来，通过对井下注入化学剂的改性，对作业注入管柱的的改近。
对相关注入参数进行技术配套的优化。
2016年以来，随着分层化学防砂的进一步推进，水井化学防砂应用50井次，施工成功率100%，有效期超过两年以上，取得了很好的增注效果。
关键词：水井分层化学防砂一、前言化学防砂是胜利油田水井防砂的主导工艺，主要包括固砂剂防砂以及涂料砂防砂，2016年统计胜利油田水井防砂3949口，化学防砂1993口，占到50.46%。
化学防砂具备以下优点：1、施工成本低。
是充填防砂1/3~1/2。
2、无留井管柱，保持原井套管通径； 3、复杂井况适应性强。
可在套损套变井（近7000口）、侧钻井（5000余口）等小井眼井中应用。
因施工成本低、工艺简单等因素，2016年在低油价形势下，胜利油田化学防砂应用比例从12.6%上升到16.8%，成为在低油价形势下重要的防砂技术措施之一。
二、项目的提出及目的意义化学防砂主要存在以下两个主要问题：一是化学防砂整体成功率低、有效期短。
二是非均质多层井化学防砂矛盾更为突出。
对胜利临盘油田非均质油藏统计表明，其出砂油藏层薄，断层多、断块小，油层井段长，小层多，且油水层间互、夹层小；平均小层厚度1m~3m，渗透率差异大，非均质性强；化学防砂58井次中，2层以上的井更是达到了70%。
薄层多井段井注入压力高，一次笼统化学防砂难以实现各小层均匀改造的效果，防砂后，防砂有效期200d左右，并且开井前3个月产量平均下降70%以上，造成低液井逐渐增多。
同时厚油层层内非均质适应性差，大于5m的油层由于层内非均质性的影响，仅在局部形成固砂屏障，化学固砂效果不理想。
因此，本项目在研究井下固结环境对固砂剂固结效果影响的基础上，提出改善近井固砂环境措施，通过改性固砂剂，延长固砂剂在井下环境条件下的实际固结强度；提高化学防砂对非均值油藏的适应性，对确保粉细砂油藏、特殊井眼油水井的防砂注采效果具有重要意义。
延大采油工程教案09油水井维护性措施
第九章油水井维护性措施目的要求要求学生掌握油水井的维护性措施，这些措施包括防砂与清砂，防蜡与清蜡，油井堵水，防腐及清防垢。
这章内容相对比较容易，是前几章内容的综合应用。
要求学生能够将本章知识与前面知识相结合，并注意理论联系实际。
课时：2学时授课重点内容提要第一节防砂与清砂（一）出砂危害产出的地层砂可以分为骨架砂和填隙物两种。
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（微粒），主要成分为粘土矿物，也包括石英、长石等其他非粘土矿物微粒。
✓砂堵导致减产或停产✓地面及井下设备加剧磨蚀✓套管损坏，油井报废（二）影响出砂的因素1、地质因素（1）应力状态钻井前砂岩油层处于应力平衡状态。
钻开油层后，井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏，造成井壁附近岩石的应力集中。
（2）岩石的胶结状态与油层岩石胶结物种类（粘土、碳酸盐和硅质、铁质三种）、数量（数量越多，胶结强度越大）和胶结方式（基底胶结、接触胶结、孔隙胶结）有关。
基底胶结胶结强度大孔隙胶结胶结强度中接触胶结胶结强度低（3）渗透率渗透率越高，其胶结强度越低，油层越容易出砂。
2、开采因素①固井质量：由于固井质量差，使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘在一起，在生产中形成高低压层的串通，使井壁岩石不断受到冲刷，粘土夹层膨胀，岩石胶结遭到破坏，因而导致油井出砂。
②射孔密度：射孔密度过大，有可能使套管破裂和砂岩油层结构遭到破坏③工作制度：生产压差过大、工作制度的突然变化等④其它：含水上升、地层压力下降、不适当的措施、低质量的作业等。
（三）防砂方法1、制定合理的开采措施（1）制定合理的油井工作制度：通过生产试验使所确定的生产压差不会造成油井大量出砂（控制生产压差）。
对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差。
（2）加强出砂层油水井的管理：开、关操作要求平稳；对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
油水井防砂
前 言
（1）出砂危害 油井出砂： （1）采油层段堵塞； （2）管线和设备堵塞； （3）抽油泵磨损； （4）井壁坍塌，使套管受挤压而变形； 水井(主要在洗井或排液时发生): 引起水层堵塞。
前 言
（2）防砂的方法 化学桥接防砂法 化学胶结防砂法 人工井壁防砂法 滤砂管防砂法 绕丝筛管砾石充填防砂法
支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物
二、化学胶结防砂法
（1）防砂的原理 用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起 来，达到防砂的目的 。
二、化学胶结防砂法
（2）什么是胶结剂 胶结剂是指能将松散砂粒在接触点处胶结起 来的化学剂 。 无机胶结剂：硅酸、硅酸钙 有机胶结剂
二、化学胶结防砂法 有机胶结剂主要有：
一、化学桥接防砂法
（1）防砂的原理 由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接起 来，达到防砂的目的 。
一、化学桥接防砂法
（2）什么是桥接剂 桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起 来的化学剂。 无机阳离子型聚合物 有机阳离子型聚合物
无机阳离子型聚合物
由铝离子、锆离子组成的多核羟桥络离子
有机阳离子型聚合物
胶结剂的注入
将胶结剂注到松散砂层，与砂接触。 为使胶结剂均匀注入，在注胶结剂前可先注一
段塞转向剂。
比如：泡沫
增孔液的注入
增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。
要求：
增孔液不溶解胶结剂．
不影响胶结剂固化。
胶结剂的固化
若固化剂在胶结剂注入时已加入，这一步骤是
关井候凝。
若固化剂注入时未加入，这一步骤是先注入固
化剂再关井候凝。
三、人工井壁防砂法
在地层的亏空处，做一个由固结的颗粒物质 所组成的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁， 用于防砂。
树脂涂敷砂法
人工井壁防砂法包括：
1．填砂胶结法
2 ．树脂涂敷砂法 （后期出砂井广泛应用）
3．水泥砂浆法 4．水泥熟料法
四、滤砂管防砂法
这一方法是先向
亏空砂层填砂，然
冻胶胶结剂：交联剂
酚醛树脂、环氧树脂
耦合剂
能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。
耦合剂和两种材料之间都有较好的亲和力，由
此可以改变两种材料之间的界面性能，提高其
界面粘合性。
耦合剂 γ -氨丙基三乙氧基甲硅烷
水解
甲硅醇
聚甲硅醇
二、化学胶结防砂法
（3）化学胶结防砂步骤 地层预处理
胶结剂注入
增孔液注入 胶结剂固化
地层的预处理
不同目的的预处理用不同的预处理剂：
若要顶替出砂层中的原油，可用盐水。 若要除去砂粒表面的油，可用油溶剂处理。 油溶剂包括液化石油气，汽油、煤油。 若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，可用盐 酸。 若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面，可 用醇或醇醚，如正己醇、乙二醇丁醚。
后将滤砂管下至出
砂层段，即可达到
防砂的目的．
五、绕丝筛管砾石充填防砂法
将绕丝筛管下至出砂层段， 再用携砂液将砾石充填在出砂层段与绕丝筛管 之间的空间．
绕有不锈钢丝的丝间缝宽 粒度中值为砂层砂粒粒度 0．2～0． 3 mm的割缝 中值5～6倍的石英砂 油管或钻孔油管