端部脱砂
端部脱砂工艺优化设计
关键词
压裂 防砂
端部脱砂
疏松砂岩 文献标 志码
参数优化 Ｂ
中图法分类号
３ Ｚ３ ５ ７ ． １ ３ ；
油层 出砂 是砂 岩 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 。 出砂 的危 害极 大 ¨ Ｊ 。主要 表 现 为 ： 砂 埋 油 层 或
Ｕ
ｆ ＿ ｝ ｊ ｔ 求开始注 入高浓度携砂液的时间 （ ￡ ）
裂缝长度 ／ ｍ
』 ｌ
预设 加砂 段数 、 初砂 比及最 大砂 比
图 ４ 产 量 与缝 长 和无 因 次 导 流 能 力 的关 系
而增 大 ， 在一 定 的裂 缝 长度 下 ， 导流 能 力 越 大 ， 产量
３ 端部脱砂压裂防砂技术 的敏 感性 分析
３ ． １ 缝宽 和缝 内压差 关 系的确定
通信作者简介 ： 曲占庆 ， 男， 中国石油 大学 （ 华东 ） 教授 ， 博士生导师。
缝宽 主要受 岩 石力 学 性 质 、 缝 高 及缝 内压 差 的
影响， 而压 差 与 缝 长 、 泵 排 量 及 液 体 性 质 等 因 素 有 关 。缝宽 与缝 内压 差 却 的关 系 为 ：
裂缝 加 宽 、 膨胀 ， 而 缝 长 不再 增 长 ， 形 成 高 导 流 能力 的支撑 带 。
井 筒砂堵 造 成 油 井 停 产 ； 地面和井下设备磨损 、 砂 卡； 冲砂 检泵 、 地 面清 罐 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 害 既 增 加 了原 油生 产 成 本 ， 又 增 加 了 油 田的 开采 难 度 。 压 裂充 填 防砂 技 术 是 在 疏 松 砂 岩油 气 层 中通 过 水
中浅层油气井出砂治理及防砂工艺分析
中浅层油气井出砂治理及防砂工艺分析摘要：近几年我国中浅层油气井开采频率越来越高，出砂问题也越来越显著，这一情况不仅导致正常开采工作受到影响，生产设备也易发生损坏，甚至可能引起事故，所以在进行中浅层油气井开采工作时，必须针对出砂情况进行有效治理，并合理应用防砂工艺。
由此，本文主要针对中浅层油气井出砂治理及防砂工艺进行分析，以供参考。
关键词：中浅层油气井；出砂治理；防砂工艺在针对中浅层油气井进行开采的过程中，因为天然气实际流速相对于地层出砂临界流速更大，所以开在过程中极易出现地层出砂情况，并导致生产效率受到影响，所以必须针对地层出砂现象进行合理的处理及预防。
但是从实际上来看，因为出砂井况复杂、开发层系数量多，同时可能存在管柱变形等不良情况，所以防砂工艺应用效果通常不理想。
为了改善中浅层油气井的开采情况，有必要针对出砂治理及防砂工艺进行进一步分析。
一、油井出砂原因（一）地质因素（1）原油物性：原油的粘稠程度越高，密度越大，进行流动时存在的摩擦阻力就越大，所以原油向井底流动时，易导致周边的砂被裹挟进入井中；（2）岩石胶结强度：储油岩石主要由胶结物以及固体颗粒所组成，其中的胶结物占比越大，岩石胶结强度就越高，油井出砂的几率就越小，而若其中的胶结物含量较少，岩石的胶结程度则相对较弱，也就易出现油井出砂情况；（3）岩石地应力状态：在将油层钻开之前，油层岩石基本应力平衡，而在完成钻井操作之后，地层应力失衡，井壁附近岩石结构发生破坏，也就能够导致油层出砂[1]。
（二）开采方面（1）如果开采过程中油井大量出水，则出砂的可能性较大；（2）油井开采措施不当，易导致出砂；（3）打开油层的方法、诱导油流以及放喷的方法不合理，易引起出砂；（4）固井质量不足，导致井壁岩石受到持续冲刷，并使胶结被破坏，从而导致出砂现象。
二、防砂措施（一）制定合理的开采措施（1）在对油井配产方案进行制定时，应首先进行生产试验，确定生产压差不会导致油井中大量出砂，通过控制生产压差的方式，避免出现严重的出砂情况，同时也可以针对地层液体渗流速度进行适当限制，避免由液体渗流导致岩石颗粒拖曳力增加；（2）针对出砂几率较大的油井，在进行生产管理时，应保障平稳的开关井操作，避免出现油井“激动”现象；（3）针对出砂几率较高的油井，应该尽量避免采用幅度较大的抽吸措施，以避免生产压差过大导致出砂现象加剧；（4）如果油层胶结较为疏松，且需要采用酸化的方式改善油层堵塞情况，则应注意尽量避免油层结构受到破坏，所以需要合理控制高酸液的浓度，以降低油井出砂的几率，如果粘土胶结程度不足，应该避免使用淡水压井，以避免水流入到油层当中，并导致粘土膨胀[2]。
砾石充填完井
防砂工艺1生产过程中地层出砂的判断油气井出砂会造成井下设备、地面设备及工具(如泵、分离器、加热器、管线)的磨蚀和损害，也会造成井眼的堵塞，降低油气井产量或迫使油气井停产。
所以，弄清油气井出砂机理及正确地判断地层是否出砂，对于选择合理的防砂完井方式及搞好油气田的开发开采是非常重要的。
1.1地层出砂机理及出砂的影响因素对于出砂井，地层所出的砂分为两种，一种是地层中的游离砂，另一种是地层的骨架砂。
石油界对防砂的观点也随着技术的进步和认识的深化在不断变化。
在此之前，一些防砂的理论主要是针对地层中的游离砂，防砂设计也是为了能阻挡地层中的游离砂产出来。
但是，近儿年来，特别是国外的看法有了较大的变化，认为地层产出游离砂并不可怕，反倒能疏通地层孔隙喉道，对提高油井产量有利。
真正要防的是地层骨架砂的产出，因为一旦地层出骨架砂，可能导致地层的坍塌，使油井报废。
那么，什么时候地层将产出骨架砂呢?按岩石力学观点，地层出砂是由于井壁岩石结构被破坏所引起的。
而井壁岩石的应力状态和岩石的抗张强度(主要受岩石的胶结强度，也就是压实程度低、胶结疏松的影响)是地层出砂与否的内因。
开采过程中生产压差的大小及地层流体压力的变化是地层出砂与否的外因。
如果井壁岩石所受的最大张应力超过岩石的抗张强度，则会发生张性断裂或张性破坏，其具体表现在壁岩石不坚固，在开发开采过程中将造成地层出骨架砂。
影响地层出砂的因素归结起来主要有:(1 )地层岩石强度一般说来，地层岩石强度越低，地层出砂的可能性就越大。
(2)地层压力的衰减随着地层压力的下降，井壁岩石所受的应力就会增大，地层出砂的可能性就会随着增大。
(3)生产压差一般说来，生产压差(或生产速度)越大，地层出砂的可能性就越大。
(4)地层是否出水和含水率的大小生产过程中，随着地层的出水和含水率的上升，地层出砂的可能性增大。
(5)地层流体粘度地层流体粘度越大，地层出砂的可能性就越大。
(6)不适当的措施或管理不当的增产措施(如酸化或压裂)或管理(如造成井下过大的压力激动)都会引起地层出砂。
压裂液使用指导
压裂基本知识地层水:配伍性最好, 但悬砂性能差前提是支撑剂的密度降下来。
最小的伤害就在于使用地层水加入添加剂，对支撑剂进行改进，利用纳米技术使得它的密度很水一样，强度还要好，那么在水中就能悬浮，这样就达到无伤害的目的。
风险大水力压裂改造技术主要机理为：通过高压驱动水流挤入煤中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，增加煤层的透气性。
且可产生有较高导流能力的通道，有效地连通井筒和储层，以促进排水降压，提高产气速度，这对低渗透煤层中开采煤层气尤为重要. 可消除钻井过程中泥浆液对煤层的伤害，这种地层伤害可急剧降低储层内部的压降速度，使排水过程变得缓慢，影响煤层气的开采。
这种技术在煤层气生产实践中也存在一些问题：由于煤层具有很强的吸附能力，吸附压裂液后会引起煤层孔隙的堵塞和基质的膨胀，从而使割理孔隙度及渗透率下降，且这种降低是不可逆的，因此，目前国内外在压裂改造技术中，开始使用大量清水来代替交联压裂液，以预防其伤害，但其造缝效果受到一定的影响；由于煤岩易破碎，因此，在压裂施工中，由于压裂液的水力冲蚀作用及与煤岩表面的剪切与磨损作用，煤岩破碎产生大量的煤粉及大小不一的煤屑，不易分散于水或水基溶液，从而极易聚集起来阻塞压裂裂缝的前缘，改变裂缝的方向，在裂缝前缘形成一个阻力屏障。
对于构造煤（soft coal），采取压裂的办法行不通，因为受压煤层的透气性会更低. 构造煤主要难点：强度弱、煤岩碎、非均质强、渗透性差清洁压裂液（ClearFRAC）清洁压裂液的工作原理：加入的表面活性剂形成的胶束，可以在特定的盐浓度下产生，获得粘度，可以在稀释获得遇见亲油相以后通过减少胶束过流面积以后去除粘度。
它一种粘弹性流体压裂液，主要成分包括长链的表面活性剂(VES)、胶束促进剂(SYN)和盐(KCl)，目前国内外广泛使用是第一代VES 压裂液，主要是阳离子型季铵盐表面活性剂，它们是CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、Schlumberger的JB508型表面活性剂和孪生双季铵盐类表面活性剂。
讲课：压裂防砂
压裂防砂工艺技术一、压裂防砂技术形成的背景压裂作为一项增产工艺早已在低渗油气藏得到广泛应用，技术十分成熟。
而将压裂工艺大规模应用于高渗透胶结疏松的软地层作为防砂完井措施却是九十年代的事，并且发展迅猛，很快为石油工业界广泛接受，有的石油公司已经作为首选的防砂完井技术。
目前，在全世界范围内，压裂充填（frac-pack）防砂施工井数与日俱增，（每年递增数百口井），而且，施工井数已占其它各类防砂井总数的50%，可见在防砂领域中地位举足轻重，显示出广阔的发展前景。
为什么压裂防砂如此受到市场青睐，发展如此迅猛呢？下面就其发展历程及形成背景做一简单回顾。
1、传统的防砂方法的缺陷二十世纪以来，伴随石油工业的高速发展，各类防砂方法/技术应运而生，日趋成熟，在疏松砂岩油气藏的开发过程中发挥了巨大的作用。
不管是机械防砂或是化学防砂方法，在一定时期内都能控制地层出砂，但总是以牺牲油（气）井部分产能为代价。
有些方法，产量下降幅度甚至高达70%～80%。
这是因为，所有防砂方法其控砂机理或是胶固地层（化学法）或是桥堵过滤（机械法），总是增加了近井地带的流动阻力，即提高了井筒表皮阻力系数，从而使产量下降（若保持相同的生产压差），对原来已存在近井伤害（堵塞）的井产量下降幅度更大，严重时根本不出油。
这是多年来防砂现场实践不争的事实。
然而，原来的认识是：这是为了维护油气井正常生产（控砂生产）而不得不付出的代价，这对高速发展油气田十分不利。
在目前以追求最大经济效益的目标相距甚远。
最成功最有效的防砂效果应该是既控制出砂又获高产，以获取最大经济效益。
而目前传统的防砂方法是无能为力的，只能实现控制出砂，而无法实现高产，即最大限度地发挥储层潜力。
这是传统的防砂方法的固有缺陷。
能否实现油（气）井既高产又控制出砂呢？压裂充填防砂技术的诞生发展及实践给出了肯定的回答。
2、传统的压裂工艺由低渗地层向中高渗地层的延伸/转变众所周知，压裂技术是针对低渗油（气）藏的一项有效的增产技术。
安塞油田长6油层端部脱砂压裂试验
主 向油井 见效 后含 水上 升 快甚 至水 淹 ， 而侧 向油井难 以见效 ， 成 区块 内产量 和压 力 分 布严 重 不均 ， 响 了开 发效 造 影 果 。蜡 球 暂堵 端部 脱砂 压 裂技 术可 以最 大程 度地 增加 油 层 泄油 面积 ， 高填 砂 裂 缝 导 流能 力 ， 提 在现 场 试 验 取得 了 明显 的效 果 ， 长 ６油 藏侧 向油 井 的重 复压裂 改造 摸 索 出一条 新的 出路 。 为 关键 词 ：安塞 油 田 ；油层 ；压裂 ；暂堵 ；脱砂
由于 投 产 压 裂 及 长 期 采 油 、 水 的影 响 ， 始 地 注 原
０． ７ ａ／ 。 ０１ ０ ＭＰ ｍ
利 用 凯塞 效 应 、 地 磁 、 应 变 分析 及 压 裂 瞬 时 古 差
５ 压 裂 裂 缝 特 征 ．
收 穑 日期 ：２ 一０ ０ ３—１ ；修 回 日期 ： ０ 一０ ５ ２ ８—２ ｏ
作者 简介 ：石道 涵 （９ ８ ， １６ 一） 山西夏 县人 ，９ １ １９ 年毕业 于西 安石 油学 院采油工 程专业 ， 现从 事采 油工艺技 术研究 。地址 ：７６ ０ ） 西延安 （ １０ Ｏ 陕 市 河庄坪 ， 话 ：２ 电 ０９—６ ０ １０ ５６７。
区块 ２ ０口井 岩 心 观 察 ， １ 有 ４口有 裂 缝 显 示 。 多 数 出现 一 条 直 立 缝 ， 数 出 现 ２～３条 一 组 的 平行 直 立 少 缝 或 两 条 正 交 缝 。古 地 磁 测 试 成 果 见 表 １ 。
岩。矿物 成 份 以长 石 为 主 ， 结 物 含 量 占 １％ ～ 胶 ｌ １％ ， ４ 主要 为 薄 膜 型 次 生 绿 泥 石 ， 次 为方 解 石 和 浊 其
１ ６
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第五章水力压裂技术
第五章 水力压裂技术§5—1 水力压裂力学地层中形成水力裂缝的过程与液体流动特性及岩石的力学性质有关。
水力造缝的本质是岩石在液体压力作用下的破裂与变形问题，因此造缝特性与岩石的受力及力学性质有关。
一．地应力场1．地应力场概念：地应力是由于岩石变形引起的介质内部单位面积上的作用力。
地应力场：是指地应力大小和方向在地层空间位置的分布。
2．地应力剖面概念地应力剖面是指研究地应力大小在纵向上的变化。
二．地应力的类型（1）原地应力：开发之前地应力原始大小。
（2）扰动应力：开发引起的地应力改变。
（3）构造应力：由构造运动在岩体中引起的应力。
（4）残余应力：除去外力后尚残存在岩石中的应力。
（5）重力应力：由上覆岩层的质量引起的地应力。
（6）热应力：由于地层温度发生变化在其内部引起的内应力增量。
（7）分层地应力：按地层分层给出不同的地应力。
（8）古地应力和现今地应力：某地质时期或重要地质事件前的地应力称古地应力。
目前存在或正在活动的称现今地应力。
石油工程关心的是现今地应力。
3．地应力测试1）长源距声波与密度测井方法该方法通过测井取得剖面上变化的岩石的纵波速度P υ和横波速度S υ，然后求出岩石泊松比ν的纵向变化，利用下式求出最小水平主应力σh ，而取得地应力剖面。
σh ()1P P ννσααν=-+- 4—12222212P S P S υυνυυ-=- 4—2 式中：σv —上覆层压力，通过密度测井得到。
P —地层压力；α—孔隙弹性系数，通过实验测的。
2）测试压裂方法（现场常用）测试压裂：是将不含砂的压裂液注入地层，造缝后停泵侧压力降落曲线，待曲线上出现拐点后测试结束，出现拐点时相应的压力即裂缝闭合压力，其大小与岩层中垂直于裂缝面的应力值相等，也即就是地层最小主应力。
如图4—1 所示。
上图中，产生人工裂缝后停泵，裂缝停止扩展处于临界闭合状态，闭合压力为P s 。
图4—1 水力压裂测试典型压力曲线结论：可以认为，裂缝临界闭合时，裂缝内的流体压力等于裂缝闭合的最小地应力。
压裂酸化改造技术的最新发展与应用
非稳态流时的油藏响应。Agarwal1979，CincoLey与Samaniego-V1981
第二阶段：大型压裂
（Massive Hydraulic Fracturing）
该阶段的技术发展现状在 SPE专著《水力压裂新
●技术特点：低渗油藏整体压裂技术是水力压裂工艺技术 近期发展的重要特点，它是以整个低渗油藏为研究对象， 以油藏长期增产、稳产、最大限度地提高水驱油藏效率与 最终采收率和最大限度的获得经济效益为目标函数； ●技术体系：其技术体系包括压前地层评估与工程论证； 地应力场与井网研究；压裂材料的研究、评价与优选；施 工参数的优化、分层压裂方式与方法；整体压裂方案的优 化设计、水力裂缝的监控与诊断；质量控制与压后评估等 九项配套技术。 ●应用效果：该技术分别在辽河、吉林、吐哈等十几个油 田12个油藏（区块）应用，取得了显著的经济效益。
“油藏整体压裂技术”对低渗层经 济开发的结果
鄯善油田特低渗J2S油层整体压裂取得了经济开发
有控制压裂半缝长Lf75m，1/4井距 中强陶粒，砂液比10～55% kfwf45d· cm FCD=3 对已形成开发井网系统下，在不利方位时， 水力裂缝保持了不降低扫油效率的开发结果
1992.12 2.05 2.0 0.75 1993.12 2.66 4.41 12.78 1994.12 1995.12 1.93 6.31 20.88 1.56 8.12 14.44
专著中有系统的总结。
技术特点：选井技术、经济优化设计、裂缝形状认
识、地应力状况、裂缝宽度方程模型、增产倍数的预 测、裂缝导流能力。
特点：压裂规模是小型的，目的是解除近井地带的
压裂新工艺新技术
1、端部脱砂压裂技术（TSO）随着油气田开采技术的发展和多种工艺技术的交叉综合运用，压裂技术应用范围已不再局限于低渗透地层，中高渗透地层也开始用该技术提高开发效果。
当压裂技术应用于中高渗透性地层时，希望形成短而宽的裂缝，并尽可能地将裂缝控制在油气层范围内。
为了适应这一特殊的要求，国外于20世纪80年代中期研制开发了端部脱砂压裂技术，并很快应用于现场，目前国内也开展了这方面的研究，并取得了很大的进展。
（1）端部脱砂压裂的基本原理端部脱砂压裂就是在水力压裂的过程中，有意识地使支撑剂在裂缝的端部脱砂，形成砂堵，阻止裂缝进一步向前延伸；继续注入高浓度的砂浆后使裂缝内的净压力增加，迫使裂缝膨胀变宽，裂缝内填砂浓度变大，从而造出一条具有较宽和较高导流能力的裂缝。
端部脱砂压裂成功的关键是裂缝的周边脱砂，裂缝的前端及上下边的任何部分不脱砂都不能完全达到预期的目的。
端部脱砂压裂分两个不同的阶段。
第一阶段是造缝到端部脱砂，这实际上是一个常规的水力压裂过程，目前的二维或三维模型都可以应用。
第二阶段是裂缝膨胀变宽和支撑剂充填阶段，这一阶段的设计是以物质平衡为基础，把第一阶段最后时刻的有关参数作为输入参数来完成的。
（2）端部脱砂压裂的技术特点在端部脱砂压裂技术中，压裂液的粘度要满足两方面的要求：一是保证液体能悬砂，二是有利于脱砂。
若压裂液的粘度过低，液体内不能保证悬砂，裂缝的上部就会出现无砂区，达不到周边脱砂的目的，在施工过程中也容易导致井筒内沉砂。
若压裂液的粘度过高，滤失就会较慢，难以适时脱砂。
所以端部脱砂压裂技术对压裂液的粘度要求比常规压裂液的要严格一些。
和常规压裂相比，端部脱砂压裂技术的泵注排量要小，这是为了减缓裂缝的延伸速度，控制缝高和便于脱砂。
前置液的用量也比常规压裂少，目的是使砂浆前缘能在停泵之前到达裂缝周边。
而端部脱砂压裂的加砂比通常高于常规压裂，以提高裂缝的支撑效率。
（3）端部脱砂压裂的适用范围端部脱砂压裂技术的突出特点是靠裂缝周边脱砂憋压造成短宽缝，因此只能在一定的条件下使用。
第5讲 常用的压裂工艺技术
孔眼堵塞球法压裂工艺A
– 技术原理将若干堵球随液体泵入井中，堵球将 高渗层的孔眼堵住，待压力蹩起，即可将低渗 层压开。这种方法的基本原理是堵球由压裂液 带入井内，经压裂管柱，最后到达流体所进入 的射孔孔眼。堵塞球接触孔眼后，必将阻止液 体流进孔眼，因此，在孔眼内外出现压差，使 堵塞球在压差的作用下牢牢地座在孔眼上，切 断液体进入地层的通道。只要井筒压力超过周 围的地层压力，堵塞球就会堵住孔眼。
多层压裂技术B
• 在工艺上，分层的方法很多，包括: 使用封隔器的机械分层 暂堵剂分层 堵塞球分层 限流分层 填砂分层
暂堵剂分层压裂工艺
• 应用封隔器机械分层的压裂技术在大多 数情况下是行之有效的方法，但是对于 下列两种情况，此方法难以实施。 裸眼段井径过大，不能用封隔器隔 开压裂层段； 管鞋附近或射孔段之间固井质量差， 无法封隔压裂层段。
新工艺、新技术
• 高能气体压裂 • 水力冲击波压裂 • 振动压裂
压裂新工艺
多层压裂技术
暂堵剂分层压裂工艺 孔眼堵塞球法压裂工艺 限流法分层压裂技术 填砂法压裂技术
氮气压裂技术 控缝高压裂技术 端部脱砂压裂技术 重复压裂技术 油藏整体压裂技术(油藏优化)
多层压裂技术A
• 大多数油气田都具有多产层。在多层 的情况下，压裂成功率低的原因之一 就是压裂液不能按需要进入目的层段， 从而导致该压开的压不开，不应压开 的反而压开了。因此，对于多层的情 况应进行分层压裂。
填砂法压裂技术
• 这种方法一是射开一层压裂一层，再射 开一层再压裂一层。另一种不同的方法 是一开始便射开全部层段，封隔器坐在 最底部油层的上部进行压裂，然后用砂 柱封堵，再将封隔器提到上一层的上部， 重复这一过程即可压开全部层段，最后 通过反循环把砂柱冲出。
砾石充填防砂井砾石尺寸设计实例
1 砾石充填防砂井砾石尺寸设计实例砾石充填类防砂是目前主流的防砂工艺，砾石尺寸设计是砾石充填类防砂设计的关键步骤之一，砾石尺寸的大小会影响防砂效果和油气井生产动态。
较大的砾石尺寸有利于获得较高的产能，但会导致地层砂侵入砾石层；相反，较小的砾石尺寸挡砂效果好，但对油井产能的影响较大。
油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸如表1所示。
目前国内外的主要砾石尺寸设计方法为三类：(1) 第一类：设计依据简单，仅依据地层砂某一特征尺寸的设计方法，包括Karpoff、Smith、Tausch&Corley、Saucier等四种设计模型；(2) 第二类：信息依据丰富，基于地层砂筛析曲线的设计方法，主要包括DePriester和Schwartz两种设计模型；(3) 第三类：基于砾石层孔喉结构模拟的砾石尺寸设计方法。
上述砾石尺寸设计方法均已在中国石油大学(华东)研制开发的Sand control Office软件中实现。
我国西部某出砂气田S-14井地层砂为粉细砂，图3中的曲线D为其筛析曲线，经粒度分析，d10= 0.151 mm，d40= 0.082mm，d50=0.065mm，d70=0.032 mm，d90=0.008mm，分选系数2.043，均匀系数10.036，标准偏差系数0.231。
表1 油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸第一类设计方法的设计结果如表2所示。
使用DePriester方法进行砾石尺寸设计结果如图2所示。
设计中的取值为：A=5.5，Cmin=1.5，Cmax=3.0，计算得到系数B的取值范围为[25.4，35.9]。
图中曲线A、B分别为B取最小值和最大值时的砾石尺寸分布曲线；曲线C为B取平均值时得到砾石尺寸范围曲线，对应的设计结果为砾石尺寸范围0.227～0.560mm，匹配的砾石标准为0.25～0.42mm。
使用Schwartz方法设计该井的砾石尺寸，设计中的取值为：Cmin=1.2，Cmax=1.5；选择设计点为d70，设计结果如图3所示。
压裂防砂机理与工艺选择研究
过程 中，尖端脱砂压裂要求缝 内砂浆前缘必须提前到达裂缝周边 ，以 限制裂缝 长度的进一步 增长 ，而增加缝 隙的宽度 （ ）。压裂充填 图３ 技术的实施与缝端脱砂压裂 、 选井选层 、压裂液 、支撑剂的选择及作 业 的优化设计与施工紧密相关 。因此在进行技术实施前要充分考虑施 工的经济效益 、近井地层的伤害程度 、地层 出砂历史以及储层的物理
状态等相关参数 。
，］ ａ 常规压敷
图２ 缝 内砂 浆状 态 示 意 图
潮 胶盼
敷 缝
危填裂缝
拉 石油技术人 员提 出了将压裂 与防砂 工艺 ０ ０ 结合起来应用于 中 、高渗透疏松砂岩 油藏 的想法 ， 由于常规压 裂技 但 术应 用于 中 、高渗透性油藏 的限制和不 利影响 ，直￣ １ ８ 年Ｓ ｉ 等 ． １９ ４ ｍ ｔ ］ ｈ 人首次发表 了以充填 宽裂缝为主要 目的的 “ 端部脱砂压裂 ”技术 ，才 使中、 高渗透油藏 的压裂 防砂进入一个新 时期 ，近 十几年来得到不断 完善和发展 。压裂防砂技术适用于 中低渗透 、出砂严重 、 地层污染严 重 、产量低及粉细砂 、 特稠油井防砂施工 。在高压下使地层产生微裂 缝 ，并挤入 涂料砂 或砾石 ，增大 井的充填 半径 ，解 除近井 地带污 由 染 ，改善近井地带流入状态 ，提高渗流能力 。该项防砂技术不仅大大 提高了防砂效果 ，同时使油井产液量大幅度提高 。 （ ）防砂机理 。地层 出砂的岩石破坏 机理与 四种 因素有关 ，即 １ 拉伸破坏 、剪切破坏 、粘结破坏和孔 隙坍塌 。ＦＳ ｎ ｌ ｐ 等 ，通过岩 ． ｆｉ ｏ ａｉ ｐ 心实验对地层 出砂的过程和机理进行了研究 ，认为地层 出砂首先是 由 于地层受到剪切作用在井底周 围发生剪切破坏 ，造成地层岩石变 的疏 松 ，流体的拖拽作用使得岩石颗粒从岩石表面脱落下来 ，在这个过程 中流体 的冲蚀 作用起到了主导作 用 。压裂防砂技 术 通过 利用压裂在 地层 中造缝 ，形成高导流能力的支撑带 ，流体 由原来的径 向流变为双 线性流 （ ），降低了生产压 差和原油的流 动阻力 ，从而达 到增产 图１ 目的 ；同时由于具有较大面积裂缝 的产生 ，增大了原油的渗流面积 ， 对流体 起到了一定程度上的分流作用 ，因此大大降低了流速 ，降低了 流体对地 层颗粒 的冲蚀携带作用 ，从而稳定了地层砂 ；压裂支撑带对 地 层砂 的桥堵 作用。该作用与井底砾石充填相似 ，通过压裂砂粒径的 选 择 、以及涂料砂与石英砂充填选 择 ， 而实现裂缝 内充填砂对地层 从 砂 的桥堵 ， 起到油井防砂效果 。
水力压裂综述
文献综述前言水力压裂是油田增产一项重要技术措施。
由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中，此时，在井底附近便会蹩起压力，当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时，在地层中便会形成裂缝。
随之带有支撑剂的液体泵入缝中，裂缝不断向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。
由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力，使油气能够畅流入井内，从而起到了增产增注的作用。
为了完成水力压裂设计，在地层中造成增产效果的裂缝，需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。
这些因素控制着裂缝的几何尺寸，同时对与地面与井下设备的选择有关。
同时，用于水力压裂的压裂液的性能、数量，支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸，压裂技术-端部脱砂技术，对提高压裂效果起到很大作用，这些因素关系到能否达到油田增产的目的，需要进行详细研究。
在建立适当的裂缝扩展模型的基础上，实现现场实际生产情况的模拟研究，对进一步优化水力压裂参数，提高压裂经济实用性起到很大作用。
这项油田增产措施自发展以来，得到国内外广泛采用，并且经不断的开发试验，已取得很大成效。
水力压裂技术的发展过程水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来，至今近已有60余年历史。
它作为油井的主要增产措施，正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段:60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主，此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。
60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。
已达成解堵和增产的目的。
这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。
70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。
我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合技术。
80 年代 ,逐步进入了低渗油藏改造时期，并开始了优化水力压裂设计。
常用的压裂工艺及新型压裂工艺
浅谈常用的压裂工艺及新型压裂工艺摘要：压裂施工前需具有有关井数据资料，压前的破裂压力试验数据和压裂设计指导书。
有关井的数据资料应包括管柱和井口设备的尺寸大小和额定压力值，套管和地层的隔离情况，地层及其上下遮挡层情况。
了解裂缝高度的遮挡层以及附近水层和漏层的位置，射开的孔眼数和孔眼的大小等。
关键词：压裂；新工艺；限流法一、目前常用的压裂技术1.普通压裂技术原理：利用不压井、不放喷井口装置，将压裂管柱及其配套工具下入井内预定位置，实现不压井、不放喷作业。
当压完第一层（最下一层）后，通过投球器和井口球阀分别投入不同直径的钢球，逐次将滑套憋到喷砂器内堵死水眼，然后依次再进行压裂。
当最后一层替挤完后，立即活动管柱，并投入堵塞器，从而实现不压井、不放喷起出油管。
适用地质条件：油层滑套喷砂器丝堵，地质剖面具有一定厚度的泥岩隔层，封隔器可以卡得开，高压下不发生层间窜通。
井下技术状况良好，套管无变形、破裂和穿孔，固井质量好。
工艺优点：①可实现不压井、不放喷作业，防止油层污染所造成的堵塞有利于提高压裂增产效果；②可不动管柱一次连续压多层，从而大幅度减少作业量，提高施工效率，降低压裂施工成本；③可与其它压裂工艺配套，能适应不同含水期改造挖潜需要；④工艺简单，成功率高，经济效益显著。
2.限流法压裂技术原理：通过严格限制炮眼的数量和直径，并以尽可能大的注入排量进行施工，利用压裂液流经孔眼时产生的炮眼摩阻，大幅度提高井底压力，并迫使压裂液分流，使破裂压力接近的地层相继被压开，达到一次加砂能够同时处理几个层的目的。
布孔方案编制的原则：在限流法完井压裂设计中，制定合理的射孔方案是决定工艺效果的核心，根据限流法工艺特点，结合油层和井网的实际情况确定射孔方案。
①保证足够的炮眼摩阻值，在此条件下充分利用设备能力提高排量，以套管能承受的最高压力为限，尽可能压开破裂压力高的目的层。
②对已见水或平面上容易水窜的层，处理强度应严格控制。
厚层与薄层划为一个层段处理时，强度应有所区别。
I压裂充填防砂技术与应用现状
一、压裂知识简介
地应力方向的测定：
目前国内研究地应力方向的主要方法如下： （1） 地层倾角测井法
用该方法来测量井筒的变形，从井筒椭圆度的长轴与短轴 方向来确定主地应力的方向，长轴方向为最小主地应力的方向。 （2） 地面电位监测法
该方法是在压裂作业时通过压裂井周围地面电位的变化， 判断裂缝延伸的方向，从而确定最小主地应力方向。 （3） 微地震波法
二、压裂充填防砂介绍
1、技术原理 最理想的防砂效果应该是油井既获得高产，又能有效地控制 出砂，使油井长期稳定地生产。传统的防砂方法（包括砾石充 填） 虽然能在一段时间内减缓出砂，但通常是以牺牲部分油井 的产能为代价的。尽管已经发展了一些技术补偿措施可以部分 地减少油井因防砂而带来的产能损失，但仍不尽如人意。为了 进一步改善防砂后的开采效果，获取最大的经济效益，人们从 防砂施工的地层预充填工艺中得到启示，近井地带充填了高渗 透的石英砂就能改善井底渗流条件，降低流动阻力，使之提高 产量。
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。
应用情况：
自2000年该技术推广应用以来，目前已现场实施105口井， 防砂成功率95%。
二、压裂充填防砂介绍
4、黑帝庙油田压裂防砂： 通过向近井地带裂缝充填高温阻砂剂，高温阻砂剂与 携砂液内药剂在注入蒸汽的高温条件下与地层砂固结，加 固近井地带地层砂的同时，形成有效的防砂屏障，防止油 层深部地层砂的运移，从而达到防砂的目的。 2005年施工2口井（葡浅7-更4和葡浅6-30），未见效 果，2口井措施后仍频繁砂卡。 因此，目前工艺技术条件下，该方法不适合黑帝庙油 田。
端部脱砂工艺优化设计(1)
不断增长的，而且裂缝一般都很狭窄；而在端部脱 砂压裂施工时，前置液几乎完全滤失于地层，形成 难以流动的砂堆，随即发生砂堵，继续泵人不同支 撑剂浓度的携砂液，由于缝端被堵没有出路，迫使 裂缝加宽、膨胀，而缝长不再增长，形成高导流能力
的支撑带。
鑫１ ０２０忙受亟亘］堕匦亘）妥巫工互亘墅［厂
中图法分类号ＴＥ３５７．１３；
文献标志码Ｂ
油层出砂是砂岩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。出砂的危害极大¨Ｊ。主要表现为：砂埋油层或 井筒砂堵造成油井停产；地面和井下设备磨损、砂 卡；冲砂检泵、地面清罐等维修工作量剧增；出砂严 重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。这些危害既 增加了原油生产成本，又增加了油田的开采难度。 压裂充填防砂技术是在疏松砂岩油气层中通过水 力压裂产生短而宽的裂缝，形成高导流能力的人工 裂缝。技术关键是采用端部脱砂技术使携砂液在 裂缝端部脱砂，加强裂缝在宽度方向上的增长，达
ａｃｃｕｒａｔｅ
ｗａｓ ｔｏ
ｍａｄｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ
Ｓｕｃｃｅｓｓ
ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｗｉｔｈ
ｒｅｓｕｌｔｓ，ｈａｖｉｎｇ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ＴＳＯ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ
ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ
ｒａｔｅ
ｆｌｕｉｄ ｖｉｓｃｏｓｉｔｖ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．
Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｔｏ
ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｌａｎ
ｗａｓ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｓｅｄ
铸件胀砂与冲砂、掉砂类缺陷的特征及预防措施
一、胀砂类缺陷一）、定义和特征铸件表面局部胀大，形成不规则瘤状金属突起物。
二）、形成原因充型金属液压力、型内气体膨胀压力或凝固过程中铸铁石墨化膨胀力作用下，型腔表面发生退移影响因素：1、型、芯紧实度低或不匀，强度低，砂箱和芯骨刚度低。
2、混砂不匀，型、芯砂水分过高，流动性差，湿强度过高，使型、芯强度不均匀。
3、型、芯未烘透或返潮，强度降低。
4、浇注温度过高，浇注速度过快，浇注系统金属液压头过大。
5、石灰石砂型在浇注和凝固过程中，因石灰石分解使型壁在金属液静压力、型内气体膨胀压力及石墨化膨胀压力作用下退移。
6、上型未扎通气孔或通气孔数量少，出气冒口数量不够，位置不当。
三）、预防措施1、选用合适原砂，控制型、芯砂中水分和粘土含量，提高型、芯砂流动性。
2、均匀紧实型、芯砂，提高型、芯砂紧实度和强度，采用刚度好的砂箱和芯骨。
3、用树脂砂型、水玻璃砂型或干型代替湿型，提高铸型的强度和刚度%"调整烘干规范，保证砂型、砂芯烘透，防止砂型、砂芯返潮。
4、降低浇注温度、速度和高度，修改浇注位置和浇注系统，降低金属液压头高度。
5、采用石灰石砂生产厚大铸铁件和铸钢件的铸造厂，建议改用树脂砂或改性水玻璃砂。
6、造型时，上型应多扎通气孔并在适当部位设置数量足够的出气冒口。
四）、检验与鉴别肉眼外观检查。
注意与冲砂、掉砂、夹砂、粘砂缺陷相区别。
胀砂一般不伴生其他缺陷，缺陷内不裹含砂粒和砂块。
冲砂和掉砂在铸件其他部位或冒口中常伴有砂眼，冲砂与浇注系统位置及充型金属液流向有关。
夹砂缺陷内裹有砂块或砂粒，有时还伴有砂眼缺陷；粘砂表面粘附有难以清除的金属和砂粒混合物。
二、冲砂类缺陷一）、特征与定义砂型或砂芯表面局部砂子被充型金属液冲刷掉，在铸件表面相应部位形成粗糙不规则金属瘤状物，常位于内浇道附近。
被冲刷掉的砂子常在铸件上部形成砂眼。
二）、形成原因1、砂型和砂芯紧实度和强度低，涂料质量差，涂刷工艺不当。
2、干型烘干温度过高，树脂砂、水玻璃砂成分或硬化工艺不当，硬化不足或过硬化。
讲课：压裂防砂
压裂防砂工艺技术一、压裂防砂技术形成的背景压裂作为一项增产工艺早已在低渗油气藏得到广泛应用，技术十分成熟。
而将压裂工艺大规模应用于高渗透胶结疏松的软地层作为防砂完井措施却是九十年代的事，并且发展迅猛，很快为石油工业界广泛接受，有的石油公司已经作为首选的防砂完井技术。
目前，在全世界范围内，压裂充填（frac-pack）防砂施工井数与日俱增，（每年递增数百口井），而且，施工井数已占其它各类防砂井总数的50%，可见在防砂领域中地位举足轻重，显示出广阔的发展前景。
为什么压裂防砂如此受到市场青睐，发展如此迅猛呢？下面就其发展历程及形成背景做一简单回顾。
1、传统的防砂方法的缺陷二十世纪以来，伴随石油工业的高速发展，各类防砂方法/技术应运而生，日趋成熟，在疏松砂岩油气藏的开发过程中发挥了巨大的作用。
不管是机械防砂或是化学防砂方法，在一定时期内都能控制地层出砂，但总是以牺牲油（气）井部分产能为代价。
有些方法，产量下降幅度甚至高达70%～80%。
这是因为，所有防砂方法其控砂机理或是胶固地层（化学法）或是桥堵过滤（机械法），总是增加了近井地带的流动阻力，即提高了井筒表皮阻力系数，从而使产量下降（若保持相同的生产压差），对原来已存在近井伤害（堵塞）的井产量下降幅度更大，严重时根本不出油。
这是多年来防砂现场实践不争的事实。
然而，原来的认识是：这是为了维护油气井正常生产（控砂生产）而不得不付出的代价，这对高速发展油气田十分不利。
在目前以追求最大经济效益的目标相距甚远。
最成功最有效的防砂效果应该是既控制出砂又获高产，以获取最大经济效益。
而目前传统的防砂方法是无能为力的，只能实现控制出砂，而无法实现高产，即最大限度地发挥储层潜力。
这是传统的防砂方法的固有缺陷。
能否实现油（气）井既高产又控制出砂呢？压裂充填防砂技术的诞生发展及实践给出了肯定的回答。
2、传统的压裂工艺由低渗地层向中高渗地层的延伸/转变众所周知，压裂技术是针对低渗油（气）藏的一项有效的增产技术。
水力压裂评价
水力压裂评价水力压裂评价包括水力裂缝评估、工艺效果评价、开发效果评价和经济效益分析。
工艺效果分析用于评价所实施压裂工艺技术的适应性和有效性；通过不同油田、不同区块的开发效果分析来评价水力压裂在油田改造中的作用；通过经济效益分析来寻求提高压裂技术水平和改善其经营管理的基本途径。
一、水力裂缝评估为检验压裂设计、评价压裂施工有效性和压后效果，需要评估水力裂缝。
目前发展了许多检测和确定压裂裂缝高度的方法，如适于裸眼井的井下电视法、地层微扫描仪和噪声测井等，还有适用于裸眼井和套管井的间接测试方法，如微地震法、井温测井、伽玛测井和声波测井等。
根据施工压力曲线可以定性分析压裂裂缝延伸情况，结合压裂后压力降落数据可以成功地解释裂缝几何尺寸、裂缝导流能力、压裂液滤失系数、压裂液效率和裂缝闭合时间、水平最小主应力等参数(Nolte, 1979)。
压裂施工中压力曲线千差万别，归纳起来有四种类型，分别代表了压裂过程中可能出现的情况。
1）正斜率很小的线段I 该段斜率范围为0.125~0.2，说明裂缝正常延伸。
2) 斜率为1的线段III 表明了施工压力增量正比于注入压裂液体积增量，它只能发生于裂缝中严重堵塞的情况。
由于缝内砂堵，压裂液难以达到裂缝端部使其缝长延伸，注入压裂液只能增加裂缝宽度。
有控制地使支撑剂在裂缝端部脱出，增加裂缝宽度，这正是中高渗透性地层端部脱砂压裂的理论基础。
3) 负斜率线段IV 反映了裂缝高度增加，也不能排除压开多条裂缝或者裂缝在延伸过程中遇到大规模裂缝体系的可能性。
4) 压力不变的线段II 此段物理意义不明确，最可能的情况是注入压裂液被滤失所平衡，裂缝几乎不延伸，才能保持压力为常数。
通常结合线段III、IV的压力变化进行分析，若后面压力下降，则可能是缝高增加，后面的压力升高，则可能是二次缝隙使滤失增大所致。
应用压裂压力曲线对水力裂缝诊断评价是目前的重要研究内容，已有许多重要进展。
二、工艺效果分析单井工艺效果分析主要指标是增产有效期和增产倍比。
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端部脱砂机理
（1）携砂液在裂缝内能够保持良好的冻胶状态，保证缝内砂浆以悬砂 状态运移，使地面泵注的各级压裂液在缝内能够呈现出一定的次序规律; （2）前置液和携砂液在压裂过程 中所处的温度条件和机械剪切条件有 较大的区别，使得前置液的破胶速度比携砂液快; （3）根据前置液和携砂液在胶体状 态、初滤失和有效滤失时间等方面 的差别，可以得出在脱砂压裂过程 中前置液的滤失速度明显大于携砂液 的滤失速度; （4）裂缝面具有 一定的硬度，可以保证脱砂砂桥的稳定性，从而控制 了裂缝的扩展。
工艺发展
第一例端部脱砂压裂是对一非常软的白垩地层实施的，该地层严重 的出砂现象使得不得不造出异常宽的裂缝。 后来有意识地使用端部脱砂压裂技术处理高渗透油气藏，却是为了 获得最大的裂缝导流能力，而不仅仅是为了减小支撑剂嵌入的影响。 进入九十年代,美国和英国在墨西哥湾、北阿拉斯加和北海等油田,以 及其它一些国家在不同油气田对高渗透层进行端部脱砂压裂,都取得了使 油气井长期增产的良好效果。 从那时起，端部脱砂压裂技术就越来越多地被应用于中高渗透地层的 生产改造中。
谢谢！
压裂填充和端部脱砂区别
一般说来，实施压裂充填的地层渗透率比端部脱砂的高，裂缝效率 比端部脱砂的低。 常规的端部脱砂只有裂缝的周边被填充，而压裂充填从缝口到缝端 都得到充填，并且铺砂浓度都等于砂堤浓度，从而很大的提高了裂缝的 导流能力。 常规的端部脱砂压裂一般用于中渗硬地层，而压裂充填多用于未胶 结的高渗软地层。成功的压裂充填的优点在于它在砂堤浓度下将所有的 动态缝宽填充起来。而常规端部脱砂压裂中支撑裂缝的宽度仅为沉降的 砂堤浓度除以泵入结束时裂缝中压裂液的浓度。
端部脱砂技术使用条件
(1)被深度污染伤害了的中高渗地层，在这种情况下酸化不可能有效的解 除。 (2)有些地层不适于采用酸化处理。 (3)存在有底水、气顶或靠近注水井的地层或油气井在这种情况下，由于 缝高及缝长的限制，不可能进行大规模压裂。 (4)胶结疏松的易出砂地层，实施TSO（端部脱砂）的压裂充填后，砂层 得以支撑。 (5)有条件的应用于重复压裂的井层。
端部脱砂压裂设计
端部脱砂压裂设计是一个十分繁琐的过程，另外它还包 含许多不确定性因素，因此，除了进行压前数值模拟与优化 设计之外，现场在进行正式压裂之前常先进行小规模压裂以 摸清地层情况和制定合理的压裂方案。 其一般包括两个设计阶段： （1）脱砂前正常的裂缝延伸阶段设计 （2）脱砂后裂缝膨胀阶段设计
研究背景
压裂前后井筒附近流体流动方式示意图
概念
端部脱砂压裂，又称为高砂比压裂、短宽缝压裂，该方 法是当缝长达到一定值后，有意在裂缝的端部（周边）形成 砂堵，阻止裂缝向前沿缝长方向延伸，同时以一定的排量继 续泵入不同支撑剂浓度的压裂液，迫使裂缝“膨胀”，获得 较宽的裂缝和较高的砂浓度(一般支撑剂在裂缝中的铺置浓 度可达40kg/m2)，达到提高导流能力的目的。
端部脱砂压裂的应用
1、解堵 2、增产 3、油藏管理 4、防砂
（1）缓解或避免岩石结构的破坏 （2）降低流体对地层微粒的冲刷和携带能力 （3）裂缝支撑带对地层微粒的桥堵作用 （4） 减轻地层伤害
压裂填充
砾石充填是常规的防砂方法，但是其往往引起地层伤害。在这种情 况下控制出砂就是以降低油井总产量为代价的。 压裂充填就是把缝端脱砂压裂技术和砾石充填防砂技术结合来进一步 改善防砂效果的。有一步法、两步法和油管压裂充填三种方法。 ①一步法是指射孔后洗井,下入砾石充填总成,然后一次完成端部脱砂和充填 ②两步法是指形成端部脱砂后洗井,再下入砾石充填总成,完成充填。 ③油管压裂充填亦称不需要钻机的压裂填充，即不需要井下砾石充填设备, 但必须使用具有长期防砂作用的支撑剂。 目前应用最多、相对也比较成熟的是一步法。
端部脱砂压裂机理
当压裂液靠近裂缝端部时，有两个原因会使砂堵发生。其一是裂缝端 部比较狭窄，以至于支撑剂颗粒难以通过；其二是压裂液在缝端滤失极 高，使得携砂液严重脱水，而形成一段高粘段塞。不论哪种情况发生， 继续注入的支撑剂将形成砂堵，从而终止了裂缝的进一步延伸。 端部脱砂压裂有两个明显不同的阶段; ① 造缝至端部脱砂阶段（与 常规压裂相同）; ② 裂缝膨胀变宽和支撑剂充填阶段（裂缝膨胀，压力上 升）。
高渗透层层压裂要求产生的裂缝较短,但裂缝较宽,特别是应当具有更高 的裂缝导流能力。因为： ①高渗透层本身具有很高的导流能力,储层流体较易于流向裂缝。因此,加 大裂缝长度,不是提高高渗透层产量的关键因素。 ②泵送的压力更多地用于扩大裂缝宽度,它有利于疏通地层污染带,减小表 皮因子，提高产量。 ③建立短而宽的高导流裂缝,有效地增大了井筒泄油半径。因此,降低近井 地带的生产压差和径向流动速度,可防止或减少地层出砂和井壁坍塌,实现 在较低的生产压差下获得较高的产量,还可提高了储层能量利用率。 ④对于层状油藏,控制恰当的裂缝高度,还可使层间互相连通,扩大增产效 果。
端部脱砂压裂
曹钦亚
研究背景
水力压裂作为一项增产措施，在低渗油藏中得到了广泛的应用。 在致密储层中,建立长的高导流裂缝能够极大地提高产量,这是传统的水 力压裂的主要优势。但是，在当地层渗透率达到一定程度后，压后产 量随着缝长的增加效果不明显。原因是油气井压裂后，流体沿着具有 高导流能力的裂缝进行流动时，流动阻力非常小，因此地层流体流入 井底不再遵循径向流动模式，而是形成双线性流动模式。相反,建立短 而宽的高导流裂缝才可能解除损害、防止近井地带坍塌和实现产量的 大幅度提高。基于这种形式，国外于80年代中期研究开发了端部脱砂 压裂技术。
结论
（3）裂缝宽度和高度是根据油藏和油田参数综合考虑的结果，裂缝长度越 大时发生端部脱砂的时间越迟，整个施工进行的时间也越长。 （4）端部脱砂压裂的目的是要获得很大的裂缝宽度，设计缝长增大时裂缝 的最终宽度也将增大，所以缝长是缝宽的一个限制因素，为了达到较 大的裂缝宽度可以考虑增加缝长，但是缝长的选定还要考虑井网、井 距等因素。 （5）端部脱砂压裂又称高砂比压裂，对其压裂液的携砂性能要求较高。增 大压裂液的粘度是提高其携砂性能的有效方法。随压裂液粘度的增大 ，裂缝的最终宽度也将增大，为了达到较大的裂缝宽度可以考虑适当 增加压裂液粘度，但是压裂液粘度的选定还要考虑成本、摩阻等方面 的要求。
端部脱砂压裂设计
结论
（1）端部脱砂压裂是一项对中高渗透油气层进行增产改造的有效措施，其 机理就是在水力压裂的过程中使压裂液在缝端发生适时的脱砂，形成 砂堵，阻止裂缝在缝长方向的延伸；继续泵入压裂液，裂缝膨胀，形 成所谓的短宽缝。 （2）端部脱砂压裂设计的关键是求出端部脱砂发生的时间及施工结束的时 间（控制条件是地层限压值），然后根据预设的初砂比和最大砂比进 行加砂程序设计。由加砂方案和所选用的支撑剂类型可以计算裂缝最 终导流能力，以判断设计是否达到期望的要求。