(精品)防砂和筛管技术
防砂和筛管技术简介
注：见 “ SPE 4014”。1972年10月8～11日美国德克萨斯第47届 SPE年会。 作者：Spurlock J.W.and Demski,D.B. 论文题目:“A new approach to the sand control problem– A multi-layer,wirewrapped sand screen”.
D
注: D-- 砾石的平均直径； d-- 砾石稳定堆积后形成的平均喉道直径；
砾石
1、先生产，不防砂
生产油管 套管 由于先期生产时不防砂， 井筒附近被掏成空洞。 炮眼 疏松地层砂
油 层
2、补救防砂---挤入涂脂砾石
生产油管 套管
‘空洞’已被涂脂砾石填 充
炮眼
疏松地层砂
3、将套管内的砾石钻掉并清洗干净后投产
生产油管 套管
‘空洞’已被胶结砾石填 充
炮眼
疏松地层砂
2 、机械防砂
目前世界上绝大部分防砂井均采用机械防砂方法防砂。 机械防砂法主要有： 1）预充填防砂管 事先将合适尺寸的砾石与树脂混合后，成形到合适的 基管上（基管上有开孔和相应的连接丝扣）为了安全起。 见，有的还在外面安装保护套。
● 有利于套洗作业
缺点： 因使用这种筛管时，管内一般不再进行砾石充填，因此，生产
时，一旦地层砂出来后，将很快在套管环空和炮眼里形成渗透率很
低的砂环和砂堵，若原油黏度高、黏土含量高的话，将会严重影响 正常生产。
金属微孔多层网布防砂原理
套管
网眼直径＜d50
封隔器 基管 微孔多层网布 间隙≈10mm
● 先直接靠网布筛眼挡地 层（大）砂。然后，由 地层砂逐渐形成砂桥挡 地层砂。 ● 很显然，这层砂环桥的 渗透率远不如砾石的渗 透率高。
油田防砂筛管工艺技术
油田防砂筛管工艺技术作者：赵永仁来源：《中国科技博览》2014年第33期[摘要]出砂是油田开发中伴随的现象，机械防砂是延缓油井出砂的重要手段。
近年来机械防砂技术经历几次变化，在各油田的应用中也有优劣，实践表明油田防砂筛管技术具有良好的保护套管和防砂效果，为稠油、超稠油油藏出砂井正常生产创造安全、可靠的工作条件，具有良好的应用前景。
[关键词]出砂；防砂；筛管中图分类号：TE144 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0063-01前言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。
常见的防砂筛管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。
国内油藏多进入开发中后期，出砂相对较重，不出砂的油田也开始逐步出砂，特别稠油油藏，更易出砂。
1 防砂筛管的演化1.1 金属棉筛管在九十年代周期前，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）。
1.2 TBS筛管九十年代后期，给你技术人员开发研制了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。
但是TBS筛管也存在问题，如过滤单元易脱落、加工工艺性差。
1.3 割缝筛管到21世纪后，由于国内机械行业加工工艺的进步，割缝筛管加工成本降低，使得割缝筛管得到成果的推广，这期间，辽河油田、胜利油田等相对应用的较多，主要适用于粗砂、分选性好的油藏。
割缝筛管存在问题是不能有效的防止细砂，缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。
1.4 弹性筛管在完善割缝筛管技术的基础上，近年来割缝筛管防砂完井技术得到大范围推广，并引入弹性筛管进行现场试验。
防砂技术
挤压充填防砂施工设计
③筛管长度： 生产筛管应完全覆盖出砂层段，再考虑到施工误
差，管内砾石充填防砂生产筛管的长度应超过生产层 射孔井段上、下界1.0～1.5m，裸眼完井生产筛管的长 度应超过扩眼产层段上、下界1.0m以上。
信号筛管缝隙和直径与生产筛管相同，长度一般 为1～2m。
挤压充填防砂施工设计
高压滑动井口 防砂补偿器 冲管吊卡
绕丝筛管
挤压充填防砂施工设计
1.防砂管柱设计： 1)筛管设计： ①筛管缝隙尺寸：筛管有绕丝筛管和割缝衬管等，筛管缝 隙尺寸等于最小砾石尺寸的1/2～2/3。 ②筛管直径： 筛管直径以增大流通面积，保证筛、套环空充填层厚度为 原则： 管内砾石充填防砂筛管外径应等于或小于套管内径50mm。 裸眼砾石充填完井筛管外径应等于或小于井眼内径100mm。
2）光管设计： 光管即油管或短节，位于筛管和筛管之间或筛管和充
填工具之间，其作用一是提升工具，二是在它与套管的环 形空间内储备一定量的充填砾石，当筛、套环空砾石充填 层致密性差导致充填层下落时补充砾石，避免生产筛管直 接对着生产层导致防砂失败。光管规格与防砂管的中心管 相同，长度与井深和夹层厚度有关，具体长度由设计人员 根据实际情况确定。
施工步骤
6.验封：上提管柱验封，负荷：原管柱悬重+30KN，检 验桥塞座封是否牢靠。 7.丢手、起管柱：正转施工管柱15-20圈倒扣丢手后起 出施工管柱。 8.投产：按设计要求下完井管柱，装好井口，及时投产 或注汽。
技术特点及适应性
技术特点及适应性：优点是操作简便，费用低， 可用于大厚层或多层完井。缺点是滤砂管间隙小，节 流、易堵塞，影响油井产量；不能防粉砂，滤砂管易 受地层砂冲蚀，有效期短（冲击刺破或磨损致间隙变 大）。适用于出中-粗砂且出砂不严重的油井防砂。
防砂技术
3．质量要求
（1）下滤砂管前要彻底清洗井筒，尤其要洗 净死油，保持井筒内的液体清澈透明无固相颗 粒。 （2）管柱丈量要准确，记录要清楚。 （3）滤砂管在如井前要严格检查，应无缝无 动。 （4）滤砂管入井时，要逐根下入。因为滤砂 管性脆，连接过长，搬运过程中易弯曲造成折 裂。下放速度要慢，以每小时不超过30根油管 为宜。 （5）要做到清洁施工。
第六节
化学防砂
化学防砂大致可分为两大类： 一类为溶液胶结地层砂，它是将具有对地层砂 一类为溶液胶结地层砂 和粘土矿物有胶结作用及稳定作用的化学溶液 注入地层，达到稳固、防止地层砂运移和排出 的目的。主要有：酚醛溶液地下合成法、树脂 类溶液地下合成法、水玻璃溶液固砂和高分子 聚季铵盐类溶液固砂。 第二类为化学人造井壁防砂，它是将具有一定 第二类为化学人造井壁防砂 粒度的化学材料充填到出砂油层或自身固结或 靠外界条件固结成具有一定强度和渗透能力的 人工井壁，阻挡地层砂进入井筒达到防砂目的， 主要工艺有：水泥砂浆、树脂砂浆、CS—1自 身固结、复合陶粒自身固结、核桃壳、塑料预 包砂等
4．应用条件
适用于油、水井早期防砂，油层井段在 15m 以内的油、水井防砂，地层出砂量 少于500L/m的防砂井，浅井（井深在 1000m左右）防砂。
五、酚醛树脂胶固砂岩
1．防砂原理 酚醛树脂胶固砂岩主要是以苯酚、甲醛 为主料，以碱性物质为催化剂，按比例 混合，经加温熬制而成的甲阶段树脂 （粘度控制在300mPa·s左右），将此树脂 溶入砂岩，以柴油增孔，再挤入盐酸作 为固化剂，在地层温度下反应固化，将 疏松砂岩胶结牢固，防止油、水井出沙。
第四节 滤砂管防砂
一、防砂原理 滤砂管防砂主要是选用具有良好胶结性能的胶 结剂，筛选具有一定硬度的颗粒物质作为骨料， 按比例混合，在一定的条件下固结成型，制成 具有较高强度和滲透性的滤砂管，并与其它工 具组合下入井内，对准出砂层位，阻挡地层砂 进入井筒，以达到防止油井出砂。 选用的胶结剂和骨料不同，可以制成多种不同 的滤砂管。下面是以环氧树脂砂粒滤砂管为例 介绍滤砂管防砂。
防砂技术梳理方案
防砂技术梳理方案防砂技术主要是通过一系列的措施来减少或消除土壤的流失，保持地表的稳定和生态环境的健康。
下面是一种防砂技术梳理方案：1. 土地治理方面：- 植被恢复：通过种植适宜的草本植物或树木来增加土地的植被覆盖率，提高土壤的结构稳定性，减少土壤流失。
- 濒危地区改造：对悬崖、河岸等容易发生土砂流的区域进行改造，增设护岸或搭建支护结构，防止土壤侵蚀和崩塌。
- 沙丘固定：采用人工措施，如植树、安装防护网等方式，固定沙丘，防止沙丘活动造成土壤流失。
- 土地透水性改善：采用改良土壤的方法，如加入有机物质、石子等，提高土壤的透水性，减少水分在土壤中滞留，降低发生土砂流的概率。
2. 水资源管理方面：- 河流整治：清理、疏浚河道，保持河道的通畅，减少土砂的滞留和堆积，防止河道淤积和水质恶化。
- 水库建设：建设水库来调节水资源的分配和供应，减少洪水发生的频率和强度，降低土壤流失的风险。
- 土地利用规划：合理规划土地利用，避免在易发生土砂流的区域进行建设，保护河流、湖泊等水域的健康。
- 鱼类保护：加强河流等水域的生态系统保护，维持鱼类的数量和多样性，促进水生物的繁衍和生态平衡，降低人类活动对水资源的破坏。
3. 教育与宣传方面：- 环境教育：通过学校、社区等渠道，加强对居民和学生的环境教育，普及防砂知识，增强公众的环境保护意识。
- 宣传活动：组织各种形式的宣传活动，如举办防砂知识讲座、展览等，宣传防砂的重要性和科学方法。
- 产业规范：鼓励相关行业制定相应的防砂规范和操作指南，推动企业加强砂石的开采管理，减少对土壤流失的影响。
在实施防砂技术方案时，需要统筹考虑环境、经济和社会等各方面的因素，制定适合当地实际情况的防砂方案，并定期评估和调整方案的效果，以实现持续有效的土地治理和环境保护。
防砂方法——精选推荐
防砂⽅法防砂⽅法⼀、项⽬简介防砂管结构：精密复合防砂筛管具有防砂效果好，结构简单、使⽤时效长、渗流⾯积⼤、出油率⾼、作业⽅便等特点。
该产品从内到外由中⼼管、防砂过滤套、不锈钢外保护套等组成。
中⼼管采⽤API标准套管或油管，防砂过滤套可分别⽤⾦属丝编织⽅孔⽹、⾦属丝编织密纹⽹，也可根据实际技术要求为⽤户设计过滤⾯积⼤，可⾃洁、不宜堵塞的滤材结构。
产品可⽤于各类油、⽓、⽔井的防砂，以达到保护井下及地⾯设备的⽬的，提⾼出油率延长油井的使⽤寿命。
性能特点：这种筛管具有极佳的整体强度和抗变形能⼒。
空隙度最⾼可达90%，抗堵塞能⼒强，渗透率⾼、耐⾼温、抗腐蚀、防砂范围⼴，适⽤于各种不同油层。
有效的控制砂的粒径，过滤效率达99.5%.。
使⽤性能可靠，是机械防砂领域中的⾼新技术之⼀。
⼆、以准噶尔盆地出砂分布情况为例予以简要说明浅层稠油藏处于准噶尔盆地西北缘油⽓富集区，属砂岩油藏，由于地层本⾝结构疏松，加上采取的注⾼温⾼压蒸汽的强采⽅式，致使在油⽥开发的同时就伴随着不同程度的出砂，随着开发的延续，出砂井⽇益增多，出砂情况也更趋复杂、加剧。
油井出砂致使油井⽣产周期缩短，油井产量⼤减，甚⾄造成油井停产、报废，严重制约了油井潜能的充分发挥，同时也使开采设备、地⾯⼯艺情况迅速恶化，严重影响了油⽥的⾼效稳产。
三、机械防砂⼯艺应⽤现状1、防砂技术现状及应⽤情况对于出砂油藏，防砂是油⽓藏开采不可缺少的环节，对原油的稳定开采起着重要的作⽤。
进⼊20世纪90年代以来，随着加⼯⼯艺的不断进步以及防砂认识的深化，积极研发出了⼤量的新⼯艺、新⽅法，特别是在机械防砂⽅⾯，取得飞速的发展。
由于机械防砂较化学防砂价格便宜，且对地层⽆污染，⽬前国内外防砂是以机械防砂为主。
浅层稠油所采⽤的机械防砂⼯艺按挡砂程度的不同可分为：机械防砂⼯艺和机械排砂⼯艺。
1.1、机械防砂⼯艺（1）砾⽯充填防砂：将筛管下⼊井内后，⽤⾼渗透砾⽯充填于筛管和套管的环空之间，有的还将⼀部分砾⽯通过射孔孔眼挤⼊周围地层中，形成多级过滤屏障，阻⽌油井出砂。
防砂技术及应用
封隔高压一次充填防砂技术及应用摘要：管内外充填是当前砾石充填防砂技术的发展趋向，封隔高压一次充填正是这样的一种防砂技术。
介绍了高压充填技术原理、工具结构及工作原理、施工程序，阐述了排量、压力等主要参数设计方法，介绍了在Turkmenistan油田A层以及单层老井、多层大井段井、新井新层、斜井和粉细砂岩井的应用效果。
该技术防砂有效期长，施工简单，施工周期短，充填效果好，能避免二次充填对油层的污染，能起到一定的解堵作用，便于后期处理，经济效益显著，值得推广应用。
关键词：封隔；高压；砾石充填；防砂；油井出砂是石油开采遇到的重要问题之一，每年要花费大量的人力物力进行防治和研究。
出砂不仅会导致油井减产或停产及地面、井下设备腐蚀；甚至会使套管磨损、油井报废。
随着油田的持续开发，注水不断加强，单井产液量不断上升，老油井的防砂越来越困难。
粉细砂出砂油藏、稠油出砂油藏的开发，出砂斜井的增多又给防砂技术提出了新的课题。
目前胜利油田已发展了各式各样的防砂技术，最具代表性的有金属绕丝筛管砾石充填防砂、敷膜砂防砂、复合防砂等。
这些技术对疏松砂岩油藏的开发起到了重要的作用，但都有局限性。
绕丝筛管砾石充填防砂在砂粒较粗、分选较好的地层使用，成功率高、有效期长，但由于充填砾石厚度小，难以挡住粉细砂，且在生产、作业过程中，充填层易被破坏，丧失防砂功能；敷膜砂防砂由于胶结强度高、挡砂效果好、不占井筒空间而得到广泛应用，但敷膜砂充填形成的人工井壁，与出砂岩层胶结部位脆弱，易老化，不利于大泵提液，防砂有效期短；复合防砂是一种很好的防砂方法，但成本高，施工复杂，液量降幅大。
针对上述情况，胜利油田有限公司胜通新科技开发中心研制出一种封隔高压一次充填防砂技术，采用FS—115（150）封隔高压一次充填工具与割缝筛管配套，携砂液以大排量将砾石带到油气井产层管外空洞和筛管与套管的环形空间，经沉积、压实，形成高效能挡砂屏障，达到防止油层出砂目的。
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。
采油厂酸洗防砂、绕丝、割缝筛管砾石充填防砂施工安全操作规程
采油厂酸洗防砂、绕丝/割缝筛管砾石充填防砂施工安全操作规程1、施工井口必须加固，地面流程试压，一般20MPa,不刺不漏。
2、配液池（罐）必须清洁干净，以保证配药质量。
3、施工中高压区内严禁站人，挤酸中若管线刺漏，应替入清水，关好总闸门，放压后整改。
4、高压施工，地面管线连接要牢固。
5、严格控制加砂比由小到大，均匀加砂，如果施工中泵压突然上升，超过正常泵压3~5MPa应立即停止加砂，等泵压正常后再继续加砂。
6、井架安装要标准，天车和井口要对中。
7、起下防砂管柱要平稳操作,不得猛提猛放,严禁顿、溜，上卸扣必须打好背钳，防止脱扣，丝扣油涂在公扣上，紧扣后将多余的丝扣油擦净，管柱下放速度每小时低于30根。
8、防砂施工装好井口，各闸门灵活可靠，井口悬挂完好，盘根、顶丝齐全。
9、施工过程中严格执行安全操作规程，尤其是水平井防砂，井口装好高压封井器，起管柱做到随起随灌液体，严防井喷。
10、施工人员必须服从统一指挥，严格按操作规程、安全环保法规及施工设计进行作业，不得擅自变更设计方案和降低标准。
11、作业前召开一次作业交底会，介绍本次作业有关的施工步骤、技术要求及安全环保注意事项。
12、进入造斜段的油管接箍要倒角4X30。
13、水平井投产带防砂：采用近平衡压力射孔，为保证施工安全，应在射孔前装好井口。
14、井口采油树螺丝、顶丝必须全上紧，出口管线用硬管线并固定。
15、牵涉酸化时：现场工作人员戴全防护用具，配酸及其它接触酸液人员应穿工衣、雨靴，戴风镜、口罩或防毒面目、胶皮手套系胶皮围裙。
井口备苏打水、清水各一盆。
4、施工中高压区内严禁站人，挤酸中若管线刺漏，应替入清水，关好总闸门，放压后整改。
5.填砂前循环均匀后方可开泵。
6.加砂要均匀，若压力突然升高，则停止加砂，待压力正常后继续加砂。
7.施工中若遇砂堵，立即放空并反洗井，不通则起出管柱清砂。
8.连续施工不间断。
9.作业交井时应向采油队、站交代：开井前做好一切开井准备工作。
防砂工艺——精选推荐
技术总结——防砂工艺概述一、油、气井出砂危害油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。
如果砂害得不到治理，油、气井出砂会越来越严重，致使出砂油、气井不能有效的开发。
出砂的危害主要表现在以下三个方面：1.减产或停产作业2.地面和井下设备磨蚀3.套管损坏、油井报废二、油、气井出砂机理地层出砂没有明显的深度界限，一般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。
地层强度决定于地层胶结物的胶结力、圈闭内流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。
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，还有地层空隙压力和生产压差形成的作用力。
由此可见，地层出砂是又多种因素决定的。
主要可以分为先天原因和开发原因。
1.先天性原因先天性原因是指砂岩地层的地质条件，也就是砂岩地层含有胶结矿物数量的多少、类型的不同和分布规律的差异，再加上地质年代的因素，就形成了砂岩油、气藏不同的胶结强度。
一般来说，胶结矿物数量多，类型好，分布均匀，地质年代早，砂岩油、气藏的胶结强度就大，反之就小。
2.开发因素人为的开发因素造成油、气井出砂。
这些因素有的可以避免，有的不可能避免。
不恰当的开采速度以及采油速度的突然变化，落后的开采技术，低质量和频繁的修井作业，设计不良的酸化作业和不科学的生产管理等造成油气井出砂，这些都应当尽可能避免。
随着油、气田开发期延续，油、气层压力自然下降，储层砂岩体承载砂砾的负荷逐渐增加，致使砂砾间的应力平衡破坏，胶结破坏，造成地层出砂，这种出砂不可避免。
三、防砂方法分类传统的防砂方法主要有以下几种：1.砂拱防砂2.机械防砂3.化学防砂4.焦化防砂目前我们渤海地区采用的主要是机械防砂。
机械防砂一般分为两类，一类是下入预充填防砂管柱挡砂。
这种防砂方法简便易行，但效果差，寿命短。
原因是防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂所堵塞。
另一类是下入防砂管柱后再进行充填，充填材料一般是砾石。
这种防砂方法能有效的把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。
膨胀防砂筛管技术及应用
1 1 1 1. 41 1 1 1
封隔器 下深 /m
4424. 6 4749. 74 3060. 65 2337. 2 4412. 28 4692. 96 4515. 95
施工参数
最大低替 稳定低 封隔器 最高 最高 最高
在尼日利亚安装的首次超过 344 m 102 m m 的 膨胀 防砂 筛 管, 该 井日 产 量油 201. 142 m3, 每 天 0. 639 058 m 3/ m, 和该油田配置使用的传统的筛管 的井平均每天 0. 347 60 m3/ m 形成鲜明的对比。
可膨胀式筛管在国内的首次应用是在西江油田 A13ST 1 井, 这是该油田第一口多底井, 于 2001 年 8 月 26 日采用可膨胀筛管方式完井, 收到良好的效果。
这口井采用了随动膨胀技术, 即 ACE( 轴向随 动膨胀) 工具, 它具有一定的可塑性, 内部的活塞根 据它经过的井眼情况既可以扩张也可以收缩。这样 就可以使其充分膨胀, 从而提高它与井壁的接触面 积, 提供更好的井壁支持。消除了环状流, 从而达到 防砂的目的。
2001 年, 102 mm 的可膨胀筛管分别下在 Nimr 400 m, M armul 500 m 的水平部分, 并且使其膨胀到 155. 6 m m 的裸眼井中, 要求达到日产量最大, 生产 期最长, 并且要有良好的防砂效果, 水流对它的影响 很快会恢复。现在这口井的平均日产量为 100 m3, 比以前的 87 m3 提高了 15% , 产出中含 80% 的油, 并且含砂量比较低( 14 g/ m3) , 与砾石填充 56 g/ m3 相比, 在防砂方面起到了良好的效果。
[ 6] 张珊, 马 效贤, 康少 英, 刘文 化. 石油 割 缝筛 管的 现 状 [ J] . 石油机械. 1997, 25( 10) : 51- 54.
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。
濮城油田绕丝筛管充填防砂技术的应用
濮城油田绕丝筛管充填防砂技术的应用摘要：濮城油田开发已进入中后期，地层出砂严重，致使采油井检泵周期缩短，激光割缝筛管、双层筛管、防砂泵、防砂气锚等简单的机械防砂技术，已不能满足出砂严重井的防砂要求，为此针对地层出砂严重的井我们应用了绕丝筛充填防砂工艺，此技术工艺简单，成本低，有效期长，经过采油井现场应用，经济效益显著。
关键词：濮城油田出砂机械防砂绕丝筛管充填防砂一、前言濮城油田开发进入中后期，随着开发程度的不断深入，油藏开采压差的增大，由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油气井出砂越来越严重，出砂油气井砂子随油流携带上升出井，砂上升的过程中会磨损抽油设备，致使产液量下降，泵效降低。
油气井出砂后一部分砂子沉积井中形成砂堵，增加油流阻力，降低油井产量，砂堵严重的井，砂柱可达百米以上高度，将油井堵死，使油井减产甚至停产。
为解决濮城油田采油井出砂严重的问题，我们研究应用了绕丝筛充填防砂工艺技术。
二、油气水井出砂机理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。
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。
濮城油田地层流体粘度大，携带力强、油层胶结物类型以疏松的接触式及接触—孔隙式为主，孔隙度为16.9%—31.5%，泥质含量2%—20%，泥质中含有遇水易膨胀的蒙脱石，遇水变得松散，降低胶结性，因此，油井开发初期即出砂，进入注水开发后出砂日趋严重。
2、开发因素：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。
因此，随着开采时间的延长，地层结构破坏也就越严重，出砂也随之越来越严重。
三、油气水井出砂危害濮城油田开发进入中后期，出砂危害日见明显，使井下情况愈加复杂。
【防砂】油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介
【防砂】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。
目前常用的防砂筛管有：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。
一、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。
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。
二、完井筛管多样化技术1、割缝筛管割缝筛管是在套管或油管管体上切割出细缝，将地层砂挡在筛管之外实现防砂，其结构简单、成本低，可用于水平井等弯曲井眼的完井和防砂，但存在如下问题：1、受加工工艺影响，不能加工成梯缝，自洁能力差。
高级优质筛管防砂完井
一般情况而言，高级优质筛管完井要满足以下几个条件：
力学条件：
担心井壁不稳定、可能会坍塌的地层，用高级优质筛管来支撑井壁； 主要用于出砂的砂岩地层（用于防砂是核心）。
地质条件
无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层； 单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层。
工艺技术要求
不准备实施分隔层段进行选择性处理的储层。
评价值（分） 30 20 0 30 20 0 30 20 0 10 0
三、筛管挡砂设计
3.实验法
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
采用实验法设计挡砂精度是最准确的，因为采用的是实际地层砂进行出砂模拟实验。
以某油田的实际防砂设计来说明这个过程
某油田地层砂样品的粒度参数为：d50＝ 0.20mm ， d40 ＝ 0.31mm ， d90 ＝ 0.09mm ， 均 匀性系数C＝d40/d90=3.44，为非均匀细砂。
高级优质筛管综合挡砂精度设计表
砾石目数 （美国标准筛目）
粒度小于40-60 40-60 30-50 30-40 20-40 16-30 16-30 10-30
10-20
10-14
8-10
6-8
4-6
粒度大于4-6
砾石中值 （mm） <0.249
0.35 0.45 0.5 0.65 0.9 1.1 1.3
10-20
10-14
8-10
6-8
4-6
粒度大于4-6
砾石中值 （mm） <0.249
0.35 0.45 0.5 0.65 0.9 1.1 1.3
1.4
1.7
2.2
2.9
3.6
>3.6
优质筛管防砂作业流程
优质筛管防砂作业流程及安全风险分析一、优质筛管防砂现在渤海地区常见的优质筛管防砂包括：常规定向井套管射孔防砂和裸眼井防砂。
二、优质筛管防砂原理优质筛管防砂也叫适度防砂,它允许一定精度的地层沙进入生产管柱,被阻挡的地层沙在筛管与套管间的环空形成天然的防砂屏障,从而形成以沙治沙的目的.目的：延长井的生产寿命；保护地面设施；降低生产井的维修费用。
三、防砂作业步骤1、作业前工具准备首先需要知道井的基本数据，包括套管磅级、射孔数据、筛盲管扣型等，根据不同井的情况准备手工具和各种变扣接头。
手工具一般包括：管钳、卷尺、安全卡瓦、提丝、裁纸刀、内径规、外径规、钢丝刷、扳手、锉等。
各种变扣接头主要包括：筛盲管防喷变扣（根据筛盲管尺寸定），中心管防喷变扣、座封工具与钻杆连接的变扣（视作业平台钻杆尺寸决定，7”井座封工具上部接头扣型为 2－7/8”IFB;9-5/8”井座封工具上部接头扣型为3-1/2”IFB）、循环头等。
2、作业流程（以2层9-5/8”井为例）2．1、座封沉砂封隔器电缆座封沉砂封隔器工具组合：Baker "F-1" 沉砂封隔器 + 电缆座封工具+ CCL + 马龙头 + 电缆沉砂封隔器的坐封位置要参照测井曲线避开套管接箍。
沉砂封隔器应坐封于底层射孔段底部以下大约5～8ft处。
注意事项：电缆下入"F-1"沉砂封隔器时，关闭所有无线电通讯，停止一切电弧焊作业，平台所有人员禁止使用手机。
如果电缆坐封"F-1"沉砂封隔器有困难（井斜超过60度电缆下入就比较困难），可用钻杆下入液压座封工具。
钻杆下入液压座封工具步骤为：1)工具组合为："F-1"封隔器＋液压坐封工具 + 变扣 + 3-1/2"钻杆（具体柱数根据同位素的深度来定）+ 同位素接头(3-1/2" IF B ×P) +3-1/2"钻杆。
- 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)。
6）绕丝筛管 优点：防砂效果好，有效寿命长。 缺点：现场施工复杂，作业难度大，费用较高。 适用范围：除水平裸眼井外，几乎适用于各类防砂井。 就其绕丝断面形状而言，根据不同的使用情况， 现场应有所选择。
A、普通三角形绕丝断面
（具有自洁功能）
适用范围：普通循环砾石充填防砂井
B、“House”形绕丝断面
任何防砂筛管的防砂能力必须等同下列直径砾石所形成 的防砂能力：5～6×d50； 式中： d50--- 地层砂在累积重量为50%点处的砂粒直径（mm）； 5～6×d50--- （防砂用）砾石直径（mm）；
d≈D/6.5 （直径大于“d”的地层砂不能通过此喉道）
D
注: D-- 砾石的平均直径；
d-- 砾石稳定堆积后形成的平均喉道直径；
3、由于井斜过大，携带砾石的携砂液黏度不够，砾 石下沉至低边而形成砂桥；
由于泵速不合理或地层渗透率 差异太大而形成砂桥
钻杆 携砂液 砾石充填 工具总成
封隔器 砾石转向孔 冲洗管
砂桥 空洞
污水坑封隔器
进入地层 砂桥
空洞
冲洗管
进入地层
筛管
大斜度井容易形成砂桥
7）膨胀式筛管 膨胀式筛管是近几年发展起来的一种新的机械防砂技术。
防砂和筛管 技术简介
2004年7月
一、防砂方法
笼统讲，防砂方法分两大类：化学防砂和机械防砂。
1 、化学防砂 化学防砂方法多用于早期防砂和后期补救防砂。 现场作业时： ● 将某种合适的化学剂（比如环氧树脂）挤入油层--井眼附近，把井眼附近的地层砂固结起来，生产时阻止 地层砂流动，达到防砂目的。 ● 事先将合适尺寸的砾石涂上树脂，然后把涂脂砾石泵入 地层（井筒附近），待涂脂砾石固化后即形成防砂砾石 层。
泥质含量低、黏度不高的井；
2）多层复合金属纤维烧结（毡）式筛管—Stratapac Screen 从防砂效果方面来说，类似于预充填筛管，对泥质含量
和稠油很敏感。 优点：现场施工简单，基管内径大。 缺点：不适宜稠油/泥质含量高的井，外面不能进行砾石充填。
适用范围：泥质含量低、油黏度不高的井；
“Pall Stratapac Screen” 的使用条件
1、下入9-5/8“套管刮管器刮洗套管； 2、下入5-1/2”膨胀筛管； 3、将弹性爪密封插入底部封隔器； 4、投1-3/8“球，坐封顶部封隔器； 5、释放下入工具，并其出下入工具；
6、连接5-7/8”膨胀心轴，钻杆下入井 里；
7、将心轴插入膨胀锥里，下压 10000磅剪切膨胀锥上的固定销钉；
8、下推膨胀锥至膨胀筛管的底部；
1）d50＞70µm； 2）44µm以下的微粒数量＜20%； 3）d40/d90＜5（均匀系数＜5）； 4）黏土含量＜5%（渤海地区大部分油田达不到）；
注：Pall Stratapac Screen ----‘多层复合金属纤维烧结（毡） 式筛管’ 类似于我们早期防砂用过的 ‘油毛毡’ 效果----要
化学防砂法的优 /缺点： a、优点---- 现场施工作业简单； b、缺点---- ●由于地层渗透率差异问题，不适宜长井段防
砂(≤30m）；
● 高温井（＞900C）胶结质量难以控制；
●有效防砂寿命期短；
A、早期挤化学剂固砂
套管 环氧树脂胶结后的地层砂
挤注管柱
挤注封隔器 没胶结的地层砂 炮眼
B、补救防砂
注：见 “ SPE 4014”。1972年10月8～11日美国德克萨斯第47届 SPE年会。 作者：Spurlock J.W.and Demski,D.B. 论文题目:“A new approach to the sand control problem– A multi-layer,wirewrapped sand screen”.
套管 封隔器
基管 微孔多层网布
地层砂
间隙≈10mm 射孔炮眼
渗透率低的 砂环、砂堵
C、筛孔形金属棉筛管 适用范围和优点：
金属微孔多层网布防砂原理
适合于不进行管内砾石充填的、原
油粘度不太高的、黏土含量在10%以下
的井。在大斜度/水平油、气井里施工有 其优点；内径大，有利于测试作业；易 套洗
套管 封隔器
砾石
Hale Waihona Puke 砾石形成的缝隙挡地层砂，因此，防砂效果比较好， 寿命长；
缺点：现场施工作业量比较大，作业过程中技术性比较强，因作业 时砾石充填层有时存在“空洞”的可能，可能导致防砂失败；
注：筛管用户陆地检验方法
L
砾石充填的利弊
检验段
1 ft 1/3 W
1/3 L
（检验段）
检验段 1 ft
W
2 kg
1cm 塞规
高渗透率 砾石层
膨胀筛管现场膨胀施筛工管主图要作业步骤
9-5/*顶部封隔器
7”23#盲管
7.375”膨胀锥
膨胀筛管
9-5/8” 40#
膨胀工作管
2×4-3/4” DC 11×61/2”DC 15×5”HWDP
已膨胀筛管
9-5/8“套管 膨胀锥接头
膨胀心轴
留在底部的膨胀 锥,5.625”ID
膨胀管长11.35m
底部封隔器 弹性爪密封
时，一旦地层砂出来后，将很快在套管环空和炮眼里形成渗透率很 低的砂环和砂堵，若原油黏度高、黏土含量高的话，将会严重影响 正常生产。
金属微孔多层网布防砂原理
网眼直径＜d50
● 先直接靠网布筛眼挡地 层（大）砂。然后，由 地层砂逐渐形成砂桥挡 地层砂。
● 很显然，这层砂环桥的 渗透率远不如砾石的渗 透率高。
特点/优点： ■ 直接靠选择性膨胀筛缝防砂（不用砾石）,减少了液流阻力； ■ 基管通径大； ■ 节省了油层部位的生产套管； ■ 由于油层部位不需要固井、不射孔、不需要用完井液进行砾石充
填作业，因此，减少了油层污染； 缺点: ● 严格控制膨胀筛缝的尺寸精度难度大;特别是在那些不规
则的裸眼井里，情况可能会更明显； ● 费用高;
1、先生产，不防砂
生产油管
由于先期生产时不防砂， 井筒附近被掏成空洞。
套管 炮眼
疏松地层砂
油层
2、补救防砂---挤入涂脂砾石
‘空洞’已被涂脂砾石填 充
生产油管 套管
炮眼
疏松地层砂
3、将套管内的砾石钻掉并清洗干净后投产
‘空洞’已被胶结砾石填 充
生产油管 套管
炮眼
疏松地层砂
2 、机械防砂
目前世界上绝大部分防砂井均采用机械防砂方法防砂。
缺点：
基管
微孔多层网布
● 加工时缝隙比较难以控制（即过滤精
度难以控制）
地层砂
● 因使用这种筛管时，管内一般不再进
行砾石充填，因此，生产时，一旦地
层砂出来后，将很快在套管环空和炮
眼里形成渗透率很低的砂环和砂堵，
若原油黏度高、黏土含量高的话，将
会严重影响正常生产。
间隙≈10mm 射孔炮眼
渗透率低的 砂环、砂堵
B、“House”形绕丝断面
“House”形绕丝截面
缠绕后可能形成易被赃物堵 塞的不平行“House”形筛缝
适用范围：压裂充填、高速循环充填
C、改进性三角形绕丝断面
特点：和普通三角形断面绕丝相比，具有较强的抗冲蚀性，而
且保留了自洁特性，但费用高。
适用范围：压裂充填、高速循环充填
二、筛 管
1、筛管种类、使用范围及其优缺点
压实性金属片筛孔形防砂管结构示意图
防砂金属片 承托杯 上卸油网 压帽
下卸油网
承托片
4）多层金属网缠绕复合筛管（不同于我们现在的多层金属网缠绕复合筛管） 这种筛管一般由三层筛网布缠绕，从外向里每层筛网的
孔眼逐渐变小，最外层形成大砂粒砂桥；中间层形成中等砂 粒砂桥；较小的砂粒在最里层形成砂桥；再小的地层砂流入 井筒。这样，在筛网里形成了由地层砂本身组成的、经过选 择分类的砾石充填层。
筛管的种类很多，但目前使用比较广泛的有三种： a）绕丝筛管 b）金属微孔多层网布筛管 c）筛孔形金属棉筛管（海总内部）
其中用得最多的是绕丝筛管。 A）绕丝筛管
适用范围：几乎适用于所有的油、气、水井的防砂； 优点：● 加工时绕丝缝隙容易控制、容易检验其质量好坏；
● 使用绕丝筛管能进行高速或压裂充填防砂工艺； ● 由于其缝隙不直接和地层砂接触，而是缝隙挡砾石，
麽 堵，要麽出砂，对大部分防砂井，其有效防砂寿命都很短。
3）压实性金属片筛孔形防砂管（不能叫做筛孔形金属棉筛管） 优点：现场施工简单；基管通径大，二次作业时容易打 捞。强度大，特别适用于大斜度井。 缺点：● 泥质含量高（＞10%）的井慎用。 ● 制造过程中比较困难控制过滤精度。 适用范围：油不太稠、泥质含量不很高的井—特别是大斜 度裸眼井。若在套管井使用时，应尽量减小砂 环厚度。
机械防砂法主要有：
1）预充填防砂管
事先将合适尺寸的砾石与树脂混合后，成形到合适的
基管上（基管上有开孔和相应的连接丝扣）为了安全起。
见，有的还在外面安装保护套。
预充填砾石
基管
保护套
优点：结构简单、现场容易施工，二次防砂时容易作业。 缺点：防砂效果差、特别不适宜稠油/泥质含量高的井；
易破碎，不适宜斜井；外面不能进行砾石充填。 目前油田上已很少使用。 适用范围：直井或斜度不大的短井段井；
定位封隔器
套管 砾石充填 封隔器
炮眼
未充填好 的空洞
B、金属微孔多层网布筛管 适用范围和优点： ● 适合于不进行管内砾石充填的、原油粘度不太高的、黏土含 量在10%以下的井。在大斜度/水平油、气井里施工有其优点， ● 基管内径大，有利于井下测试作业； ● 有利于套洗作业
缺点： 因使用这种筛管时，管内一般不再进行砾石充填，因此，生产
9、下压20000磅，确保膨胀锥位于膨 胀筛管的底部