防砂技术
油气井防砂新技术PPT课件
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对扣
66 8~10 3m3/ 18~20 50t 35 2-7/8 3t
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对扣
六、滤砂管裸 眼完井技术
水平井裸眼开采技术在提高 油井产量和油田最终采收率 方面具有明显的技术优势， 已在我油田得到较多应用并 取得了较好的效果。
钻出水平井眼
油层
油层
下入完井管柱
7in套管 分级箍 管外封隔器
（4）单纯滤砂管挡砂，对水平段部分高渗透 带而言，流量大，出砂多，极易形成过水孔道， 造成底水锥进，使油层过早水淹，将砾石充填 满炮眼附近，可将地层出砂阻挡在井筒以外， 而高渗透带流量相对大，地层运移来嵌入砾石 层的地层砂相对较多，使其渗透率相对降低， 有一定的防止底水锥进的控水效果，有利于提 高最终采收率。
2、工艺特点： 1)一趟管柱可完成地层挤压与环空充填 防砂施工的所有工序； 2)能够实现有套压和无套压施工，其中 无套压挤压施工，特别适用于上部油层 套漏的油井，并保护上部套管； 3)密封压力达35MPa，抗上顶力70t，可 实现大排量的压裂施工，以减少砾石的 破碎。
二、压裂防砂一体化技术
1、简介：
五、工具技术 1、一趟管柱高压充填工具技术
为简洁高效地进行一趟管柱高压充填和压裂防砂一体化工艺，研
究开发了适用于51/2in 、7in、95/8in套管的JC-116、 JC-152、JC-
210 ;JCa-116a、 JC-152a、 JCa-210a 以及适用于水平井的JCP116、 JCP-152、JC-P210九种高压砾石充填工具，均有4个充填
2）管柱结构
充填工具 安全工具 扶正器 热采绕丝筛管 丝堵 水 平 桥 封
3）工艺特点：
1)一趟管柱大排量地完成地层挤压与环空充 填防砂施工的所有工序； 2）采用了阻流辅助机构将地层及环空填满 填实； 3）确定了砾石不沉降地最小携砂液临界流 速。
超渗透高强度低成本化学防砂技术
超渗透高强度砂低成本防砂技术简介天津大港金科源石油工程技术服务有限公司联系人：陈先生超渗透高强度砂低成本防砂技术一、原理：该项防砂技术主要是采用高强度、高渗透材料、水下固结剂以及几种添加剂经过处理制成油水井井下人工井壁防砂基础材料，然后用携砂液将“高强度、高渗透”携送到井底，通过炮眼，在油层油井井眼周围堆积压实，在地层强度压力等条件下经过一定时间形成具有高强度超渗透性的人工井壁，从而达到防砂防而不死且能增产增注的目的。
防砂示意图如下。
二、技术创新：1、高强度①胶体水下抗压强度＞88Ｍpa②胶体水下抗拉强度＞28Ｍpa③水下钢对钢（45#钢/45#）④剪切强度＞15Ｍpa⑤水下固结砂体强度＞15Ｍpa⑥冲击强度＞50kg.cm2、砂体超渗透率水下固结砂体空气渗透率＞10达西3、适用温度范围大①适用温度：-8℃－120℃均能完全固化②恒温加热实验在60℃－80℃温度增强，120小时试验结果抗拉强度不下降，说明耐热性比较好．③冷冻试验在-20±2℃的冰箱中进行冷冻，在室温25℃左右解冻抗拉强度不下降，说明耐寒性能较好．4、低粘度、渗透性好、附着力强最低粘度Ｍ可泵性能强刚性材料渗透能力（cm/s）Ｋ＝00000附着力是一级5、超渗透高强度砂体性能稳定在油气水高温高压酸碱侵蚀等环境长期作用条件下其性能稳定不降低，耐水耐酸耐碱耐腐蚀能力强．6水下固结产品所用固结剂能在水下存有油水，潮湿等环境下固结，其固结强度与地面正常情况固结强度相同。
7长井段多层段封口牢固，解决了化学防砂封难的问题8可等同割缝使用，并且固化后也可随时钻掉三、适用范围1、地层出砂较严重难以正常生产的油井2、地层出砂较细一般防砂材料挡不住细粉砂或挡住后油井被堵死的油井，采用此技术可以达到防而不死的效果．3、水井出砂较为严重，防砂后注水注不进的井可采用此技术达到即防砂又增注的目的．4、注水井地层污染严重，粘土膨胀，地层堵塞，注水注不进去的井，可采用此技术建立较大的高渗透带起到减压增注的效果．四、施工程序1、起出井内原管柱，下冲砂管柱，探砂面，有砂冲砂，冲砂至人工井底，并大排量冲洗炮眼洗净井筒，直至反出液无固相颗粒为止。
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。
防砂方法分类及选择
防砂方法分类及选择1)防砂分类方法按防砂机理及工艺条件，防砂方法大致分为机械防砂、化学防砂、拱砂防砂以及其他方法。
（1）机械防砂：又可细分为两类。
①第一类：仅下入防砂用的滤砂管柱，如割缝衬管、绕丝筛管，各类地面预制成型的滤砂器（如双层预充填筛管、树脂砂粒滤砂管、金属棉纤维滤砂管、多孔陶瓷滤砂管等）。
这种方法简单易行，施工成本低，缺点是滤砂器易堵塞，>0.1mm）。
不能阻止地层砂进入井筒，有效期短，只宜用于中、粗砂岩地层（d50②第二类:在下入绕丝筛管（或其他滤管）后，再用高渗透砾石充填筛管和井壁之间的油井环空，并部分挤入井筒周围地层，形成多级过滤屏障，阻止地层砂运移。
(2)化学防砂:通过向套管外地层挤入一定数量的化学剂或化学剂与砂浆的混合物，达到充填、胶固地层的目的，提高地层强度，减少出砂。
按工艺性可分为两种：①胶固地层：挤入树脂或其他化学固砂剂，直接将地层砂固结；②人工井壁：用树脂砂浆液、预涂层砾石、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化水泥等挤入井眼周围地层中，固结后建立一个可渗透的人工井壁，阻止地层出砂。
化学防砂一般适用于薄层短井段，若井段太长，视情况采取措施分段施工。
此法对粉细砂岩的防砂效果由于机械防砂，优点是井筒内部不留下任何机械装置，便于后期处理；缺点是成本太高，树脂等化学材料易老化寿命短，固结后底层渗透率下降明显，产能损失大，固现场目前应用程度远低于绕丝筛管砾石充填类的机械防砂。
（3）拱砂防砂：这是一种油（气）井射孔完成后，不在下入任何机械装置或挤入化学剂的防砂方法。
它防砂的实质是要靠一种机械作用力强迫压实出砂的裸眼井壁，以提高井眼周围的地层应力水平达到甚至超过地层未钻开前的原始应力。
这样可以减少出砂的可能性，油井投产时，地层砂流入射孔处，可自然堆积，形成具有一定承载能力的砂拱，类似于桥梁的桥拱，可以进一步阻止底层出砂。
此方法优点在于井筒内无任何机械装置，容易进行补救性作业，此外，底层渗透率未受显著伤害，故油井防砂后，产能损失小。
防砂工艺介绍
• ㈢循环充填防砂工作原理
• 割缝管循环充填防砂工艺的原理是用油 管带着割缝管和充填封隔器下入井内， 割缝管对准生产层，投球蹩压打开座封 循环充填工具，地面用泵车将砾石与携 砂液搅拌均，通过油管打入井内，砂子 充填于割缝管与套管的环形空间，地层 砂子被砾石与割逢管两道屏障阻挡，不 能注流入井筒，从而起到防砂的目的。
对接工具 铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
• ㈢防砂原理
• 割缝管砾石充填防砂的原理，是用油管 将割缝管送到井下对准生产目的层，由 油管正蹩压油管与割缝管从丢手处分开， 在地面用高压防砂车组将砾石用携砂液 带入井筒并挤入地层并充填割缝管与套 管的环形空间，在地层与井筒形成两道 挡屏障，有效地防止地层砂子流入井筒， 并有改变地层渗流状况，所以此防砂工 艺有防砂增产的效果。
• ㈣主要技术参数（光盘） • ㈤防砂质量要求（同压防） • ㈥防砂监督要点（同压防）
• 三、CS-1新型固结剂防砂工艺 • ㈠施工步骤 • 1、冲砂至防砂目的层底管以下20m±。 • 2、通进、刮削至砂面冲洗炮眼、洗井干
净。
• 3、 对油管、套管试漏（带封）。 • 4、 完成挤砂施工管柱，笔尖至油层顶界
砂面
• ㈢CS-1防砂工作原理：
• CS-1新型固结剂是一种地面预制好的新 型无机防砂颗粒材料，是一种粒度均匀， 不粘连的松散人造砂粒。施工时，用水 基携砂液将CS-1用结剂携带至油水井出 砂层位充填饱满，在地层条件下，利用 CS-1固结剂颗粒，本身与水基携砂液相 互作用，形成是有一定强度和良好渗透 性的人工井壁，防止地层出砂。
防砂工艺介绍
目前油田防砂工艺较多，可分为机械防砂、 人工井壁防砂两大类：
防砂施工技术方案
防砂施工技术方案一、背景介绍随着城市化进程的加快和人口持续增长，水资源的合理利用和保护显得尤为重要。
在河流、湖泊等水域中，砂土的积聚现象较为常见，给水利设施造成了许多问题。
因此，为了解决这一问题，我们需要制定一套科学可行的防砂施工技术方案。
二、技术方案1. 研究河流动力系统在实施防砂施工技术方案之前，我们需要对河流的动力系统进行全面研究。
通过对水土流动、底床冲刷等因素进行综合分析和评估，可以更好地了解河流的沙源和运移机理。
2. 建立监测网络在河流附近建立一套完善的监测网络是非常必要的。
通过传感装置和遥测技术，对河床砂量、水流速度、水位等参数进行实时监测，并与历史数据进行对比分析，可以及时掌握河流的动态变化。
3. 砂量控制技术砂量控制是防止砂土积聚的关键。
通过定期测量河床的砂量，我们可以根据实际情况进行调整。
在河道上游设置防砂堰等控制措施，能够有效阻止大颗粒砂土的流动，减少砂土积聚。
4. 底床加固技术底床加固是防止河床被冲刷的一种重要手段。
可以采用土工合成材料、灰浆喷射等方式对底床进行增强，提高其承载力和抗冲刷能力，从而减少底床砂土的损失。
5. 植被恢复与保护植被的生长不仅可以增加河岸的稳定性，还可以减少水流速度，起到防砂的作用。
因此，在施工过程中要注重保护现有的植被，同时进行植被的恢复和引种工作，增加河岸的绿化覆盖率。
6. 定期检测和维护定期检测和维护是保证防砂施工技术方案有效运行的重要环节。
通过定期巡查、数据分析和维修，检查施工工程的可行性和效果，并及时修复和改进，以确保技术方案的长期有效性。
三、总结通过科学的防砂施工技术方案的制定和实施，可以有效防止河流中的砂土积聚问题，保护和提高水利设施的使用寿命，同时保护水资源，为城市化进程提供可靠的水源保障。
但需要指出的是，针对不同地区和河流的特点，具体的技术方案还需要进一步研究和完善，确保其可行性和有效性。
注意：此文本仅供参考，具体策划方案请结合实际情况量身定制。
常用防砂工艺及选井条件
二、化学防砂技术
1、水带干灰砂防砂技术（水防） 2、树脂涂敷砂防砂技术（涂防） 3、高分子聚合物抑砂技术（固砂） 4、HY化学防砂技术
1、水带干灰砂防砂技术（水防）
原理：以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例在地面搅拌均匀，用 携砂液携至井下挤入套管外已出砂地层，凝固后形成具有一定强度和渗透性的 人工井壁，防止地层出砂。
绕丝筛管
充填砾石 绕丝筛管
充填前后砾石渗透率之比
充填砾石及筛管尺寸选择
1
0.8
砾石绝对
0.6 渗透率太 理
低
0.4
想 的 粒
径
0.2
比
地层砂侵导致 充填体渗透率 急剧下降
地层砂可以 自由通过
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
砾石与地层砂粒度中值之比
砾石的质量要求：
超大或过小尺寸的颗粒含量不得超过砾石 总质量的2%； 砾石的圆、球度不低于0.6； 在标准土酸中的酸溶度小于1%； 砾石试样水浊度不大于50度； 显微镜观察不能发现两个或两个以上的颗 粒结晶快； 抗破碎试验产生的细颗粒砂质量应符合要 求。
3、生产压差过大导致作用在涂料砂层的剪切应力大而破坏人工井壁，因 此对于涂防井在后期的生产中必须严格控制压差生产。
3、高分子聚合物抑砂（简称抑砂或固砂）技术
A、抑砂机理
水介质中的粘土和砂岩表面均带负电 荷，阳离子聚丙烯酰胺通过其聚合物长 链上的阳离子与砂岩和粘土颗粒带负电 荷的表面相互作用，长链聚合物可以与 多个粘土或粉砂颗粒相互作用而把它们 连接在一起，使颗粒间引力增加，从而 起到很好的砂岩稳定作用。
高分子聚合物分子链 大、小颗粒地层砂
高分子聚合物抑砂示意图
常用防砂工艺讲座
常用防砂工艺讲座CATALOGUE目录•防砂工艺简介•砾石层防砂工艺•复合防砂工艺•水泥砂浆防砂工艺•选择合适的防砂工艺•防砂工艺案例分享定义防砂工艺是指通过一定的技术手段，防止地下砂石流入井筒或管道内，以保证采油、采气、供水等作业的正常进行。
分类根据不同的防砂原理和技术特点，防砂工艺可分为机械防砂、化学防砂、热力防砂和复合防砂等四种类型。
定义与分类复合防砂综合利用上述两种或多种防砂方法，以达到更好的防砂效果。
常见的复合防砂方法有机械-化学复合防砂、机械-热力复合防砂等。
工作原理机械防砂利用机械装置或材料阻挡、固定砂粒，防止其流动或进入井筒。
常见的机械防砂方法有滤砂管、割缝筛管、绕丝筛管等。
化学防砂利用化学剂或树脂等材料与地层砂粘合，形成致密的挡砂层，以防止砂粒进入井筒。
化学防砂适用于渗透性较好的地层。
热力防砂通过加热或烧结地层，使地层中的砂粒固定或烧结成一体，防止其流动或进入井筒。
热力防砂适用于深层高温地层。
应用范围油、气、水等管道的防砂；水库、堤坝等水利工程的防渗、防漏及加固处理；其他需要进行防砂处理的作业。
建筑地基加固及地下工程的防水渗漏处理；油田、气田、水井等采收作业的防砂；工艺原理砾石层防砂工艺是通过在油井周围铺设一层或多层砾石，以阻挡地层中的砂粒进入井筒中，从而防止砂堵和增产。
砾石层能够有效地过滤流经它的流体，留下大颗粒的砂粒，而让小颗粒的油、气和水通过。
在油井生产过程中，砾石层能够维持地层的稳定，提高采收率，延长油井寿命。
砾石层防砂施工流程包括以下步骤1. 准备工作：清理施工现场，准备所需设备和材料。
2. 下入套管：将带有筛管的套管下入到井筒中，以作为过滤层的基础。
施工流程施工流程4. 填充粘性物质在砾石层上方填充粘性物质，以保护砾石层不受流体冲刷和侵蚀。
5. 安装封隔器在套管顶部安装封隔器，以隔离油层和上部流体。
3. 填充砾石将筛选好的砾石填充到套管中，形成过滤层。
6. 压井测试进行压井测试以确保砾石层能够有效地过滤流体。
分层防砂工艺技术
分层防砂工艺技术分层防砂工艺技术是一种用于控制河流、河口、港口等水域沉积物运移的技术。
它通过将河道或港口划分为多个层次，采取适当的工程措施，以减少沉积物的运动和沉积，提高水体的通行能力和水动力条件，从而达到防止砂淤、保持航道畅通的目的。
在分层防砂工艺技术中，常用的措施包括河道或港口的疏浚和导流、沉沙池的建设和维护、河床和岸坡的整治等。
下面将从这些方面分别进行介绍。
疏浚和导流是分层防砂的重要手段之一。
通过对河道或港口进行疏浚，可以清除堆积在河底或港池中的沉积物，增加水体的通行能力。
同时，在疏浚的过程中，可以采取导流措施，将沉积物引导到特定的区域，避免其再次堆积在航道或港口中。
导流可以通过设置引导堤、建设导流渠道等方式来实现。
沉沙池的建设和维护也是分层防砂的重要措施之一。
沉沙池是一种专门用于沉积物沉淀和储存的设施，可以有效地减少沉积物的运动和沉积。
在河道或港口的适当位置建设沉沙池，可以将大部分的沉积物截留在其中，保持航道或港口的畅通。
同时，定期清理和维护沉沙池，将沉积物进行处理，有利于保持其功能的正常运行。
对河床和岸坡进行整治也是分层防砂的重要措施之一。
河床和岸坡是河流或港口中沉积物易于积聚的地方，对其进行整治可以减少沉积物的运动和沉积。
河床整治可以采取加固河床、疏通河道等方式，增加水流的流速和冲刷力，防止沉积物的堆积。
岸坡整治可以采取加固岸坡、修建护岸等方式，减少因河岸坍塌而导致的沉积物输入。
分层防砂工艺技术是一种有效控制沉积物运移的技术。
通过疏浚和导流、沉沙池的建设和维护、河床和岸坡的整治等措施，可以减少沉积物的运动和沉积，提高水体的通行能力和水动力条件，保持航道或港口的畅通。
这些措施需要在工程实践中根据具体情况进行合理选择和应用，并定期进行维护和管理，以确保其长期有效性。
分层防砂工艺技术的应用将为河流、河口、港口等水域的可持续发展提供重要支持。
防砂工艺技术总结
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。
作用 ---- 隔离防砂管柱，分隔生产管柱和上部油套管环空。
✓ 充填滑套 ---- 充填工具插入防砂管柱后，滑套打开，进行 充填作业，完毕后，拉出充填工具滑套关闭。
✓ 上延伸管 ---- 调节滑套与封隔器的距离 。
✓ 下延伸管 ---- 延长滑套下部的长度。
✓ 安全剪切接头 ---- 防砂管柱遇卡或修井作业，可通过剪切 安全接头处的销钉，将盲管以上管柱部分脱手取出
防砂工艺技术总结
防砂工艺技术总结
五、防砂充方式的选择
根据地层的不同情况，现在渤海地区 防砂一般采取三种充填方式 • 压裂充填 ：
所谓压裂充填是指通过人工方法在井 筒周围受伤害地层里制造一条裂缝，然 后在这条裂缝里填满砂子，通过这条裂 缝将井筒和未受伤害地层连接起来。从 而达到增产的一种方法。（见下图）
•100 md reservoir
•2 md damage •Perforations
防砂工艺技术总结
高速微压裂水充填
充填压力略高于地层破裂压力，而且充填的是 射孔孔道，并能制造和充填一些小的裂缝。（1‘-3’ 长的狭窄裂缝）
•100 md reservoir
•2 md damage •Perforations
防砂工艺技术总结
防砂技术
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。
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。
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”.
地层砂
三、任何筛管为了有效防砂，开缝/孔选择的基本原则
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）
■ 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；
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。
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。
油井防砂工艺技术(重要)课件
复合防砂技术的应用实例
复合防砂技术是结合机械和化学防砂技术的一种方法。例 如，先使用机械防砂技术将砂粒阻挡在井口附近，然后使 用化学防砂技术将剩余的砂粒凝固成大块，最后将其排除 。
应用实例：某油田采用绕丝筛管和树脂溶液进行复合防砂 ，有效地提高了油井的采收率和生产效率。
02
03
滤砂管防砂是通过在油管内壁设 置滤砂管，利用滤砂管的过滤作 用阻挡砂粒进入井筒。
04
化学防砂技术
化学防砂技术是通过向地层中注入化学剂， 利用化学剂的反应作用将地层中的砂粒粘结 在一起，形成坚硬的岩石层，从而防止砂粒
进入井筒。
水泥浆防砂是将水泥浆注入地层，利用水泥 浆的粘结作用将地层中的砂粒粘结在一起。
04
油井防砂工艺技术的优化与改进
优化防砂工艺参数
优化射孔参数
通过调整射孔孔径、孔密和相位 角度，提高地层渗透性和流体流
动效率，降低出砂风险。
优化工作液参数
根据地层特性和流体性质，选择合 适的工作液类型和浓度，以降低滤 失量和减少对地层的伤害。
优化施工参数
合理控制施工排量、泵压和注水速 度等参数，以保持适当的流体流动 状态和压力，防止因压力波动过大 导致出砂。
数值模拟法
利用数值模拟软件，模拟油井生产过程中地 层的应力、应变和流体流动情况，预测出砂 趋势。
03
油井防砂工艺技术方法
机械防砂技术
常见的机械防砂方法包括滤砂管 防砂、绕丝筛管防砂和砾石充填 防砂等。
绕丝筛管防砂是通过在油管外部 设置绕丝筛管，利用绕丝筛管的 过滤作用阻挡砂粒进入井筒。
01
油井防砂工艺技术(重要)课件
通过改变地层砂的渗透性，控制地层 砂的运移和流动，可分为水力压裂防 砂和复合防砂。
化学防砂
利用化学剂对地层砂进行固化，可分 为树脂固砂、水泥固砂和聚合物固砂 等。
02 机械防砂工艺技术
滤砂管防砂
滤砂管防砂是一种常见的机械防 砂方法，通过在油井中安装滤砂
管来防止砂粒进入管道和泵。
滤砂管通常由金属或塑料制成， 具有不同大小的孔隙以允许液体
先期砾石填充后酸化
先进行砾石填充，以阻挡砂粒进入井 筒，然后对填充区域进行酸化处理， 以提高渗透率。
VS
先期砾石填充可以预先阻挡砂粒进入 井筒，保护油层结构。然后对填充区 域进行酸化处理，进一步扩大地层孔 隙，提高渗透率。这种工艺适用于砂 粒较小、渗透性较差的地层。
先期涂层砂后砾石填充
先在地层表面涂敷一层涂层砂，以减小砂粒流动性和嵌入风险，然后进行砾石填充，以进一步阻挡砂 粒进入井筒。
先期涂层砂可以减小砂粒的流动性和嵌入风险，保护地层结构。然后进行砾石填充，利用砾石的阻挡 作用，进一步防止砂粒进入井筒。这种工艺适用于渗透性较差、砂粒大小不均的地层。
05 油井防砂工艺技术展望
新型防砂材料研究
新型防砂材料的研发
致力于研究具有优异防砂性能的新型 材料，以提高油井防砂效果。
材料性能优化
化学固砂剂
利用化学反应将砂粒固定在油井岩层中，防止砂粒脱落。
化学固砂剂是一种利用化学反应将砂粒固定在油井岩层中的防砂工艺。通过在油 井中注入特殊的化学剂，与岩层中的物质发生反应，将砂粒牢固地固定在岩层中 ，防止砂粒脱落。这种工艺可以有效提高油井的稳定性和采收率。
胶结剂
利用胶结剂将砂粒粘结在一起，形成坚固的防砂屏障。
油井防砂工艺技术(重要)课件
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。
防砂工艺技术
防砂工艺技术防砂工艺技术主要是指在建筑、工程施工和土地治理等领域，采取一系列措施防止沙尘飞扬、泥石流等问题的技术手段。
下面将就防砂工艺技术进行一些简要的介绍。
首先，对于建筑施工领域来说，沙尘飞扬是一个普遍存在的问题。
为了防止沙尘飞扬对施工环境和劳动者健康的影响，可以采取一些防砂措施。
比如，在施工现场周围搭建围挡或围墙，用来防止风吹起大量扬尘；在易飞扬的地面上喷洒水雾，增加湿度，减少沙尘产生；使用喷雾装置，在施工过程中不断喷洒水雾，降低尘埃浓度；对于特别封闭的作业环境可以使用负压封闭作业，通过防止尘埃外泄来保护施工场地和劳动者的健康。
其次，对于土地治理领域来说，需要防止沙尘飞扬和泥石流等问题的发生。
在沙漠化地区或被侵蚀严重的地区，可以采取种植固沙植物的方法，通过植被的根系固定土壤，减少土壤侵蚀。
同时，还可以采取修建拦沙坝，截流沙漠化区域的流沙；修建护坡和固沙网，增加土壤的稳定性和抗侵蚀能力；进行人工造林，增加植被覆盖率，减少水土流失等措施来达到防砂的目的。
另外，在工程施工中，针对泥石流的防治也是非常重要的。
泥石流是一种水土流失严重，有强大破坏力的自然灾害。
为了防止泥石流对工程的影响，可以采取一些防砂工艺技术。
比如，在泥石流源头和河道下游修建拦砂坝和拦石坝，可以有效阻挡泥沙和石块的运移；在施工地点开展泥石流防治工作，包括加固边坡、设置拦截设施等；利用提前警报系统，对泥石流进行监测和预警，以减少对工程的影响。
总之，防砂工艺技术在建筑、工程施工和土地治理等领域起到了重要的作用。
通过合理的防砂工艺措施的采取，不仅可以保护环境，减少资源的浪费，还可以维护施工人员和周围居民的身体健康。
因此，加强防砂工艺技术的研究和应用，对于实现可持续发展具有重要意义。
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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。
防砂原理图
挤压充填防砂配套器材
挤压充填防砂配套器材一览表
序号 名
称
1 挤压充填装置
2 热采空心桥塞
3 密封插管
4 防砂管
5 防砂补偿器
6 增阻器
7 扶正器
8 油管短节
规格型号 PFZ-115（150）R（H） PKQ-115（150）R PFZ-115（150） Φ89（108）mm PRFB-100（120） PCZ-115（150） Φ 115（150）mm Φ73（89）mm
河南油田某区块出砂情况一览表
样
品
井段
数
5 478.8-480.4 15 416.8-420.0 13 408.6-413.2 5 493.6-495.2 11 461.6-465.4 49
粒度分级（mm）与含量 （%）
粒度中值
砾
粗砂
中砂
细砂
粉砂
泥
(mm)
>2 2-0.5 0.5-0.25 0.25-0.063 0.063-0.004 <0.004
技术特点及适应性：质量上要求双层筛管缝隙均匀，充 填的砾石无孔洞和裂缝，胶结牢固。优点是操作简便，费用 低，可用于大厚层或多层完井；缺点是不能防细粉砂，防砂 管易受地层砂冲蚀，寿命短。适用于原油粘度在2000mPa.s 以下、出中-粗砂且出砂不严重的油井防砂。
（三）、砾石挤压充填防砂
技术原理：通过油管输送，利用挤压充 填工具将防砂管对准油层并悬挂、锚定、密 封，然后打开充填通道，用大排量高砂比携 砂液将地层和井筒用砾石一次充填压实，形 成连续稳定的高强度高渗透性砂体，最后丢 手完成。流体携带的地层砂由该砂体和防砂 管阻挡过滤，阻止地层砂向井筒运移，从而 解决出砂问题，同时由于挤压充填防砂后重 新改变了近井地带油层结构，因而具有防砂 增产的作用。
人工井底
防上合采施工管柱结构及作用（防中合采、防中分采）
防砂管柱结构：密封插管（插 入空心桥塞）+油管短节+底部信号 筛管+增阻器+防砂筛管+光管（带 扶正器）+顶部信号筛管+油管短节 +充填装置+油管+高压滑动井口
空心桥塞：与密封插管配合防 砂时封堵下部生产层。
密封插管：插入空心桥塞防砂 时封堵下部生产层，生产时提供循 环通道，同时起防砂补偿器作用， 保证留井防砂管柱伸缩的空间。
井筒挂滤砂管防砂配套工具
挂滤防砂配套工具一览表
序号 1 2 3 4 5 6
名
称
热采空心桥塞
不锈钢金属毡滤砂管
防砂补偿器
油管短节
扶正器
防砂丝堵
规格型号 PKQ-115（150）R Φ102（114）mm PRFB-100（120） Φ73（89）mm Φ115（150）mm Φ89（107）mm
不锈钢金属毡滤砂管结构及技术指标
扶正器使防砂管柱居中，这样砾石可均匀地充填在筛管周 围，以形成良好的挡砂屏障，并减弱液流对防砂管的冲蚀。
5)增阻器设计： 增阻器、等径冲管和底部信号筛管组合，可增大携砂
液在冲管与增阻器环空的流动阻力，强制携砂液向底部信 号筛管和套管环空流动，实现砾石自下而上充填；提高携 砂液在筛管/套管环空的流动压力，以提高砾石充填密度。
m
防砂层
m m
防砂层
m
m
合采层
m
油管至井口 充填工具 2油 ½i管 n*4短m 平 节式油管短节 1 根 顶部信号筛管 φ 光 防1砂 管 15补 （ 扶偿带 正器器 扶正器） 绕丝筛管上界
绕丝筛管下界 油管短节 绕丝筛管上界
绕丝筛管下界 增阻器 增底阻部器信号筛管 油管短节 密封插管 空心桥赛
人工井底
挤压充填防砂施工设计
3）充填工具的选用： 常用的充填工具有带正循环通道和无正循环通道
等，但均带反循环通道。 正循环充填工具套管承受充填压力，当地层砾石
充填量达到设计量而压力未增加时可进行循环充填施 工；无正循环通道充填工具套管不承受充填压力，主 要用于封上采下井的防砂施工。
挤压充填防砂施工设计
4)扶正器设计：
序号 名
称 规格型号
9 防砂丝堵
Φ89（107）mm
10 等径冲管
Φ42（55.6）mm
11 砾石
0.4-0.8 mm石英砂
12 清洁携砂液
低粘60-80mPa·s 中粘80-100mPa·s
13 油层清洗剂 PFP-03
14 防膨抑砂剂 PQX-03
15 高压滑动井口 ≥25MPa
挤压充填防砂部分工具实物图
空心桥塞：悬挂、锚定防砂 管柱并密封油、套环形空间。
防砂补偿器：保证留井防砂 管柱伸缩的空间。
m
油层
防砂管柱结构示意图
油管至井口
空心桥塞 3油in管平短式节 油管短节 2.0 米
mi 米 防砂补偿器
油管短节 扶正器 防砂管上界
防砂管下界
m
油管短节 扶正器
丝堵 人工砂面
人工井底
施工步骤及技术特点
施工步骤：通井、探冲（填）砂、刮管、油管试压、下 防砂管柱、座封、验封、丢手、起管柱、下完井管柱投产。
2.筛管规格见下表：
型号
117×60 142×73
双层筛管
D
d
L
mm
mm
mm
117
62
2000
142
75
2000Leabharlann 公称直径 mm60
73
中心管
孔径 孔密 mm 孔/米
10
150
10
150
总长 mm
2400
2400
适用套管 in
51/2 7
防砂管柱结构及作用
防砂管柱结构：丝堵+油管短 节(带扶正器)+预涂层砾石双层筛 管+油管短节（带扶正器）+防砂 补 偿 器 + 油 管 短 节 +PKQ-115 （ 150 ）R空心桥塞+油管至井口。
挤压充填防砂施工设计
砾石的用量一般由下式确定：
T=π（R12-R22）HфГk+π（R2-r2）HГk+πR2hГk+G 式中：T——砾石充填量，吨；
R1——加砂半径，m； R2——套管外径，m； R—— 套管内径，m； ф——地层孔隙度，%； r—— 绕丝筛管外径，m； H—— 工艺管柱长度，m； h—— 丝堵至井底高度，m； Г——砾石比重，吨/m3； K—— 附加系数，取1.1-1.2，量小取大； G—— 地层产出砂总量，吨。
（二）、预涂层砾石双层筛管防砂
技术原理：将预涂层砾石装入内外两层同心筛管 之间的环形空间中，在一定的条件下使其固结，形成 预涂层砾石双层筛管。通过油管输送，利用丢手工具 将此种防砂筛管对准油层并悬挂、锚定、密封，然后 丢手完成，起到挡砂屏障的作用，以防止地层砂进入 生产管柱内，实现防砂目的，维持油井正常生产。
26.61
5.57 0.124
挤压充填防砂施工设计
2)砾石的用量：根据地层厚度、孔隙度、加砂半径和地层亏空程度 确定，加砂半径一般为1.5-2米。 ①新井：
管内砾石充填用量由挤入地层的砾石数量、筛管（光管）与套 管之间环空中的储备量以及丝堵与井底间的井筒容量的总和。
裸眼砾石充填用量由挤入地层的砾石数量、筛管（光管）与井 壁之间环空中的储备量以及丝堵与井底间的井筒容量的总和。 ②老井：上述用砂量+该井产出地层砂的总量。
挤压充填防砂施工设计
2. 砾石设计：有石英砂和陶粒两种。 1）砾石尺寸：砾石粒度中值一般为地层砂粒度中值的5-6倍。 例：河南油田某区块地层砂粒度中值为0.09-0.136mm，则砾石 尺寸应选择0.4-0.8mm，筛管筛缝选择0.3mm。
井号
泌浅10 泌浅31 古51013 古51512 古51516 合计
mi 米 防砂补偿器
油管短节 扶正器 防砂管上界
防砂管下界
m
油管短节 扶正器