常用防砂工艺讲座PPT课件
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射孔孔道填充物对出砂的影响
对疏松易出砂地层了解这一点十分重要。地层经过 射孔后,由于枪弹碎片、碎屑、地层微粒总不可能完全 从弹孔中清除,对弹孔总有局部堵塞,会增加流动阻力。 而且弹孔压降是生产压差的最主要的组成部分(约占 80%),因而采取有效措施来消除弹孔堵塞是十分必要 的,如弹孔清洗工艺、反冲洗工艺、负压射孔工艺等, 只有弹孔畅通,才有利于减缓出砂(假如油井不采取防 砂措施的话)。如果采取防砂措施,疏通弹孔同样重要, 可以向地层内挤入渗透率极高的充填材料——砾石,保 证畅通的流道。
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地质因素
颗粒胶结性质
颗粒胶结程度是影响出砂的主要因素, 胶结性能是否良好又和地层埋深,胶结物种 类、数量和胶结方式、颗粒尺寸形状密切相 关。表示胶结程度的物理量是地层岩石强度。
一般的说:地层埋藏越深,压实作用 越强,地层岩石强度越高,反之亦然,这 就是浅层第三系油气藏易出砂的原因之一。
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颗粒胶结性质
钙质胶结为主的砂岩较致密,地层强度高;而以泥 质胶结的砂岩较疏松,强度较低(此外泥质胶结物 性能不稳定,易受外界条件干扰而破坏胶结)。
胶结方式中以孔隙式胶结性能最好,其它如孔隙—接触 式、接触式的胶结强度较低。
颗粒的大小、形状及分选性也影响胶结强度,细的 分选差而带有菱角的颗粒其胶结较好,反之粗颗粒分 选好的圆颗粒则表现为弱胶结。
(组构受损较少)
B2 C
套管
地层
炮眼 岩石重塑区
炮眼周围地层受损情况
A B1
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出砂机理
剪切破坏机理 拉伸破坏机理 微粒运移
与压力有关 与流速有关
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三、油井出砂的原因
影响地层出砂的因素:
地质因素
由地层和油藏性质决定
开采因素 完井因素
指生产条件改变
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构造应力
地质因素
在疏松砂岩地层中只要完成钻井,则在井壁
附近总是存在一个塑性变形地带,塑性带的稳定
条件是:
σ1-ρ0=2S0tanβ β=α/2+π/4
(1) (2)
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构造应力
由于在断层附近或构造部位,原构造应力很大,已经 局部破坏了原有的内部骨架(已产生局部天然节理和微裂 隙),故岩石固有剪切强度更低。换言之,这些部位是地 层强度最弱的部位,也是最易出砂的部位和出砂最严重的 地区。断层附近或构造顶部区域是出砂最剧烈的区域,而 远离断层和构造低部区域出砂程度相对缓和,在胜利、中 原及其他油田发现相似的规律。因此,在防砂治砂过程中, 对这个区域要加倍重视,采用全面合理的防范措施。
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颗粒胶结性质
从岩石力学角度分析,地层的胶结性质直接影响了岩 石颗粒固有的剪切强度,低的地层强度是造成地层出砂 的主要内在因素。
高岭石在地层的构造中多以自由状态存在,易于运 移,是地层中自由颗粒的主要组成成分,因此,地层的 这一特点应在认识出砂规律和进行防砂中高度重视。
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流体性质
地质因素
岩石的固结力还包括地层流体与颗粒之间的毛细管作用力。 若含油饱和度越高,则胶结较好;若含油饱和度低,则胶结 程度下降。 当然原油粘度也对胶结强度产生影响,稠油的毛细管作用力 小于稀油。
毛细管作用力大小还受颗粒表面润湿性的影响。强亲水,则 易与水牢固结合,内聚力就增加。
原油性质较差,在生产中,施加在岩石颗粒表面上的拖曳力 大,易造成出砂。
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完井因素
射孔孔道填充物对出砂的影响
弹孔尺寸对油流阻力会产生巨大的影响。弹孔压降可以用下式表达
△P= BLQCL(Q)2
KA
A
弹孔流动阻力与弹孔尺寸及孔内充填物的渗透率有密切 关系:弹孔内充填物渗透率是决定弹孔压降的关键因素, 若其渗透率高,压降就小(阻力小),若弹孔畅通无阻 (K=∞)则阻力最小,若其渗透率低则弹孔压降大, 甚至完全堵塞(K→0)。
开采因素
含水上升及注入水
含水上升使地层颗粒间原始的毛细管力下降,导致地层 强度降低;
由于胶结物被水溶解,特别是一些粘土矿物,如蒙脱石 等,遇水膨胀、分散,大大降低了地层的强度;
注水对地层的冲刷作用会导致地层强度降低。
-Biblioteka Baidu
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地层伤害
开采因素
主要伤害类型包括: 弹孔及地层孔喉堵塞(固相颗粒堵塞) 粘土伤害(粘土膨胀、分散和运移) 产生二次沉淀和原油乳化伤害
常用防砂工艺技术
清河工艺研究所
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1
一、油气井出砂的危害
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
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2
二、出砂机理
地层砂分类
骨架砂:一般为大颗粒地砂砾,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, 主要成分为粘土矿物和微粒。
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3
出砂机理
水泥环
塑性损害区 压碎区 (组构改变联结破坏) 应力改变
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开采因素
地层压降及生产压差
压降过大使岩石颗粒的负荷加大,造成岩石的剪切
破坏,导致地层大量出砂;
当油藏压力低于原油饱和压力后,将出现层内脱气,
形成油气两相流,使地层对油相的相渗透率显著下降。
此时,脱气还使原油粘度提高,两方面综合作用便增加
了油流阻力(严重时会产生气顶),欲保持产量不变,
必须提高生产压差,导致出砂情况更加恶化;
油层压力的下降总是伴随边、底水(或注入水)的
侵入,从而在层内出现油(气)、水多相流,同样使油
相渗透率急剧下降,不得不放大生产压差来维持产量,
势必产生出砂加剧的后果。-
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开采因素
流速
对于疏松砂岩易出砂的地层,常常存在速敏问
题,当油层内流体流速低于临界流速时,尽管也会
生产微粒的运移,但它们会在弹孔入口处自然形成
“砂拱”,可以进一步阻止出砂。但是随流速的增
加,砂拱尺寸不断增大,稳定程度降低(砂拱越小
越稳定),当流体流速等于临界流速时,砂拱平衡
完全被破坏,无法再形成新的砂拱,砂粒可以自由
流入井筒,开始出砂。如流速进一步增加,其带来
的后果只能是加剧出砂。根据实验研究,在一定流
速范围内,出砂量随流速线性增加。
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其他因素
开采因素
原油的粘度变化 岩石表面润湿性变化 油层激动
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开采因素
蒸汽吞吐开采
蒸汽开采对岩石破坏作用主要表现在以下几方面: 蒸汽的冲刷作用对岩石产生了巨大的、持续的拉伸 破坏。气体有着高的线流速度,对岩石颗粒的拉伸破 坏作用高于液体。
注蒸汽时的高压差对岩石破坏造成了剪切破坏,使 岩石发生形变,这种破坏范围应局限在井周围。蒸汽 对岩石颗粒产生溶蚀作用,降低了岩石的胶结强度。 蒸汽中的水溶解了岩石颗粒的胶结物,降低了地层的 毛细管力。