常用防砂工艺讲座PPT课件

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。
（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
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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
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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。
“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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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
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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）。
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。
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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。
常用防砂工艺技术
清河工艺研究所
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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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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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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
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。
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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
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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；