渤海油田油井出砂防砂机理.ppt
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油田防砂技术 ppt课件
油气井防砂技术
15
二、油井出砂的原因及出砂预测
1、出砂原因宏观分析
• 油井出砂通常是由于井底附近岩层结构遭受破 坏引起的，其中弱胶结或中等胶结砂岩油层的出砂 现象较为严重，这类岩石胶结性差，强度低。 • 在较大生产压差或压力波动影响下，通常会造 成岩石结构剪切或疲劳破坏而出砂。油层出砂与油 藏深度、地层压力、地层胶结状态以及地层流体种 类、相态、流速等有密切关系。
一、出砂油田分布及油井出砂的危害
➢胜利油田主要出砂区块 油田产量
400 300 200 100
0
疏松砂岩油田年产油柱状图
340
292 263
219 189
2770.1万吨
2800
2324.4万吨
2100
1400
700
疏松砂岩油田年产油量 占胜利油田83.91％
16.09
0
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胜利油田 疏松砂岩油田
2020/4/2
油气井防砂技术
8
一、出砂油田分布及油井出砂的危害
上第三系馆陶组 下第三系东营组 沙河街组
➢胜利主要出砂层系（孤东）
中生界
88.5％
馆陶组23248 东营组 沙河街 中生界
2020/4/2
油气井防砂技术
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一、出砂油田分布及油井出砂的危害
❖ 造成砂堵、砂卡、砂埋油层 ❖ 井下设备冲蚀严重，如井下衬管、泵、筛管等 ❖ 导致地层亏空，坍塌，套损，油井报废 ❖ 地面管线、阀门等冲蚀严重 ❖ 环境污染及运输处理等问题
主要出砂油田有：胜利、辽河、华北、大港油 田以及渤海、南海油田等。
2020/4/2
油气井防砂技术
4
一、出砂油田分布及油井出砂的危害
油井防砂控砂 .ppt
第二类机械防砂的优缺点
充填防砂具有施工可靠、成功率高、费用适中，而 且目前已成功用于水平井的防砂的优点，缺点是不 适用于防止细粉砂地层的出砂，且施工后井内流有 物件，在对油层压裂改造等措施时常需大修取出。
化学防砂
优点
缺点
化学防砂的主要 优点是施工简便，只 需加入化学剂即可， 井下不留任何装置， 如果防砂失败，容易 进行补救措施对未严 重出砂的地层和低含 水油井成功率较高。
油井防砂控砂
2014年7月
目
1
录
油井出砂的机理 油井出砂的危害
2 3 4
防砂的方法与技术
出砂判断和控砂措施
出砂的机理
主要表现为射孔后弹孔周围地层应力 集中，产生塑性变形，从而导致弹孔 周边的骨架砂粒剥落、坍塌。
地层坍塌
出砂的机 理
拉伸破坏
拉伸破坏和流体的粘度、流体在地层中 的流速有关，原油粘度越高、流体速度 越大，对砂粒的冲刷力与拖拽力越强， 拉伸破坏越严重，地层容易出砂。
坍塌而损坏套管和衬管、砂埋油层导致油井停产 ,水平井冲
砂很难将地层砂冲到地面.
出砂严重油井的正常生产，降低油井的生产时率，增加生产
成本。为控制井底流体的流速，不得不控制生产压差，必然 影响油井产量，尤其是高产量油井的出砂。
出砂严重影响我们的日常生产
同时油流中的砂子不断的沉积在井底，直至埋掉生
产油层使油井产量不断的降低，含水率不断的升高
，油井失去生产能力
油井出砂威胁着我们的生产设备
油井出砂造成设备的损坏,增加生产成本.油气井产出流体 中含有地层砂，会使设备严重磨损失效。对于井下设备的 损耗更为严重，出砂会造成电潜泵叶轮磨损、电潜泵负荷
增加,严重会发生过在停机以致烧泵。对于地面设备的影
《油井清砂作业》PPT课件
并用地锚固定牢。 4）禁止用带封隔器、通井规、音标等大直径
的管柱冲砂或探砂面。 5）冲砂施工必须在压住井的情况下进行。
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20
（6）技术要求及注意事项
6）冲砂过程中要缓慢均匀地加深管柱，以 免造成砂堵或憋泵。因管柱下放快造成憋泵， 应立即上提管柱，泵压正常后，可继续加深 管柱冲砂。
7）冲砂施工需有沉砂池，进、出口罐分开， 不得将冲出的砂又带入井内。
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六、监督要点
（5）井口装自封封井器，水龙带拴保险绳。 （6）进出口管线接硬管线，用地锚固定，并试压合格。 （7）连续冲砂加深5根油管后，必须循环洗井一周以上。 （8）需有专人观察出口返液情况，若发现出口不能正常返液应停 止冲砂施工，迅速上提管柱至原砂面以上30m，并活动管柱。 （9）冲砂施工中途若作业机出故障，必须进行彻底循环洗井。若 水泥车或压风机出现故障，应迅速上提管柱至原砂面以上30m，并 活动管柱。
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五、资料录取
（1）探砂面深度、冲洗时间、冲洗方式。 （2）冲砂液名称、水泥车型号、排档、泵压。 （3）返出物的描述。 （4）加深油管的根数、规范、长度、冲砂深度。 （5）冲砂中有无漏失，井喷情况。 （6）替清水数量，最后探砂面深度。
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六、监督要点
（１）探砂面深度清楚，起出探砂面管柱后， 要复查丈量管柱，确认砂面深度。 （２）保证冲砂液性能和液量满足施工设计要 求。 （３）冲砂至设计深度后，要充分循环洗井， 替入净液为井筒容积的1.2～1.5倍，出口含砂 量小于０．２％时，停泵4小时以上探砂面，砂 面上升不超过井深的0.2%。 （4）冲砂洗井方式及漏失情况。
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的管柱冲砂或探砂面。 5）冲砂施工必须在压住井的情况下进行。
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（6）技术要求及注意事项
6）冲砂过程中要缓慢均匀地加深管柱，以 免造成砂堵或憋泵。因管柱下放快造成憋泵， 应立即上提管柱，泵压正常后，可继续加深 管柱冲砂。
7）冲砂施工需有沉砂池，进、出口罐分开， 不得将冲出的砂又带入井内。
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六、监督要点
（5）井口装自封封井器，水龙带拴保险绳。 （6）进出口管线接硬管线，用地锚固定，并试压合格。 （7）连续冲砂加深5根油管后，必须循环洗井一周以上。 （8）需有专人观察出口返液情况，若发现出口不能正常返液应停 止冲砂施工，迅速上提管柱至原砂面以上30m，并活动管柱。 （9）冲砂施工中途若作业机出故障，必须进行彻底循环洗井。若 水泥车或压风机出现故障，应迅速上提管柱至原砂面以上30m，并 活动管柱。
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五、资料录取
（1）探砂面深度、冲洗时间、冲洗方式。 （2）冲砂液名称、水泥车型号、排档、泵压。 （3）返出物的描述。 （4）加深油管的根数、规范、长度、冲砂深度。 （5）冲砂中有无漏失，井喷情况。 （6）替清水数量，最后探砂面深度。
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六、监督要点
（１）探砂面深度清楚，起出探砂面管柱后， 要复查丈量管柱，确认砂面深度。 （２）保证冲砂液性能和液量满足施工设计要 求。 （３）冲砂至设计深度后，要充分循环洗井， 替入净液为井筒容积的1.2～1.5倍，出口含砂 量小于０．２％时，停泵4小时以上探砂面，砂 面上升不超过井深的0.2%。 （4）冲砂洗井方式及漏失情况。
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渤中25—1南油田出砂井治理技术应用
渤中25—1南油田出砂井治理技术应用渤中25—1南油田是中国海油在渤海开发的重要油田之一。
由于油井长期生产以及地层条件，部分井段存在出砂问题，这个问题给油田生产造成了不良的影响。
针对这个问题，油田开展了出砂井治理技术的研究和应用，产生了良好的效果。
1.出砂井治理技术原理出砂井治理技术是指通过封孔、抗沉积、分层排水等方式，控制油井中的砂粒运动，从而达到防止或减轻出砂的问题。
常见的出砂井治理技术包括固井技术、压裂技术、防砂套管技术和沉积物清除技术等。
其中防砂套管技术是一种较为成熟并且有效的技术。
其原理是在井筒高砂段设置一定的长度的钢管套管，从而形成一个砂控区，保证油井的安全和正常生产。
2.油田应用情况渤中25—1南油田的出砂井治理技术应用主要采用了防砂套管技术。
在研究和分析井段情况后，确定了防砂套管的套管长度和完井方式，进行了施工。
在具体实施中，主要采用了套管完钻的方式，即在钻完井后，再进行防砂套管和固井操作。
经过多年的生产和实践，这种方法获得了良好的效果，整个油田出砂问题得到有效控制。
3.技术效果经过多年的实践，渤中25—1南油田出砂井治理技术取得了良好的效果。
具体表现在以下几个方面：（1）出砂问题得到了有效的控制。
经过使用防砂套管技术，油井中的砂粒得到了控制，出砂问题得到了有效解决。
这不仅有利于保护油井，延长井的使用寿命，还有利于提高油田的整体采收率。
（2）技术成本相对较低。
与其他常见的出砂井治理技术相比，防砂套管技术成本相对较低。
而且施工便捷，可以通过一次套管完钻实现。
这也更有利于推广和应用。
（3）技术适用性强。
渤中25—1南油田出砂井治理技术不仅适用于治理高产出砂井，也适用于治理其他砂源性井段。
而且还可以结合其他技术应用，更好地发挥作用。
综上所述，渤中25—1南油田出砂井治理技术应用是成功的。
这不仅为油田的正常生产提供了保障，还为其他油田的出砂井治理提供了可行的技术方案。
油气井防砂及出砂机理研究PPT文档103页
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而防砂及出砂机理研究
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而防砂及出砂机理研究
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
油井防砂工艺技术(重要)课件
应用实例：某油田采用树脂溶液进行防砂，成功地将疏松砂层粘结成大块，提高 了油井的采收率和生产效率。
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
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
渤海油田防砂问题井分析及治理对策课件
案例三
某油田C区，采用机械防砂技术，实现了油井的长期稳定生产。
治理效果评估
评估方法
通过对比治理前后的油井生产数据，分析防砂治理效果。
评估结果
高压喷射注浆防砂技术提高了采油效率20%，化学防砂剂 降低维护成本15%，机械防砂技术实现长期稳定生产。
结论
实践表明，针对不同油田和出砂情况，选择合适的防砂技术可 以有效解决油井出砂问题，提高采油效率和降低维护成本。
02
随着油田开发进入中后期，出砂 问题愈发严重，给油田生产带来 了巨大的挑战和威胁。
防砂问题的严重性
出砂会导致油井产能下降，甚至停产，影响油田的产量和效益。 出砂问题如果不及时治理，将会导致油井的严重损坏，增加维修和更换设备的成本。
出砂问题还会影响油田的长期稳定生产和开发，给油田的可持续发展带来威胁。
综合治理
采用多种防砂技术相结合的方式，提高防砂效果 和延长防砂有效期。
定期监测与维护
对已治理的油井进行定期监测和维护，及时发现 并处理出砂问题。
05 防砂问题井治理的实践与效果
CHAPTER
实践案例
案例一
某油田A区，采用高压喷射注浆防砂技术，成功解决油井出砂问 题，提高了采油效率。
案例二
某油田B区，采用化学防砂剂，有效抑制了油井出砂，降低了维 护成本。
特征
产能下降
由于地层砂进入井筒，堵塞产 油通道，导致油井产能下降。
生产压差增大
随着地层砂的累积，油井生产 压差逐渐增大，需要更高的采 油压力。
含砂量增加
随着生产的进行，产出液中含 砂量逐渐增加，对采油设备和 管线造成磨损和堵塞。
采收率降低
地层砂的堵塞导致部分油藏无 法开采，降低了油田的采收率
某油田C区，采用机械防砂技术，实现了油井的长期稳定生产。
治理效果评估
评估方法
通过对比治理前后的油井生产数据，分析防砂治理效果。
评估结果
高压喷射注浆防砂技术提高了采油效率20%，化学防砂剂 降低维护成本15%，机械防砂技术实现长期稳定生产。
结论
实践表明，针对不同油田和出砂情况，选择合适的防砂技术可 以有效解决油井出砂问题，提高采油效率和降低维护成本。
02
随着油田开发进入中后期，出砂 问题愈发严重，给油田生产带来 了巨大的挑战和威胁。
防砂问题的严重性
出砂会导致油井产能下降，甚至停产，影响油田的产量和效益。 出砂问题如果不及时治理，将会导致油井的严重损坏，增加维修和更换设备的成本。
出砂问题还会影响油田的长期稳定生产和开发，给油田的可持续发展带来威胁。
综合治理
采用多种防砂技术相结合的方式，提高防砂效果 和延长防砂有效期。
定期监测与维护
对已治理的油井进行定期监测和维护，及时发现 并处理出砂问题。
05 防砂问题井治理的实践与效果
CHAPTER
实践案例
案例一
某油田A区，采用高压喷射注浆防砂技术，成功解决油井出砂问 题，提高了采油效率。
案例二
某油田B区，采用化学防砂剂，有效抑制了油井出砂，降低了维 护成本。
特征
产能下降
由于地层砂进入井筒，堵塞产 油通道，导致油井产能下降。
生产压差增大
随着地层砂的累积，油井生产 压差逐渐增大，需要更高的采 油压力。
含砂量增加
随着生产的进行，产出液中含 砂量逐渐增加，对采油设备和 管线造成磨损和堵塞。
采收率降低
地层砂的堵塞导致部分油藏无 法开采，降低了油田的采收率
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
渤海油田防砂问题井分析及治理对策共28页
渤海油田防砂问题井分 析及治理对策
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！பைடு நூலகம்
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
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境保护的需要。
第三章
防砂的方法与技术
机械防砂的类型
仅下防砂管柱防砂
防砂管柱砾石填充的方法
机械防砂的现场应用
绕丝筛管 割缝衬管
自洁作用
机械防砂的现场应用
衬管外自然分选形成“砂桥”示意图 1-油层；2-砂桥；3-缝眼；4-井筒
•
我们油田普遍使用优质筛管，优质筛管重量轻，下入容易，防砂范围宽，适用 于垂直井和定向井。特别是适用于水平井、侧钻井、多底井等大曲率井以及长 井段，但是成本偏高。我国现在还使用树脂砂砾滤砂管，双层充填滤砂管，陶 瓷滤砂管等，原理都是相同的，就是在地层和井筒之间形成一层过滤网，随着
套管外膨胀式封隔器（ECP）影响因素
保证砂拱稳定性必须考虑两个关键问题：一是降低并稳
定油层流体的速度；二是保持或提高井筒周围油层的径
向应力。 一般来说，对套管射孔完井的砂拱防砂要求小孔径和高 密度的炮眼。小孔径有利于形成砂拱和提高砂拱的稳定 性；高孔密可以增大过流面积，降低井壁附近油层中流 体的速度。但在实际过程中，流体的流速和变化不易受 控制，使得这种单纯的套管射孔完井砂拱防砂的方法的
拉伸破坏示意图
精细颗粒的影响：地层中存在诸 如粘土之类精细颗粒，会随产出 液一起运移，造成井壁周围渗透 率降低（地层损伤的一种），增 加了流体的拖拽力，导致出砂。
上覆岩层压力由孔隙压力与 骨架压力共同平衡。随开采
的进行，油藏压力逐渐降低
套管外膨胀式封隔器（ECP）现场应用
根据ECP防砂机理和现场应用情况，一般认为：
1）这种防砂方法的本质是利用建立的稳定砂拱挡砂，而 尽量提高近井地层的应力水平是保证砂拱稳定的关键。 2）当油井生产条件改变时，如含水上升，生产压差放大 和井下作业频繁等。可能会破坏砂拱平衡状态，防砂失效 只能用于出砂不严重的砂岩地层，流砂层不宜采用。 3) 配合采用高孔密、小孔径射孔工艺有利于改善砂拱 稳定性 ，高孔密可增大渗流面积降低流速；较小孔径可提 高孔眼入口处桥拱的承载能力。 4）保持流速尽可能稳定（低于临界流速）是维持砂拱稳 定的重要条件，只适用于中、低产油井。
防砂控砂措施
从流体性质上讲,我们油田大多是稠油,疏松砂体受 到拖曳力的影响较大,加剧了地层出砂。在油井出砂之
后可以对这口井生产层位进行取样分析，确定出砂层
位，我们应该确定每一口井以致这口井的每一层位出 砂的临界条件，这样才有利于我们的控制。高产井 不
宜使用对产能有较大影响的防砂方法。对于含水高的
油井化学防砂效果差，含水高会降低化学剂的作用。
这种方法能够补充地层因出砂而造成的亏空，又能在地层中胶结作为挡砂屏障。
套管外膨胀式封隔器（ECP）防砂
其防砂机理是利 用ECP的膨胀作用压 实裸眼井壁，以提高 近井地层的地应力水 平。油井投产后，地 层砂粒在流经射孔孔 眼人口处时，在一定 条件下，自然堆积形 成砂拱，具有一定的 承载或挡砂能力，可 阻止地层出砂。
防砂技术的进步，相信会有高效的滤砂管问世。
第一类机械防砂的优缺点
优点：简便易行，可以有效的防止中粗砂岩油层所出的大 砂径砂。
缺点：对细砂的井易造成堵塞。对于自喷井、气举井产量
下降，甚至无液。对于电泵井，使电泵不进液，而且寿命 相对短。
砾石填充
砾石充填于筛管和套管（油层）的环空之中。对于射孔完井来说砾石通过射孔 孔眼挤入周围地层中，支撑孔眼，防止弹孔周围地层应力集中而导致的弹孔周 边骨架砂粒剥落、坍塌，可形成多级过滤屏障，阻止油层中的砂流向井筒中。 1、先期裸眼绕丝筛管砾石充填防砂 2、套管完井筛管砾石充填防砂
设 备 损
失
设 备 损
失
• 堵塞分离器液位计：砂子不断的沉积在 分离器液位计的连通管中，使液位计工 作不正常，液位显示失真。
• 生产管线：砂子随油水在管线中流动， 加速管线的磨损，特别是在管线弯头、 阀门等油水流动方向改变的地方，砂子 家具了油流对管线的冲刷力，造成刺漏 。
油井出砂影响环境
油井出砂会造成环境污染,尤其是我们海洋油 气田，更应该对保护环境负责。 意料之外的由于出砂引起的管道渗漏或设备失 效还会引起严重的安全问题和溢出事故，所以油、 气井防砂不仅是油、气开采本身的需要，也是环
水泥环 套管 油管油藏Fra bibliotek射孔 滤砂器管柱 砾石填充 管外充填
长期出砂的老井
滤砂器管柱
砾石填充
管内充填
先期
砾 石 的 选 择
砾石的选择也是很重要的, 一定厚度的均匀砾石
层可以对油气层的出砂起初步的过滤作用，并对 地层岩石起到支撑作用。砾石直径太大，虽有较 高的渗透性能，但过滤性能差，阻挡不住多数的 岩石砂粒的溢出，太小则会降低渗透率，减少产
实际应用受限。
为了解决上述难题，美国完井公司
开发了一种可灌注水泥的裸眼封隔
器，其工作原理：内筒是套管，外 壁是橡胶筒，外壁与内筒之间可以 注入水泥，注入水泥后橡胶筒内外 膨胀压实裸眼井壁，使近井油层岩 石径向应力恢复，甚至超过钻井前 的水平。水泥凝固后，再用高孔密 、小孔径射孔技术射开，形成油层 流体通道。油层砂在此通道壁外形 成比较坚固的砂拱，从而达到防砂 的目的。
剪切破坏
采油过程中地层压力不断下降,上覆地 层压力转变成岩石间的应力,使岩石破 损,砂颗粒从岩石剥落,形成出砂
随内外压差增大，流体流向 井内的流速也增大，对岩石 的拖拽力增大，岩石承受拉 伸力也增大，当该力超过岩
拉伸破坏示意图
石抗拉伸强度时，岩石就会
遭受拉伸破坏。 井底流压不能过低；自喷井 和气举井；压力不能波动过 大。
渤海油田油井出砂防 砂机理
目
1
录
油井出砂的机理 油井出砂的危害
2 3 4
防砂的方法与技术
出砂判断和控砂措施
出砂的机理
主要表现为射孔后弹孔周围地层应力 集中，产生塑性变形，从而导致弹孔 周边的骨架砂粒剥落、坍塌。
地层坍塌
出砂的机 理
拉伸破坏
拉伸破坏和流体的粘度、流体在地层中 的流速有关，原油粘度越高、流体速度 越大，对砂粒的冲刷力与拖拽力越强， 拉伸破坏越严重，地层容易出砂。
第二类机械防砂的优缺点
充填防砂具有施工可靠、成功率高、费用适中，而 且目前已成功用于水平井的防砂的优点，缺点是不 适用于防止细粉砂地层的出砂，且施工后井内流有 物件，在对油层压裂改造等措施时常需大修取出。
化学防砂
优点
缺点
化学防砂的主要 优点是施工简便，只 需加入化学剂即可， 井下不留任何装置， 如果防砂失败，容易 进行补救措施对未严 重出砂的地层和低含 水油井成功率较高。
坍塌而损坏套管和衬管、砂埋油层导致油井停产 ,水平井冲
砂很难将地层砂冲到地面.
出砂严重油井的正常生产，降低油井的生产时率，增加生产
成本。为控制井底流体的流速，不得不控制生产压差，必然 影响油井产量，尤其是高产量油井的出砂。
出砂严重影响我们的日常生产
同时油流中的砂子不断的沉积在井底，直至埋掉生
产油层使油井产量不断的降低，含水率不断的升高
。
只适用于井段距离不 长的单层和薄层。井段过 长由于层间吸附力不同,化 学剂不能均匀分布,导致部 分井段出砂,由于化学剂胶 固后，渗透率通常有较大 损失，油井产能会受影响 。此外，因化学剂在油层 条件下随时间会老化，强 度变差，故有效期短
人
工
井
壁
将砾石表面涂一层极薄的树脂,然后常温下阴干,避免阳光暴晒,形 成分散的颗粒,将涂好的砾石用携带液泵入井底,挤入油层和射孔眼里, 在一定地层温度下树脂软化连接在一起形成通透性良好的人工井壁.
出砂原因分类
我们应该把油田出砂的规律和特征进行归纳梳理，找出 解决办法，在以后的开发中实施有效地完井措施，并加强对现 在出砂油井的跟踪，我们应考虑在防砂方面做足技术储备。 一般油田出砂原因总共分为以下几类： •完井方式选择不当，不能有效地防止油层出砂； •生产压差过大，采油速度过高； •不适当的增产措施（酸化、压裂）及频繁的修井作业降 低了胶结物的强度，破坏岩石结构； •油井含水上升； •油田开发中、后期，为了保持油井稳产，大幅度提高油 井产液量，加剧了对岩石颗粒的冲刷。一般讲，油井出砂 主要是地质原因造成的，其次是开采过程中措施不当，从 而加剧了油井出砂。
砂拱防砂的机理
控制砂拱的形成主要是控制井底流体的流速,砂拱形成 前会出砂，形成后出砂渐少，甚至不出砂，就会形成稳定砂 拱。砂拱稳定性主要受砂粒间摩擦力和孔隙间毛管力支配。
防砂方法的选择
产能损失
完 井 类 型
最好的效果
现场对出砂的控制
合理的控制生产压差在当前压差值下生产不会对地层
、井筒产生损害而且还要对油井的产能影响降到最低。不 要大幅度开关油嘴，防止液量突增，对井下地层和防砂管 柱造成冲击。油井防砂初期，定期对出砂的油井取样分析 , 关注出砂量。巡检时关注一些油井的电流，油压，井底 压力等数据，能够对出砂初步判断。在注水关停的时候一 定要关闭每口注水井的阀门，防止地层砂反出影响注水设 备，防止烧泵的情况发生，导致油井停产影响产量 。
量甚至使油井不能出油。因此合理选择砾石直径
至关重要。一般我们选择都选择允许范围内最小 的。
通过筛析实验取得防砂井油层砂样粒度中值 d50后，根据计算公式 求得所需用的砾石尺寸，即砾石的粒度中值D50。目前普遍采用公式 D50＝(5～6) d50
砂砾直径的确定
选用的优质筛管目数为230目，由图得砂粒直径约为0.057mm，代入公式： D砾=(5~6)*d50 得 D砾范围为0.285~0.342mm 所以在选用管内砾石充填选用的砾石直径为0.285~0.342mm
，油井失去生产能力
油井出砂威胁着我们的生产设备
油井出砂造成设备的损坏,增加生产成本.油气井产出流体 中含有地层砂，会使设备严重磨损失效。对于井下设备的 损耗更为严重，出砂会造成电潜泵叶轮磨损、电潜泵负荷