绕丝筛管砾石充填防砂
砾石充填防砂粒径筛选和施工参数优选方法论文
砾石充填防砂粒径筛选和施工参数优选方法研究[摘要]：油井出砂会造成井下设备和工具的磨蚀及井眼的堵塞，使油井的产量降低甚至停产。
绕丝管砾石充填防砂是目前应用最广泛最主要的防砂工艺。
但对油层厚度大、油层多等油井防砂成功率不是很高。
本文通过对充填砾石规格和施工排量的研究，并就地层砂筛析曲线及砾石和施工排量的优选方法进行了阐述。
[关键词]：砾石充填砾石尺寸砂侵最小排量中图分类号：td872+.8 文献标识码：td 文章编号：1009-914x（2012）12- 0102 -011 防砂效果的影响因素1.1 防砂效果与砾石尺寸的关系砾石充填井中砾石层是主要的挡砂屏障。
由于地层砂较细，地层砂会不同程度侵入砾石层导致防砂失败。
地层砂侵入砾石层的程度取决于砂砾比gsr（砾石与地层砂中值之比）：gsr15，地层砂可以自由通过砾石层，起不到防砂作用。
1.2 防砂效果与炮眼中砾石充填过程的关系砾石充填过程中，炮眼内流动的携砂液达到一定值后，固体颗粒开始呈砂堤状向前推移，流速继续增加颗粒的悬浮程度增加，颗粒完全悬浮后，混合物的流动阻力将随流速的增加而增加。
炮眼中的流速必须高于淤积流速，才能将砾石携带到炮眼以外地层，因此，淤积流速是砂浆的最低流速。
用清水或地层污水做携砂液时，因其携砂能力差，砾石问题首先沉积于炮眼入口处，若炮眼吸液速度高于淤积流速，砾石在液流携带下，沿着沉积下来的砂堤逐渐向炮眼深处蠕动，当砂堤推进到射孔孔眼端部地层亏空部位后，再反向充填平衡堤上部区域。
2 砾石充填施工参数的优化2.1 砾石尺寸的选择tausch和corly法：建立在半对数筛析曲线的基础上，它建议最小砾石应等于4d10，最大砾石应等于6d10，即dmin=4d10；dmax=6d10。
saucier法：建立在完全挡砂的机理上，d50=（5～6） d50，即砾石的粒度中值为地层砂粒度中值的5～6倍，此时砾石充填带的有效渗透率/地层渗透率最大。
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。
防砂工艺
油层出砂是由于井底附近地带的岩石结构破坏引起 的，它与岩石的胶结强度、应力状态、开采条件、 油井含水等因素有关。
第一节 出砂 原因及危害
1、岩石的胶结强度
砂岩的胶结物有泥质、碳酸盐、硅质等胶结物。其 中泥质胶结强度最小。 胶结物的多少也是影响胶结强度的重要因素。胶 结物少、胶结强度低是油井出砂的主要内因。
特点：
存在老化现象，有效期不如机械 防砂长，防砂后不影响井筒内的 作业。 要 求 套管无变形、无破损；适用于油层温度 >55℃ 的常规开采井防砂； 适用于油层吸收能力>500l/min(泵压小于20Mpa)；适应于光油管 全井及分层，每次防砂井段<20m 。 适应于油田中后期出砂的常 规油水井的防砂，防砂半径1.5m。
的密度大于 0.934g/cm3 的疏松砂岩稠油油藏；防砂 井应远离油水边界，含油饱和度较高 ( 大于 40 ％ ) ， 防止热量过分损失。
总之，不论注热空气焦化固砂还是短期火烧防砂 效果都较好，是稠油开发井防砂的有效途径。
四、机械防砂
防砂管柱
割缝衬管、绕丝筛管、双层及 多层筛管、滤砂管 筛管或衬管＋砾石充填
2、岩石的应力状态
油层钻开前处于应力平衡状态，钻开后，平衡 状态受到破坏，井壁附近岩石应力集中，故井壁附 近岩石易发生剪切破坏。
第一节 出砂 原因及危害
3、开采因素的影响
1) 地层压力的下降超过了极限，
从而使岩石发生塑性变形，破坏 岩石结构，引起出砂。
由于压降主要发生在 近井地带，故主要引起 近井地带出砂。
油水井防砂工艺简介
2009.9
内 容 提 纲
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 出砂原因及危害 防砂方法分类 防砂工艺现状 砾石充填防砂设计 热采井砾石充填防砂特点 改善斜井水平井防砂效果的措施
绕丝管高压充填防砂工艺存在的问题及对策
绕丝管高压充填防砂工艺存在的问题及对策摘要：目前，绕丝高压充填防砂工艺是孤岛油田常用的、效果最好的防砂工艺。
该工艺在孤岛油田应用以来，取得较好效果，提高了防砂成功率，有效降低了作业成本。
但部分绕丝防砂井有效期短，远远低于理论有效期。
本文对绕丝防砂失效原因进行了系统分析，指出了绕丝失效原因，提出了防治措施，对绕丝防砂工艺的应用有一定指导意义。
关键词：防砂绕丝油井工艺失效原因对策1 前言绕丝防砂工艺已成为孤岛油田主要防砂工艺，2012年孤岛采油厂作业（东区）防砂防砂施工120口，采用一绕丝防砂的有112口，防砂一次成功率达到93.3%，远远高于其它防砂方法，绕丝防砂工艺还具有防砂成本低的优点。
从理论上讲，绕丝防砂工艺有效期可以达到8--10年，但孤岛油田多数井没有达到理论上的有效期，表现在绕丝更换频繁，换绕丝工作量还较大。
绕丝失效主要表现在油井供液变差，即使地层能量充足，但油井产量却较低，动液面下降，不得不拔出绕丝重新防砂。
绕丝井供液变差又分两种情况：（1）绕丝防砂后开抽液量达不到作业前正常生产液量，这种情况在绕丝高压充填推广初期较多，据’统计2012年1-8月，作业（东区）施工的绕丝防砂井有6口完井后供液变差，由于作业前油井产量较高，但防砂后液量达不到修前液量，说明充填过程对油井供液能力产生了影响，只能从施工过程中找问题。
刮管洗井工序不合格，高压充填参数掌握不好，油层污染等都能产生上述结果，所以只要通过加强作业质量控制，提高充填质量，这类问题可以避免。
（2）高压充填后油井初期生产正常，但在不长的时间内。
产液量下降，液面下降，供液能力变差。
据统计，2012年，采用绕丝防砂后油井动液面平均下降200米，部分井产量逐渐降低，直到供液不足，本文主要对这类问题进行分析讨论。
2 绕丝管高压充填防砂工艺存在的问题与对策绕丝筛管下入井内，正对油层部位，再通过高压大排量携砂液把充填砂带入地层，在地层及油套环形空间形成连续的充填砂体，绕丝筛管把充填砂挡住，充填砂体把石英砂挡住，这就是绕丝防砂机理。
绕丝筛管高压充填防砂技术
３工 艺应 用 的选 井条 件 １ 、地层 出粉 细砂 严 重， 成化 学 防砂 无效 ， 造 而机 械 防砂又 容 易堵塞 的 油
井。 ２ 井 筒 附近 油层 堵 塞 ， 成 供 液 能力 变 差产 量 低 的油 井 。 、 造 ３ 由于 受配 套 设备 施 工 能力 有 限 （ 、 如施 工排 量 只能 达 到 １ ５ １ ６ ３ ．—．ｍ／ ｍｎ， ｉ ） 因此 使用 该工 艺选 井 时 防砂井 段 不易 过长 （ 般 ３ ５ 果最好 ） 一 — ｍ效 。
流体通过高渗的充填砂体时其流压梯度就大大降低， 从而缓解甚至避免油层骨 架 的进一 步破 坏， 缓解 出砂趋 势和 程度 。同 时高压 充填 又 可， 避免 上 履地 层 坍塌 出砂 。
２ 、增产 机理 （） 近井 地 带油层 的渗透 性 １ 提高
少 。
式 中 ： 一 为地层 充 填半 径， Ｒ 一般 取 ０ ６ ３ ， ．— ｍ Ｈ 一 为射 孔油 层厚 度， 中 ～ 为地层 充 填系 数 ， 一般 取 ０ ３ ０ ５ 。 ． — ． ｍ ４、配 套 工 具 及防 砂 管 柱设 计 高压 充填 防砂 工艺 管柱 配套 工具 设计 主要应 用 了 Ｐ Ｓ Ｆ 型系 列封 隔充 填一 体化 工 具 。该 工具 结 构 简单 、性 能 稳 定可 靠 、 操作 简 便，具 备 良好 的 适用
应用技术
啊 ｌ
绕丝筛 管高 压充填 防砂技 术
胡 世 东 ｌ ， ｚ
（ ． 南石 油大 学工 程硕 士 ： ２ 胜利 油 田鲁 明公 司） １西 ．
［ 摘 要］ 本文 主要 针对 疏 松砂 岩 油 层容 易 出砂 ， 致 油井 停产 的 问题 ， 进 了高压 充 填 防砂 工 艺， 导 引 阐述 了该 工 艺的 防砂 机 理 、增 产 机理 、工 艺 技术 参数 的设计 ， 以及 配套 防砂 工具 的原理 和 防砂 管柱 的设计 ， 定 了该 工 艺的基 本 原理， 过对 防砂 工艺 筛管 高压 充填 防砂 应用 情况 进行 分析 ， 出下 步整 改方 向， 确 通 提 进一
绕丝筛管挤压砾石充填防砂技术
绕丝筛管挤压砾石充填防砂技术
工艺原理：在井眼内（裸眼或套管内）正对出砂地层下入金属全焊接绕丝筛管，然后泵入砾石砂浆于筛管和井眼环空，通过多级过滤屏障，保证油流沿充填体内多孔系统经过筛管被源源不断地举升至地面，而地层砂则被控制在地层内，确保油井正常生产。
技术特点：具有成功率高，有效期长，适应性强，防砂效果好，油井产量高等优点，而且不受井段长短、井底温度和压力等条件限制。
适用范围：可用于单层、多层的直井、斜井、水平井防砂。
下入充填反洗丢手座封留井图防砂管柱结构及施工步骤示意图
二、技术特点
优点：
（1）施工成功率高，达80~95％；
（2）方法可靠，有效期3~10年；
（3）适应性强，可通过砾石防不同直径的地层砂，可用于单层、多层的直井、斜井、水平井防砂；
（4）对油层伤害小，渗流面积大，油井产油指数高。
（5）可用于严重出砂井坍塌油层地应力的恢复和油井复产。
缺点：
（1）施工复杂，车组动用多；
（2）费用高，单井实施费用最低15万；
（3）不适用于细粉砂地层防砂。
三、选井条件
1、7"井眼井，无套变；
2、多油层井油层跨度不超过20米；
3、具有一定产能，日产油3吨以上；
4、累计冲砂厚度高、出砂量大的生产井。
四、要求提供以下数据：
1、单井储量
2、油层厚度及跨度
3、完钻井深
4、冲砂次数、冲砂厚度
5、日均产油量
6、检泵周期。
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
油田化学 第9章 油井水防砂
树脂胶结剂：树脂+固化剂
酚醛树脂、环氧树脂
耦合剂
能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。
耦合剂和两种材料之间都有较好的亲和力，由
此可以改变两种材料之间的界面性能，提高其
界面粘合性。
耦合剂 γ -氨丙基三乙氧基甲硅烷
水解
甲硅醇
聚甲硅醇
二、化学胶结防砂法
支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物
二、化学胶结防砂法
（1）防砂的原理 用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起 来，达到防砂的目的 。
二、化学胶结防砂法
（2）什么是胶结剂 胶结剂是指能将松散砂粒在接触点处胶结起 来的化学剂 。 无机胶结剂：硅酸、硅酸钙 有机胶结剂
二、化学胶结防砂法 有机胶结剂主要有：
一、化学桥接防砂法
（1）防砂的原理 由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接起 来，达到防砂的目的 。
一、化学桥接防砂法
（2）什么是桥接剂 桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起 来的化学剂。 无机阳离子型聚合物 有机阳离子型聚合物
无机阳离子型聚合物
由铝离子、锆离子组成的多核羟桥络离子
有机阳离子型聚合物
化剂再关井候凝。
三、人工井壁防砂法
在地层的亏空处，做一个由固结的颗粒物质 所组成的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁， 用于防砂。
树脂涂敷砂法
人工井壁防砂法包括：
1．填砂胶结法
2 ．树脂涂敷砂法 （后期出砂井广泛应用）
3．水泥砂浆法 4．水泥熟料法
四、滤砂管防砂法
这一方法是先向
亏空砂层填砂，然
后将滤砂管下至出
砂层段，即可达到
防砂的目的．
砾石充填防砂工艺
2%DX 防砂卡 -Y1 30 泵800m m3
防砂 工 艺 防 砂 前 后 生 产 情 况
井号 前后生产情况 前后动液面m 前后产出液含砂
G10-2 6.0*0.6*90%
100
6.0*1.2*80%
168
28.6% 不含砂
G10-3 7.0*2.1*70%
750
5.2*5.0*4%
706
17.6% 微量
能关闭。
安全接头+Y211-150F 人工井底
1、转大修率高：原充填 管柱底部带有封隔器，再 充填砂的挤压下绕丝筛管 很难拔动；绕丝管之间加 有多个铁制扶正器，拔脱
后很难套铣。
四、工艺优化及工具的改进
1、施工工序优化：在新井和补孔井上，射开油层以后，先 抽吸或负压排液，将近井地带的钻井泥浆污染排出井筒，然后 用2防、膨绕液丝彻管底及清石洗英井砂筒的，优有化效：防优止选了渗混流砂面泥积浆大、，稠绕油丝及外地径层粘 土ф8对9绕毫丝米筛，管能有的效堵阻塞挡。粉细砂，筛缝为0.2毫米的绕丝筛管做 充3填、筛入管井。液依优据化索：西针埃对准高则青，油充田填出砾砂石地的层直泥径土根含据量地高层，砂遇粒清径 中水值容实易际膨情胀况的确特定点。，据试验效果，优选DX-Y1型防膨抑砂剂配 制成2%的携砂入井液，有效防止了油层近井地带粘土的膨胀。
工 艺 原 理 二、工艺原理及技术特点
措施层
充填工具 充填砂面 扶正器
主体筛管
丝堵 人工井底
反循环洗井 从套管内泵入洗井 液，洗井液从上而 下压缩皮碗，通过 皮碗与套管之间的 间隙到达下部环空， 经转换孔进入油管， 将油管内多余砾石 冲洗至地面，倒扣 或打压丢手，完成 全部砾石充填。
技术特点
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。
绕丝筛管砾石充填防砂
绕丝筛管砾石充填防砂砾石充填（gravel pack）防砂是应用最早，也是应用最广泛的机械防砂方法。
常用的砾石充填方式有两种：一是用于裸眼完井的裸眼砾石充填；二是用于射孔完井的套管内砾石充填。
裸眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果好，有效期长，对油层产能影响小。
常用于油井先期防砂，工艺较复杂，且对油层结构要求具有一定强度，对油层条件要求高(如厚度大、无气、水夹层的单一油层)。
其它情况则采用套管射孔完井后，再进行套管内砾石充填。
砾石充填防砂的施工设计应符合三条基本原则：一是注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和工艺步骤，以达到阻止油层出砂的目的；二是采用先进的工艺技术，最大限度地减少其对油井产能的影响；三是注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率，降低成本。
防砂设计要形成一套完整的程序，有利于方案的系统化和规范化，从而提高施工设计的质量。
一般程序为：充填方式选择－>地层预处理设计－>砾石设计－>防砂管柱设计－>携砂液设计－>施工工艺设计。
1) 充填方式选择根据防砂油层、油井的特点和设计原则，结合完井类型选择合适的砾石充填方式。
2）地层预处理设计根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况，确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施，同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。
这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。
3）砾石设计砾石设计主要包括确定砾石尺寸、砾石质量控制和砾石用量。
（l）砾石尺寸选择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Saucier公式D50＝(5～6) d50该公式是在大量实验基础上得到的，实验测得的砾／砂粒径比与渗透率的关系曲线如图8－6所示。
图8－7为砾石挡砂机理示意图，图中(a)表示D50／d50＜6时，砾石与油层砂界面清楚，砾石挡住了油层砂，油气井无砂生产；图中(b)表示6＜D50／d50＜14时，油层砂部分侵入砾石充填层，造成砾／砂互混，砾石区渗透率下降，尽管油气井不出砂，但产量下降；图中(c)表示D50／d50＞14时，油层砂可以自由通过砾石充填层，防砂无效。
油井绕丝筛管砾石充填防砂施工浅谈
油井绕丝筛管砾石充填防砂施工浅谈摘要：在做好油井绕丝筛管砾石充填防砂施工准备及用料计算的基础上，明确油井绕丝筛管砾石充填防砂施工质量标准与技术，并按照相关标准与技术要求进行油井绕丝筛管砾石充填防砂施工，以确保施工安全高效运行。
关键词：作业施工；充填防砂；砾石充填要在掌握完钻日期、完钻井深、油层套管、水泥返高、油补距、人工井底、生产层位、孔隙度、井段、泥质含量、静压、累计出砂量、地层砂粒度中值等基本数据的基础上，结合生产方式、参数、产液量、含水、含砂、累计出砂量、静压以及曾经采取过的措施等原井管柱结构生产情况，进行绕丝筛管砾石充填防砂。
一、做好油井绕丝筛管砾石充填防砂施工准备及用料计算施工准备:防砂车组、水泥车、挡砂皮碗、罐车、充填工具、通井规、GX-T套管刮削器、SFZ18-35型防喷器、N80油管、抽油杆、光杆、管式泵、筛管、丝堵、石英砂、绕丝筛管和、扶正器，施工用液根据井深计算得出。
用料计算:砾石粒径选择:选择砾石粒径为地层砂中值的5～6倍、D50=(5～6)×d50，其中D50:砾石粒径中值、d50:地层砂中值。
管内充填砾石用量:V内=（D2-d2）×h×K×π/4，其中D:套管内径、d:油管外径、h:充填高度、K:附加系数。
筛缝尺寸：绕丝筛管筛缝尺寸等于砾石粒径中值的1/2～2/3。
δ=D50×（1/2～2/3），其中δ：筛缝尺寸，D50：砾石粒径中值。
主筛管长度:超过油层上下界各2m。
光管选择:在φ139.7mm的套管内，选用外径为φ73mm油管，在φ177.8mm的套管内，选用外径为φ89mm的油管。
主筛管外径选择：在φ139.7mm的套管内，选用外径为φ73mm筛管，在φ177.8mm的套管内，选用外径为φ89mm的筛管。
携砂液用量:V液=V石/τ，其中V液:携砂液用量；V石：砾石用量；τ：携砂比。
洗井液用量；V液=（D2-d2外＋d2内）×h×K×π/4，V液:洗井液用量，D:套管内径，d外:油管外径、d内:油管内径，h:洗井深度，K:附加系数。
绕丝筛管砾石充填防砂井产能预测方案探讨与应用
（ ） １ ９
—
品 一
３ ．现 场 应 用
绕 丝筛管 砾石 充填 防砂井 产 能预 测方法在孤 岛 油 田渤 ７ ６断 块 １ ０口井 上进行 验证 ，理论产量 与实
际 产 量 相 比 ， 误 差 小 于 １ ％ 的 有 ７ 口 井 ， 误 差 在 Ｏ
维普资讯
绕 丝 筛 管砾 石 充填 防砂 井 产 能 预测 方法 探 讨 与 应 用
徐 德 军 尹 强 马宏 伟 许庆 银 （ 胜利油田孤岛采油厂）
摘要 探 讨 了垂直 油井在 绕丝 防砂 井
＋ Ｄ ） （ｊ）
出砂 早 期 及 油 井 大 量 出砂 詹 的 单 相 稳 态流 的 防 砂 产 能 预 测 公 式 的 推 导 过 程 、预 测 方 法 结 合 现 场 应 用 情 况 进 行 验 证 ， 证 明 本 方法 是基 本 可靠 的
（ 其压 降为 △ ） ｝其总压 降 为 ：
一
（ ） 计 算 流 体 通 过 孔 眼 周 围 压 实 环 的 压 降 ２
（１）
Ｐ ＝ ＡＰ ｉ － ＡＰ３ ， －△ － ｌ ｆ
Ａ ： Ｐ 。流 体通过 压实环 时 流速 表 达式 为式 （ ） ９ ，式
（ ） 代 人 式 （） 得 式 出 （ 。 ： ９ ２ １ ）
功 的机械 防砂 工艺 之 一 。在 实 际工作 中 ，还 没有 比
较 有 效 的 方 法 能 预 测 油 井 在 进 行 绕 丝 筛 管 砾 石 充 填
防砂 以后 其 产能受 影 响的程 度 ，以及 相关 的影响 因
素 。本文 主要探讨 了垂 直 油井在 不 同流动 方式下 进 行 绕丝筛 管砾 石充 填 防砂 的产能预 测方 法及 应用情
绕丝筛管高压充填防砂井失效原因及对策
绕丝筛管高压充填防砂井失效原因及对策金潮苏【摘要】绕丝筛管高压充填防砂工艺是目前孤东油田应用最多、成功率最高的防砂工艺,但有些油井在采用绕丝筛管高压充填防砂后,短时间内供液能力变差,产液量下降,严重影响该油田的开发效益.分析认为,绕丝筛管高压充填防砂井失效是由砂桥被破坏、砾石粒径与地层砂不匹配及施工参数不合适造成充填砂体及绕丝筛管堵塞造成.提出了以下防治措施:采用托砂皮碗防止砂桥被破坏,优化砾石粒径,研制新型携砂液,优化生产参数,评估油井生产能力.该油田采取以上防治措施后,维持了油井的供液能力,延长了防砂有效期.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2010(038)004【总页数】3页(P118-120)【关键词】防砂;绕丝筛管;高压;砾石充填【作者】金潮苏【作者单位】山东胜利职业学院,石油工程系,山东,东营257000【正文语种】中文【中图分类】TE358+.1绕丝筛管高压充填防砂工艺具有防砂有效期长、施工简单、施工周期短、对油层污染程度低等特点[1-3]，是孤东油田的主要防砂工艺。
2009年该油田850口油井实施了防砂工艺，其中605口油井采用了绕丝筛管高压充填防砂工艺，防砂一次成功率达到了97.5%，但有效期没有达到理论有效期(8～10 a)。
该油田绕丝筛管高压充填防砂失效的主要表现是油井供液能力变差，分两种情况：防砂后油井产液量低于防砂前产液量；防砂后初期产液量正常，但在较短时间内供液能力变差，产液量下降。
出现第一种情况主要与施工工序和工艺参数有关，在此笔者不做重点分析，主要分析出现第二种情况的原因，并提出技术对策。
1 失效原因分析绕丝筛管高压充填防砂后，油井在较短时间内供液能力变差的原因是出现了堵塞，造成堵塞的原因有两个：充填砂体被侵入和填砂体被破坏。
充填砂体被侵入孤东油田以粒径0.4～0.8 mm的砾石作为充填材料，形成的充填砂体的渗透率很高，达到121 μm2，但地层砂侵入充填砂体时，会造成充填砂体渗透率大大降低，造成油井供液能力变差。
绕丝筛管防砂工艺技术介绍
绕丝筛管防砂工艺技术介绍
丝筛管防砂是一种常用于油田、煤矿、水处理等工业领域的技术，其主要作用是用来阻挡固体颗粒进入流体中，以保护管道设备免受砂粒的侵蚀和磨损。
以下将详细介绍丝筛管防砂的工艺技术。
首先，丝筛管的材料选择非常重要。
丝筛管通常采用不锈钢材料制成，因为不锈钢具有耐腐蚀、耐高温、耐磨等特性，能够满足在恶劣工作环境下的使用需求。
其次，丝筛管的制造工艺也非常关键。
制造丝筛管的工艺包括材料裁剪、卷制、焊接、封头加工、表面处理等步骤。
在制造过程中，需要注意保持丝筛管的圆度和焊缝的牢固性，以确保丝筛管能够经受住流体的冲击和磨损。
接下来，丝筛管的安装工艺也需要注意。
安装丝筛管时，首先需要选择合适的支撑结构，确保丝筛管能够稳固地固定在管道中。
其次，需要注意丝筛管与管道的连接方式，采用合适的密封材料，确保连接处不会有泄漏。
最后，需要注意对丝筛管的保护措施，例如在丝筛管的外部增加防护层，以防止外界的物理伤害和腐蚀。
在实际应用中，丝筛管还常常与其他工艺技术结合使用，以进一步提高防砂效果。
例如，可以在丝筛管的外部设置过滤层，用来过滤掉小于一定粒径的颗粒，从而增加丝筛管的过滤能力；另外，还可以通过调整流体的流速和压力，来控制固体颗粒的运动，减少对丝筛管的冲击和磨损。
总结起来，丝筛管防砂工艺技术的关键在于材料的选择、制造工艺、安装工艺以及与其他技术的结合应用。
只有在这些方面都达到一定的要求和标准，才能确保丝筛管能够有效地防止固体颗粒进入流体，提高管道设备的使用寿命和可靠性。
筛管砾石充填防砂方式产能影响规律
g
ln
rso rsi
= ΛB
2Πkf h
ln
re rw
+
si’+
sa ’+
ss’)
(11)
式中, rsi为筛管内半径, m ; si’为砾石充填炮眼层
流表皮, 无因次; ss’为筛管层流表皮, 无因次; sa’为
筛套环空砾石层层流表皮, 无因次; h—油层厚度,
m。
si’=
h k f 2L p h p k g Θp rp2
1 r dr
(8)
将上式两端从 r= re→rw 积分得到地层中的层
流及紊流流动压降
∫ ∃p 4 =
w qΛB e 2Πk f h
1 r
dr =
q
ΛB 2Πk f h ln
re rw
(9)
式中, kf—地层平均渗透率, Λm 2;
根据以上分析, 若不考虑其它特殊情况, 得到
“绕丝筛管 (或割缝筛管) 砾石充填 (炮眼充填+ 环空
1997 年Goodw ay 在分析了拉梅常数 (压缩模量
和剪切模量) Λ 对碳氢化合物的敏感程度后认为, 弹
性模量可以用来进行AVO 异常的识别, 因为弹性模
量对油气饱和的储层比较敏感, 因此 Goodw ay 引入
了 Λ·P→变化率和 Λ·P 变化率这两个弹性模量属
性, 其定义为:
Λ·Θ变化率=
ZH A O B ei (Y ang tz e un iv ersity oil and g as d rilling p roject in H ubei P rov ince K ey L abora tory , j ing z hou 434023)
生产井防砂工艺简介
防砂是保障出砂油田正常生产必须的措施！
1、出砂的机理
一般油层的出砂可分为充填砂和骨架砂，当流体的流速达到一定值时，首先使得 充填于油层孔道中的未胶结砂粒发生移动，油井开始出砂，随着流速的增加、油井受 力发生变化，油井出砂量增加，当流体的流速和生产压差达到某一定值时，油井发生
剪切破坏，造成岩石结构损坏，使骨架砂变为自由砂，被流体带动着移动，引起油井
适用范围
适用范围：
采出程度低，原始渗透率高，渗透性能好，日产液量大于20m3； 有注水井补充地层能量，液面高、波动不大； 地层出砂不严重或防砂后仍出少量粒径最好小于0.1mm细粉砂。 该工艺只能抑制细粉砂和细小颗粒的运移，对出砂量小或不严重的井较 适用,防砂程度较低。
4、 HY化学防砂技术
B、拉伸破坏机理
在开采过程中，流体由油藏渗流 至井筒，沿程会与地层颗粒发生 摩擦，流速越大，摩擦力越大， 施加在岩石颗粒表面的拖曳力越 大，即岩石颗粒前后的压力梯度 越大，岩石就会遭受拉伸破坏。
与过高的开采速度和过大的流体速度有关。流体对岩石的拉伸破坏主要集中在炮眼周围， 因为炮眼周围的流速远大于地层内部，另外，近井地带流体易脱气，粘度增大，对岩石 颗粒的拖曳力也会增大。
开油层必须先进行吐砂后再防砂； 2、油层温度高于50℃；
3、射孔井段小于40m，层厚小于25m，且射开层中无泥岩夹层，层间差异
越小越好（大多数文献推荐处理井段不超过20m）； 4、沉砂口袋不小于10m。
现场施工
涂料砂防砂示意图
井筒处理
试
携砂液携 带涂料砂
挤
加携砂液及固化剂
防砂管柱
地层压力上升2 MPa以上
3、高分子聚合物抑砂（简称抑砂或固砂）技术
A、抑砂机理
双层预充填砾石绕丝筛管防砂D
构造应力 颗粒胶结性质
地层流体性质 地层压降及生产压差
2、开采因素
流速 含水上升或注水 地层伤害 人为或工程因素 射孔孔道填充物
射孔参数
3、完井因素
6.1 概述
三、出砂的危害
1、砂粒可能在井内沉积并形成砂堵，产量降低； 2、砂粒将磨损井内和地表设备，卡抽油泵进出口 凡尔、活塞、衬套等； 3、出砂严重的井还可能引起井壁坍塌而损坏套管 和衬管、砂埋油层导致油气井停产，使采油的难度 和成本都显著提高等等。 4、污染环境，尤其是海洋油气田。
+
化学防砂法 增加射孔段长度、增加 射孔密度；控制产量。 裸眼产层膨胀式封隔器
5、其他防砂法
降低流速法
增大油层径向应力
6.3 防砂方法与技术
二、各防砂方法防砂原理
1、机械防砂
地层砂产出后，经过滤砂器才可 到达地面，滤砂器具有高渗透性， 但可以阻挡地层砂通过。
6.3 防砂方法与技术
一、防砂方法
二、各防砂方法防砂原理 二、防砂方法优选
6.3 防砂方法与技术
一、防砂方法
油井防砂方法有以下几种：
1、机械防砂法
仅下机械防砂管柱
防砂管柱砾石充填 2、化学防砂法 人工胶结地层法 向地层挤入树脂砂浆液、乳 人工井壁法
3、焦化防砂法 4、复合防砂法
化水泥、预涂层砾石、水带 向地层通入热能，使原油在砂粒表面焦 干灰砂等 化，形成具有胶结力的薄胶结层 机械防砂法
6.1 概述
2. 部分胶结地层
含胶结物量少，胶结力弱，地层强度低。
投产后地层砂会在炮眼塞炮管。
其产出液含砂量变化很大。
6.1 概述
- 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)。
绕丝筛管砾石充填防砂
砾石充填（gravel pack）防砂是应用最早，也是应用最广泛的机械防砂方法。
常用的砾石充填方式有两种：一是用于裸眼完井的裸眼砾石充填；二是用于射孔完井的套管内砾石充填。
裸眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果好，有效期长，对油层产能影响小。
常用于油井先期防砂，工艺较复杂，且对油层结构要求具有一定强度，对油层条件要求高(如厚度大、无气、水夹层的单一油层)。
其它情况则采用套管射孔完井后，再进行套管内砾石充填。
砾石充填防砂的施工设计应符合三条基本原则：一是注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和工艺步骤，以达到阻止油层出砂的目的；二是采用先进的工艺技术，最大限度地减少其对油井产能的影响；三是注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率，降低成本。
防砂设计要形成一套完整的程序，有利于方案的系统化和规范化，从而提高施工设计的质量。
一般程序为：充填方式选择－>地层预处理设计－>砾石设计－>防砂管柱设计－>携砂液设计－>施工工
艺设计。
1) 充填方式选择
根据防砂油层、油井的特点和设计原则，结合完井类型选择合适的砾石充填方式。
2）地层预处理设计
根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况，确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施，同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。
这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。
3）砾石设计
砾石设计主要包括确定砾石尺寸、砾石质量控制和砾石用量。
（l）砾石尺寸选择
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Saucier公式
D50＝(5～6) d50
该公式是在大量实验基础上得到的，实验测得的砾／砂粒径比与渗透率的关系曲线如图8－6所示。
图8－7为砾石挡砂机理示意图，图中(a)表示D50／d50＜6时，砾石与油层砂界面清楚，砾石挡住了油层砂，油气井无砂生产；图中(b)表示6
＜D50／d50＜14时，油层砂部分侵入砾石充填层，造成砾／砂互混，砾石区渗透率下降，尽管油气井不出砂，但产量下降；图中(c)表示D50／d50＞14时，油层砂可以自由通过砾石充填层，防砂无效。
（2）砾石质量
为满足防砂工艺要求，对砾石的质量要求主要有：砂砾粒度均匀；圆度、球度好；在标准的土酸中的溶解度小于1%；砾石试样在水中搅拌后其浊度不大于50度；显微镜观察没有发现两个或两个以上颗粒结晶块；满足抗破碎试验要求。
（3）充填砾石用量
砾石充填防砂所用的砾石数量要根据充填部位的体积来确定。
为了保证施工质量，设计用量时要考虑足够的附加量以提高其防砂效果。
4）防砂管柱设计
防砂施工管柱通常包括充填工具、生产筛管、信号筛管、光管、扶正器等。
（1）绕丝筛管
一般选用全焊接不锈钢绕丝筛管如图8－9所示。
它具有抗腐蚀，寿命长、耐高温、流通面积大、筛隙外窄内宽呈梯形，具有“自洁”的作用。
目前能加工的最小筛缝为0.1mm。
上述优点是工业上广泛应用的原因，缺点是造价高，相当于同直径割缝衬管的2～3倍。
筛管的缝隙尺寸设计以挡住最小粒径砾石为原则，按最小充填砾石粒径的l／2～2／3考虑。
确定筛管直径的原则是尽可能增大流通面积，又要保证有足够的砾石充填层的径向厚度，以保证充填层的挡砂能力和稳定性。
对裸眼充填井，砾石充填环空径向厚度应大于50mm；对管内充填井，应大于25mm。
筛管的设计长度应超过产层射孔段上、下界各1.0~1.5m；裸眼完井的筛管长度应超过扩眼产层上、下界各l m以上，以便确保筛管对准产层，获得筛管的最大利用率，有利于提高防砂效果。
(2) 信号筛管
信号筛管是根据地面施工需要设置的一段筛管。
对常规低密度循环充填方式，设置上部信号筛管；而对高密度挤压充填方式，设置下部信号筛管；底部信号筛管必须下过油层底界3m以上。
其作用是：当信号筛管被充填砾石掩埋时，地面泵压会迅速上升，给施工人员一个信号，以便及时转入下一道施工工序。
信号筛管的缝隙和直径尺寸与生产筛管相同，长度一般为l～2 m。
(3) 光管
防砂管柱上的光管采用普通油管或套管，位于生产筛管与信号筛管之间，或生产筛管与充填工具之间。
其作用是在光管与井筒的环形空间内储备一部分充填砾石，因为施工结束后，已填充的砾石会压实或通过炮眼进入油层而使砾石充填的高度下沉，这些储备砾石起到补充作用，以防止生产筛管裸露而使防砂失效。
光管的直径与绕丝筛管的中心管直径相同。
光管的长度取决于充填方法，对低密度循环充填，光管长度一般为20～30 m；对高密度挤压充填，光管长度不小于生产筛管长度。
裸眼完井的光管段不宜设计在上部技术套管内，只能设计在裸眼段内，这样，光管与井眼之间的环空可以储存更多砾石。
（4）扶正器
防砂施工管柱应使用扶正器，以保证管柱在井筒内居中，使筛管周围均匀地布满充填砾石，形成可靠的挡砂屏障。
一般要求管柱的居中度不低于67%，需要在管柱上加装足够数量的扶正器。
对于垂直井，扶正器间距为5～8m，对于井斜大于45°以上的定向井，扶正器的间距应小于3m。
而且倾角越大，扶正器的间距越短。
（5）充填工具
按充填工艺的需要，常用的砾石充填工具的结构可分为三种：一是下冲法充填工具，工艺要求先把砾石投入防砂井筒，下入有下冲喷头的防砂管柱，从油管内泵入工作液，冲击砾石使其悬浮在井筒中，管柱得以逐渐下放，之后砾石沉降在管柱周围形成挡砂屏障；二是反循环充填工具，工作液和砂浆从油套环空泵入井底，砾石留在筛管周围，返出液进入筛管从油管内返出地面；三是转换充填工具，工作液和砂浆从油管泵入井底，通过转换工具使返出液从油套环空返出地面。
下冲法充填工艺，其工具简单，但易造成砾石大小分级现象，只适用于浅井和薄层段；反循环充填工艺，其工具较为简单，但砂浆易受套管内壁杂物的污染，使充填体渗透率下降，且套管柱必须承受充填压力，携砂液流速度低，用液量也较大，因此应尽可能少用；转换充填工具可避免对砂浆的污染，套管也不必承受
充填压力，携砂液流速度高，用液量也小，是比较理想的充填方法，但其工具结构复杂、种类多、作业难度大。
5）携砂液的选择
砾石充填用携砂液要求与其它完井和修井液一样，必须对油层既无伤害又能达到应用目的，因此它在固相颗粒含量与颗粒大小、与油层产液和油层矿物的配伍性、反应生成物不堵塞油层孔隙等方面均有标准。
携砂液种类和用量应根据油井的具体情况和工艺要求进行选择和设计。
6）施工工序设计
施工工序设计包括防砂全过程的各个施工步骤、施工工艺参数及相应技术要求，施工器材的规格、数量以及施工装备的型号、数量等。
常规井管内砾石充填工工序如下：
（1）防砂准备：基液过滤－>配酸－>压井－>射孔－>冲洗孔眼－>井筒刮管、热洗。
（2）预处理：下管柱－>试压（求吸收能力）－>挤入前置液－>挤酸液（或粘土稳定剂）－>泵入顶替液－>关井反应－>起出管柱。
（3）砾石充填：下防砂管柱－>洗井（正洗或反洗）－>加砂；替砂泵－>泵入顶替液－>洗井－>工具丢手、起出管柱。
（4）投产：下生产管柱，开井生产。
施工过程中应严格遵守有关井下作业规程和安全规定，并严格技术监督，以确保防砂施工质量和效果。