防砂技术现状讲解
高压充填防砂工艺现状及应用效果分析
高压充填防砂工艺现状及应用效果分析摘要：孤东油田是胶结疏松的砂岩油藏，自20世纪80年代投入开发以来，防止油层出砂已是维持油田正常开采的一项重要技术措施。
随着油田的开发，防砂工艺技术也得到了不断的发展。
本文主要通过对采油23队的主导防砂工艺—高压充填绕丝管防砂应用情况进行分析，提出下步整改方向，进一步提高防砂工艺开发水平。
关键词：高充绕丝堵塞携砂比渗透性1 孤东油田防砂工艺实施现状孤东油田储层为河流相沉积，埋藏浅，泥质含量高，胶结疏松，易出砂，属典型的疏松砂岩油藏。
孤东油井防砂工艺发展分3个阶段：第一阶段（1986-1989年）以滤砂管、绕丝管循环充填和地下合成防砂为主，以干灰砂防砂为辅。
第二阶段（1990-2000年）以滤砂管、涂防和干灰砂防砂为主，绕丝管循环充填为辅。
第三阶段（2001至今）以绕丝管高压充填为主，循环充填为辅。
随着区块的多年开发，油层及井况条件日趋复杂化，油井防砂主要面临3个问题：①防砂困难，长期停产井增多，影响整体开发效果。
②出泥粉砂严重的油井增多，传统防砂工艺适用性变差，防砂成功率低、有效期短。
③防砂成本压力越来越大。
针对防砂工艺现状及存在的问题，自2000年以来，推广应用了高压充填防砂工艺，取得明显效果。
2 高压充填工艺技术原理高压充填防砂工艺吸收了地层压裂防砂和绕丝管充填防砂工艺原理，利用人工充填至油层中的充填砂体与充填在绕丝管外环空的充填砂体的人工砂体骨架，较好地解决了“防砂与防堵塞不能统一”的问题，有效提高了防砂效果，油井供液能力大大增强。
2.1防砂机理（1）通过绕丝管挡住人工充填砂，利用充填砂对地层砂的桥塞作用，把地层砂挡在充填砂周围，形成较好的二级挡砂屏障，达到防止油层出砂的目的。
（2）根据油层出砂的门限速度理论，油层出砂程度与流体的流速成正比。
高压充填砂在井筒一定半径的油层内形成致密的高渗透带，地层砂被挡在充填砂体以外。
在油井产液量一定的情况下，半径与流速有以下关系：式中：为以井轴为圆心的半径为R处流体流速；Q为油井产量；H为油层射开厚度；R为与井筒同心某处圆半径。
国外防砂完井技术现状及发展趋势
３ 复合 防砂
复合 防砂就是将两 种 以上 的防砂方 法结 合起 来进行 联
合防砂。
３ ． １ 定 向射孔 和选 择 性射 孔 以及 压 裂 充填 复合 防 砂 技术
选择性定向射孔避开应 力集 中 区， 进行 压裂 充填完 井 ，
害影 响较小 ， 同样其也可能会 引起筛 管磨蚀 。要进行多层裸 眼压裂 充填是十分困难的 ， 井 眼稳 定性问题较 严重 。 可以通 过 在 裸 眼 段 下 人 膨 胀 完 井 衬 管 解 决 这个 矛 盾 。膨胀完井衬 管可稳 定井 眼 ， 并 且与 裂缝 的连通 面积 较套 管压裂充填增加 了 ３— ５倍 。其 可与多种分层 封隔器结
流人动态 。它可实现 清 除泥饼 ， 固井 ， “ 射孔 ” ， 下生产 尾管
以及防砂一次 作业 。其采 用 了一 种 可伸 缩 的导 管 ， 通过水
力、 机械 或水 力机械组合 膨胀 ， 密封 井壁 。可 伸缩机械装 置 可穿透井壁进入泥 饼。每个 导管 中都 预先充 填了 防砂 介质
（ 不锈钢珠） ， 并烧结 加固。根据实 际情况 ， 通过岩 心分析 和 筛析 ， 选择合适 防砂 介 质尺 寸。在 导管 中预先充 填 有聚合
眼中流体 的流 通速 度 减小 到 临界值 以下 来 防止砂 粒运 移。
主要考虑 的是在增加流通 面积时 ， 怎样平衡射孔密度与孔 眼 直径 。地层稳定性 主要是 由孔 眼直径 和砂粒 尺寸决定 。这
优化裂缝 导流能力和 裂缝半 长 ， 须 注意 的是 ： （ １ ） 裂缝 长度
应该 由防砂来决定 ， 而非增产 ； （ ２ ） 在 计算 裂缝 宽度时 ， 弱胶 结地层 的非线性流 的特 征是不容 忽视的 。
最新-油田防砂工艺现状及前景分析 精品
油田防砂工艺现状及前景分析一次性高压充填防砂工艺针对滨南油区王庄稠油油田的地层特点，近年来，一次性高压充填防砂工艺技术在王庄油田油井中的应用逐年增多，防砂后的效果十分显著。
一次性高压充填防砂工艺就是将防砂管柱及充填工具一次性下入井内，对准目的油层，通过地面设备对油层进行高压充填分选好的石英砂，将近井地带的地层砂推到远离井底的位置，并在近井地带形成高渗透的砂体组合。
其主要特点是将地层预充填和绕丝管充填两道工序合二为一，减少了施工工序和作业占井时间，单井施工周期平均比复合防砂缩短5～8天。
一次性高压充填防砂工艺的优点1高压挤压防砂后在油层内形成高导流能力的支撑带，增大了原油的渗流面积，使近井地带流体由平面径向流变为双线性流，有效地延缓压降漏斗，减少了地层砂受力，从而稳定了地层砂，实现油层改造的目的。
2由支撑带石英砂、环空充填砂形成一个具有多级分选过滤的人工井壁，起到有效的挡砂、滤砂作用。
3高压充填形成的支撑带，在高压注蒸汽过程中稳定性增强，并且降低了注汽压力，提高了注汽效果，从而达到增产的目的。
一次性高压充填防砂工艺的缺点1成本费用高，携砂液对油层造成的污染较大，对地面设备要求比较高。
2一次性高压充填防砂对于层数较多、渗透率差异较大的井，还存在着充填砂在各层分布不均匀的现象，渗透率高的层充填砂进入多，而渗透率低的层进入少，从而影响防砂增油的效果。
一次性高压充填防砂工艺的改进方向运用一次性高压充填防砂工艺进行防砂在王庄油田取得了很好的效果，但我们在防砂实践中也发现还有改进、发展的空间。
存在问题一次性充填工具的卡瓦长时间在井内工作，容易结构腐蚀，造成大修作业困难；同时卡瓦多次卡封，容易造成套管损坏。
改进方向研制无卡瓦的一次性充填工具及管柱。
存在问题目前采用三台泵车进行充填施工，最高排量为13左右，由于携砂液粘度较低60，不能实现更高砂比充填，还有造成地层砂与充填砾石交混的现。
胜利油区疏松砂岩油藏防砂工艺新进展及下步技术对策
1、防砂基础理论研究取得新进展
❖ 进一步建立和完善了防砂实验室
油田重点防砂实验室筹建工作于2002年正式 启动，有9大功能实验室构成，建成后，可以完 成10大类100余种实验研究和测试任务，为防砂 工艺的评价及新工艺新技术的开发提供平台 。
❖ 防砂设计决策技术日臻完善
出砂预测技术
计算方法：出砂指数计算 经验方法: 孔隙度法、声波时差法等 实验方法：出砂驱替实验 数模方法：液固耦合FEM计算模型
3）工艺管柱 ❖ 短井段（单油层）工艺管柱
高压挤充工具
信号总成 油层筛管 挤充转换总成
✓ 一趟管柱可完成短井段地层 挤压与环空充填防砂施工的所有 工序；
✓采用先丢手后施工的方式，施 工安全可靠；
✓能够实现无套压挤压施工；
底部自封封隔 器
❖ 多油层分层防砂工艺管柱
中间封隔器
一趟管柱可完成2层及 2层以上地层挤压与环空 充填防砂施工的所有工 序；解决长井段、油层 多、非均质性严重油藏 防砂难题
解决问题
科学判断油藏出砂程度 为区块防砂提供依据 指导油井合理生产
防砂工艺决策技术
系统数据管理 防砂方法优选 防砂工艺优化设计 防砂效果预测与评价
解决问题
提高防砂工艺设计水平 科学指导防砂现场施工
防砂工艺适应 性
物理模拟优化
MFrac压裂防砂数值模拟技术
解决问题
MEYER2001压裂防砂软件
提高压裂防砂施工成功率 确保裂缝导流能力
砾石充填
0.4%
压裂防砂
❖ “九五”以来各防砂工艺有效期统
计
8 0 0（天）
720
700
600
540
500 400 378
300
油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平
油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平随着石油工业的不断发展，油井机械防砂工艺技术与装备也在逐渐完善和更新。
油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平对于石油勘探和生产起着至关重要的作用，它直接关系到油井的稳定性和安全性，同时也影响着油井的产能和寿命。
本文将从油井机械防砂工艺技术与装备的发展历程、现状和未来趋势等方面进行探讨。
一、发展历程最早期的油井机械防砂工艺技术与装备主要是依靠人工方式进行，例如利用筛网、过滤器等简单的装置来防止砂粒进入油管，这种方式工艺简单、成本低廉，但是效果并不理想。
随着石油勘探和开发的深入，对油井机械防砂工艺技术与装备的要求也越来越高，需要更加精密和可靠的装备来保障油井的正常运行。
20世纪80年代开始，随着科技的不断进步，油井机械防砂工艺技术与装备出现了一系列的新突破，例如液固分离技术的应用、多层筛管的设计、砂控剂的研发等，这些技术的出现使得油井机械防砂工艺技术与装备的水平得到了显著提升，大大提高了油井的产能和寿命。
二、现状当前，我国在油井机械防砂工艺技术与装备的研发与应用方面取得了一系列的进展，涌现了一大批技术先进、性能稳定的高端装备，例如多级过滤器、自清洗过滤器、油管包覆技术等，这些装备不仅提高了油井的防砂能力，同时还大大减少了设备的维护成本和停机时间。
除了装备的技术提升外，油井机械防砂工艺技术也不断完善，例如激光焊接技术、精密加工技术、表面处理技术等的应用，使得油井的防砂效果得到了进一步提高。
油井机械防砂工艺技术与装备还在不断引入智能化、自动化技术，实现了设备的远程监测和控制，从而大大提高了油井的生产效率和安全性。
三、未来趋势随着社会对环境保护意识的增强，油井机械防砂工艺技术与装备也将会朝着更加环保化的方向发展，例如引入更加环保的材料、减少能源消耗等，从而减少对环境的影响，实现可持续发展。
适度防砂完井技术现状及其展望
适度防砂完井技术现状及其展望学生张恒学号2010050031摘要:疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。
油气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。
每年都要花费大量人力物力进行防治和研究。
如果砂害得不到治理,油气井出砂会越来越严重,致使出砂油气田不能有效开发因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。
适度防砂技术也称适度出砂技术，国外称之为SandManagement。
1993-1994年间，该技术在北亚德里亚海油田进行试验，1996年在北海油田进行了试验并获得了很大的成功。
到1999年末，北海油田大约有200-300口油井采用了适度出砂生产，其他油田也在积极探索实验[1-2]。
本文综述了适度防砂技术在我国的发展和研究现状，重点介绍了适度防砂技术提出的理论前提和关键技术，并简单介绍了适度防砂完井技术的应用，对该技术的发展前景进行了展望。
1 适度防砂的概念与机理适度防砂技术就是在油层段下入特殊筛管并适度放大防砂粒径,生产过程中允许小于某一粒径下的地层砂进入井筒,并通过人工举升方式将砂粒举升到地面后再进行分离处理。
通过将近井筒带的细小砂粒产出,对地层进行“卸载”,引起井眼周围地层发生剪切膨胀直至剪切破坏,破坏钻完井过程中形成的损害带,在近井地带形成“蚯蚓洞”,疏通渗流通道,提高近井眼地层的渗透率。
在砂桥形成后,还可通过压力激动破坏砂桥,重新形成砂桥的过程中有利于细小砂粒的产出和“蚯蚓洞”向深部地层发展,使地层“渗透强化”[3]。
裸眼内下入特殊筛管适度防砂完井技术是指在水平分支井、水平井和常规定向井的油层段不下套管,不固井,而是直接下入特殊筛管进行防砂作业。
套管射孔简易防砂完井技术是适度防砂完井技术的灵活应用,即对油层套管进行射孔,然后下入特殊筛管进行适度防砂作业。
2适度防砂技术在我国的发展及其现状2．1适度防砂技术在我国的发展适度防砂就是尽可能挖掘各方面的潜能，在生产许可的范围内，允许较高比例的地层砂产出来，达到提高原油产量，得到最佳的投人和产出比的目的。
沙漠机械防沙技术的现状与发展
沙漠机械防沙技术的现状与发展沙漠是指砂石等松散颗粒等由于风力等自然力量的侵蚀产生的地貌类型地区。
沙漠地区常年暴晒飞沙，给人们的生产生活带来很大的困扰。
为了解决沙漠地区的机械装备的防沙问题，科学家们积极研究和开发各种沙漠机械防沙技术。
沙漠机械防沙技术的发展经历了多个阶段。
20世纪80年代初，沙漠机械防沙技术的研究重点是沙漠地面的固结技术。
通过采用外围槽和桥式结构，可以有效地减小沙子的扬尘率，降低沙尘的危害。
但是这种技术对土地造成了较大的破坏，且施工成本高，效果有限。
20世纪80年代后期，科学家们开始研究采用化学方法进行沙漠机械防沙。
通过在机械表面涂覆附着剂，形成一层薄膜，可以有效地防止沙尘的产生和沙子的飞扬。
这种方法相比起固结技术更加环保，不会对土地造成破坏。
同时，化学方法需要耗费较少的材料和施工成本，具有较好的经济效益和适用性。
近年来，随着科技的发展，沙漠机械防沙技术也取得了显著的进展。
一种新型的机械防沙技术是利用纳米技术制备纳米材料，有效地改善机械表面的性能。
纳米材料具有较大的比表面积和独特的物理化学性质，可以使机械表面形成一层具有阻挡沙尘侵蚀和防止沙子粘附的薄膜。
这种纳米薄膜具有极强的抗沙漠风沙性能，不仅延长了机械设备的使用寿命，还降低了沙尘带来的损失。
除了纳米技术，人工智能技术的应用也为沙漠机械防沙技术的发展带来了新的契机。
通过搭载智能检测设备和控制系统，机械装备可以实时监测沙尘侵蚀情况，并自动调整防护措施。
例如，当机械设备检测到大量的沙尘飞入，它可以自动调整表面的涂层厚度或者改变机械的位置和角度，以提高机械对沙尘的防护效果。
随着沙漠化问题的加剧，沙漠机械防沙技术的研究和应用越来越受到人们的关注。
目前，沙漠机械防沙技术的发展还存在一些问题和挑战。
首先，技术的成本较高，限制了其大规模应用的推广。
其次，技术的可靠性和耐久性不够理想，需要进一步的改进和完善。
此外，沙漠机械防沙技术的应用还面临政策和管理方面的限制，需要加强相关政策和标准的制定和落实。
盘二块防砂工艺应用现状及合理采液强度确定
722019 年 第 2 期2UP-1防砂技术。
在中后期在涂料砂固化方面，研制涂料砂外固盘二断块位于临盘油田西部，含有面积15.8 km ，地质储量化剂，提高了涂料砂低温下固结效果，扩展了涂料砂的应用范3174万吨。
该区块油藏岩石胶结疏松，出砂严重。
为此，我们围。
对该区块应用的各种防砂工艺进行总结分析，找出目前防砂工 1.3 P2单元防砂效果分析艺存在问题，提出了合理的解决途径。
截止到2018年10月，该区块共实施防砂措施115井次，具体1 P2单元防砂工艺应用效果分析效果见表1。
1.1 油藏概况（1）岩性特征。
盘2块沙三下主要发育细砂岩、粉细砂 2 目前防砂工艺存在问题盘二断块是一个开发近40年的老区块，随着开发时间的延岩，粒度中值0.07 mm~0.16 mm，油藏埋藏浅，成岩作用差，胶长、含水上升、井筒状态恶化、提液稳油等无一不对防砂提出结疏松，易出砂。
新的要求。
另一方面，盘二块为典型的复杂小断块疏松砂岩油（2）物性特征。
该块沙三下孔隙度19%~32.6％，平均孔隙-32-32藏，构造复杂，断层多、断块小，且具有以下几个显著特点：度27%，渗透率42976×10m ，平均389×10m 。
①砂粒细，为粉细砂岩，粒径中值一般在0.08 mm左右；②泥质（3）敏感性分析。
该块的敏感性实验是根据盘2-245、2-含量高，平均为15%左右；③埋藏深，油层深度在1400 m~1800 591沙三下岩心进行的分析，其结果为中等偏弱水敏性，中等速4m，且井段长，层数多；④非均质严重，层间矛盾突出。
敏性，弱酸敏性，弱碱敏性，临界矿化度2×10 mg/L。
以上诸多原因，导致我厂目前防砂工艺存在以下几个问（4）流体性质。
地层原油粘度40 mPa.s~60 mPa.s，密度3题：①随着临盘油田的含水上升，采取调参和大泵提液开采，0.88 g/cm ，地面原油粘度500 mPa.s~800 mPa.s，地面原油密度33提液提速易破坏防砂层，要求防砂能够有效建立起高强度的挡0.95 g/cm ~0.97 g/cm 。
防砂工艺现状及下一步打算
防砂工艺现状及下一步打算一、防砂现状1、各种防砂方法应用概况：目前，胜利油田共投入勘探开发72个油气田(天然气田2个)，其中，中高渗疏松砂岩油藏35个，占油田总数的47.9%；覆盖可采储量8.7×108t，占总可采储量的83.5%；年产量为2150×104t，占全年总产量的80.7%。
主要出砂层系是馆陶、东营、沙一至沙三等胜利油田主力生产层系。
胜利油田疏松砂岩油藏储量大、类型多、分布广、防砂工作量大，每年总防砂井次在3000井次左右。
随着含水的上升和采液强度的提高，出砂井数越来越多，但因为防砂工艺技术的改进完善，防砂工作量有呈逐年稍有递减的趋势。
近三年共统计防砂井5115井次，不同防砂工艺技术在整装、稠油及海上油田的应用情况如图所示。
2、各种防砂方法的比较：从统计结果分析，目前，在应用规模上，高压挤压砾石充填防砂工艺是2828井次，其次是复合防砂698井次和管内循环充填防砂687井次；对防砂效果来说，由于范围大，井数多，工作量大，大部分采油厂都未做这项工作，许多资料都是临时收集，其准确性及可信度较难把握，很难统计出准确的结果。
下面仅从孤东采油厂相对完整的资料作一分析。
孤东油田是一个典型疏松砂岩油藏，目前处于高含水开发阶段。
下图为孤东历年的防砂状况图：工工艺简单性上不如滤砂管，在后处理拔滤牵扯作业成本上不如化学类防砂。
当时大量应用的是滤砂管、干水泥砂、涂料砂和地下合成，到95－99年，年防砂施工井数基本稳定在1200口左右，在2001年以后，随着高压充填的逐步成熟，应用比重逐渐增大成为主导工艺，如2004年共防砂施工820井次，高压充填697井，占到85％，地下合成、滤砂管、化学防砂复合防砂等总共只有15％，这也是优胜汰劣的选择。
从一般规律看，随着注水量目前缺少对每一口防砂井的连续记录以及各种方式防砂有效周期的统计，只有利用现有资料作一下分析。
对2005年全年按月份所有的经过高压充填并直至2006.1月份仍能正常生产的井数作一百分比统计处理，防砂后随时间的延长失效井比例越来越大，其斜率约在－0.087即－4度58分左右，照此推算将50％的井失效作为其平均有效期，应该是18月左右。
I压裂充填防砂技术与应用现状
该方法主要利用弹性力学有限元模型，依据应力测量资料， 反演远场应力边界条件，进而计算出弹性应力场。它可以计算 出地应力的大小与方向。
一、压裂知识简介
压裂液：
压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为 前置液、携砂液和顶替液。
1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以 备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。
2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定 位置上去。在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。有造缝 及冷却地层的作用。
的滤失。 主要受三种因素的控制 ①压裂液的粘度 ②地层岩石及流体的压缩性 ③压裂液的造壁性。
一、压裂知识简介
支撑剂：
支撑剂在垂直裂缝中的运移沉降规律
（一）全悬浮型支撑剂分布 压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中
很少或没有支撑剂沉降，压裂液所到之处，皆有支撑剂，离井 轴越远，该处的支撑剂浓度越高，而井底附近则接近加砂浓度。 （二）沉降式支撑剂分布的矩形理论
为使地层破裂，必须使井底 压力高于井壁上的总应力及 岩石的抗张强度。
一、压裂知识简介
(1)形成垂直裂缝
条件：如果地层的破裂属于纯张力破坏，那么随井内注入压
力Piwf的不断增加，当Piwf达到或超过井壁附近地层的最小周向应
力及岩石水平方向的抗张强度σth时，在垂直于水平周向应力的
污染地
方向上产生垂直裂缝。
1）形成梯形砂堆 初期砂堆－携砂液进入裂缝后，滤失，砂浓度逐渐上升，当 浮力小于重力时，砂子逐渐下沉。在裂缝最下部运动的砂子， 首先沉积在裂缝底面上，形成砂堆。上部的砂子沉积下来，使 砂堆迅速加高，此时砂堆长度几乎不变。这个砂堆称为初期砂 堆，如下图所示。
化学防砂技术的现状及其进展
用防砂胶结剂将松散砂粒胶结起来（见下图）。
防砂胶结剂对砂粒的胶结
人工胶结砂层防砂方法是指从地面向油层挤入液体胶 结剂及增孔剂，然后使胶结剂固化，在油层层面附近形成 具有一定胶结强度及渗透性的胶结砂层，达到防砂的目的 的方法，目前已使用的方法主要有酚醛树脂溶液及酚醛溶 液地下合成等方法。 步骤： (1)地层的预处理 (2)胶结剂的注入
出砂预测方法
岩心室内实验预测方法 主要包括流动破坏性实验，抗压强度试验及孔隙 度、渗透率测试等。几种静态资料可作为出砂判 断的辅助资料加以应用，而岩心流动实验则直接 反映生产动态条件下压差、流速与出砂之间的关 系。改变通过岩心的流量、测试出口含砂量变化， 排除砂粒粒度分布及粒级相结合，根据油井配产 指标，可判断在正常生产时是否出砂或出砂程度， 从而决定防砂的必要性和防砂时机。
出砂预测方法
JI.G.MeДK等人推导出防止油井出砂的最低流动压力方程， 即： Pmin ≤ ρgβHcosφ{2μ/（1-μ）-α}-c 式中 Pmin——最低油井井底流压，MPa； ρ—岩石 密度，kg/m3； β—岩石导压系数，1/MPa； g—重力加速度； H—产层厚度，m； φ—地层倾角，（。） μ—岩石泊松比，无量纲； c—岩石颗粒的内聚力， MPa。 计算出保证产层不出砂的油井最低流压。根据实际生 产要求的配产量及生产压差，求出实际流压。若实际流压 大于计算得到的最低流压，则生产过程中不会出砂，反之 生产过程中就会出砂。
防砂和筛管技术简介
外面不能进行砾石充填；
割缝管示意图
6）绕丝筛管 优点：防砂效果好，有效寿命长。 缺点：现场施工复杂，作业难度大，费用较高。 适用范围：除水平裸眼井外，几乎适用于各类防砂井。
就其绕丝断面形状而言，根据不同的使用情况，
现场应有所选择。 A、普通三角形绕丝断面
（具有自洁功能）
适用范围：普通循环砾石充填防砂井
1、先生产，不防砂
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。
缺点：不适宜稠油/泥质含量高的井，外面不能进行砾石充填。
适用范围：泥质含量低、油黏度不高的井；
“Pall Stratapac Screen” 的使用条件
1）d50＞70µm； 2）44µm以下的微粒数量＜20%； 3）d40/d90＜5（均匀系数＜5）； 4）黏土含量＜5%（渤海地区大部分油田达不到）；
二、筛 管
1、筛管种类、使用范围及其优缺点
筛管的种类很多，但目前使用比较广泛的有三种： a）绕丝筛管 b）金属微孔多层网布筛管 c）筛孔形金属棉筛管（海总内部） 其中用得最多的是绕丝筛管。 A）绕丝筛管 适用范围：几乎适用于所有的油、气、水井的防砂；
油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平
油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平近年来，随着石油工业的发展，油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平得到了极大的提升。
作为石油开采的重要环节，油井机械防砂工艺技术与装备的发展水平直接影响着油田的开发效率和成本。
各国石油工程技术人员一直在致力于提高油井机械防砂工艺技术与装备的水平，以应对复杂多变的油田开发环境。
一、油井机械防砂的意义在石油开采过程中，油井井筒会受到地层中杂质的影响，如砂砾、泥浆等，导致井底设备磨损严重、产量下降甚至无法正常运行。
为了保证油井的正常运行，必须采取有效的机械防砂措施。
机械防砂的意义主要体现在以下几个方面：1. 降低成本：有效的机械防砂技术可以减少油井井筒的清洗次数，降低磨损和损坏，减少维修成本。
2. 提高产量：机械防砂技术可以保证油井井筒畅通无阻，提高采油效率，增加产量。
3. 延长使用寿命：通过机械防砂技术可以减少井下设备的磨损，延长使用寿命，提高设备的稳定性和可靠性。
1. 早期机械防砂技术早期的机械防砂技术主要是采用固定式滤网或滤管，通过滤网或滤管的孔径来阻止砂砾等杂质进入井筒，但这种简单的防砂方式往往无法满足复杂的采油环境需求。
随着石油工业的不断发展，中期机械防砂技术开始应用于油田开发中。
这一阶段，主要采用了陶瓷滤芯和聚酯滤芯等高强度滤芯材料，提高了防砂设备的耐压和捕砂能力，但随着油田深度的不断加深，这种传统的防砂技术也暴露出许多弊端。
随着科技的不断进步，现代机械防砂技术已经实现了很大的突破。
现代机械防砂技术主要采用了多层次、多种材质的组合式滤芯结构，如搪瓷滤芯、不锈钢滤芯、塑料滤芯等，能够更好地满足复杂多变的采油环境需求。
现代机械防砂技术还加入了自动清洗和自动监测功能，提高了防砂设备的智能化和自动化水平，大大减少了人工维护成本和风险。
早期防砂设备主要包括滤管、滤网、沉淀器等简单的机械设备，这些设备结构简单、工作效率低、维护成本高，无法满足复杂的采油环境需求。
2. 中期防砂设备中期防砂设备主要采用了一些新型材料和结构设计，如陶瓷滤芯、聚酯滤芯等，提高了设备的使用寿命和捕砂能力，但在面对高温、高压等恶劣工况时，仍然存在一定的局限性。
我国海油防砂技术现状与发展趋势
之 前进行 酸预处理 工艺 。埕 北油 田采用 陶粒 作为支撑
剂 ，随后都 采用 了石英砂 。逐层充填 技术可 大幅度提 高油 井 的防砂 有效期 ，其缺点 是 单井充 填 时间较 长 ， 平均 ３ 需要 １ ． ，成 本较高。 层 ４３ ｄ １９ 年 ，锦州 ９ ３ 田完井 引入 了 Ｂ ｋｒ ｉＴ ｏ ９８ －油 ａ ｅ Ｏｌ ｏｌ ｓ 公 司 ＭＩ Ｉ Ｂ Ｔ Ｎ — Ｅ Ａ一次 多层 充填 防砂工艺技术 ，其 中， 生 产 井采 用 绕 丝筛 管 砾 石充 填 防砂 ，支 撑 剂 为石 英
范 白涛 ：我 国海 油防 砂 技 术 现 状 与 发 展 趋 势
我 国海油 防砂 技术现状 与发展趋势
ｌ 范自涛 ｌ中海石油 （ 中国） 公司 有限 天津分公司
摘 要： 防砂工 艺 术是提 高油井产能和油 田开发效益的关键技 术。 技 文章回顾 了 自２世 纪８年代 以来我 国海洋石 油防 ｏ Ｏ
技术措施 。海洋石 油通过对 外合作 和 自营开发 ，在 引 进吸 收先进 技术 的基 础上 ，积极探索 ，形成 了一系列
适合 国 内海上 油 田的防砂 工艺 技术 。
１ 海洋 石油 防砂技术 发展历 程
自２ ０世纪 ８ ０年代 以来 ，随着我 国海洋 石油 的开 发 ，为 了满 足不 同油 层开采 的需要 ，防砂工艺 技术也
砂 ；注水井 和水源井 采用独立 优质筛 管防砂 。一 次多
层射孔 充填 防砂 ，大 大节省 了钻机时 问 ，降低 了作 业 成本 。但其 限制条件是 各层必 须等长 ，未解决井下 管
柱 的配管 问题 。
在不断 的发展 和完善 ，现 已经形 成 了一 系列适应 不 同
第一作者简介 ：范白涛，１７ 年生 ，１９ 年毕业于大庆石 油学院石 油工程 系，２ ０ 年获得 中国石油大学 （ ９５ ９８ ０５ 北京 ） 气田开发 油 专业硕士学位 ，高级工程师，现为 中海石油 （ 中国 ） 限公 司天津分公司钻采专家、钻井部设计经理 ，主要从 事钻 完井方 面的管理 有
国内外防砂工艺技术现状及新进展
另外，将热溶材料加工成外径80 mm、内径60 mm的油管, 用AG25T
电子万能力学试验机测定了抗拉强度，结果表明，其抗拉强度完全可 以满足油田井下生产和作业的要求。
混纤维砂浆压裂充填
作用机理 将一定量的纤维材料（如玻璃纤维、 石棉纤维、金属纤维、聚合物纤维等）混 入支撑剂中，随压裂液一起挤入地层，使 纤维在颗粒之间构成网络，限制支撑剂的 移动，减少支撑剂之间的碰撞，达到理想 的压裂充填效果。
光纤精密筛管(左)和光纤分流筛管(右)剖视图
新型滤砂管——光纤适配筛管
用途 · 监测水平井筒温度； · 裸眼井砾石充填； · 裸眼井独立筛管完井； · 分流筛管作业。
基管外径 重 量 筛管外径 偏心
光纤精密筛管(左)和光纤分流筛管(右)剖 视图
护套外径 角度 角度 公差
无分流管的筛管外径尺寸接近。
投产后日产油15-35t/d，井口不含砂。
新型滤砂管——光纤适配筛管
是斯伦贝谢公司原有标准绕丝筛管和分流筛管基础上开发的产品。具有 改进的保护外套和内嵌式设计，以固定和密封扁平双控制线在筛管的嵌 槽内，并隔一定距离采用焊接在外套上的夹具进行固定，另外还在每一 接头处采用特殊夹具固定。它能测取井筒内每隔1m的温度，能够与湿 式接头精确匹配以实现层段密封，能在生产管柱下入后提供地面到筛管 鞋之间（往返）控制线连续和通讯。
适度防砂，求得 防砂与产能平衡
四项新技术的形成
新技术一：高压挤压充填防砂工艺技术 新技术二：压裂防砂工艺技术 新技术四：分层注水防砂一体化技术
不同胶结和出砂 类型，不同开发 阶段，采取相应 措施
新技术三：水平井为代表的复杂结构井防砂技术
国外对防砂的认识
独立筛管完井：表皮系数较低，初期产能高，但经常在初期大量出砂后，出砂量 降低（仍可能有间歇性大量出砂）。随着含水上升，出砂量上升，最终失效侧钻。 膨胀式筛管完井：表皮系数较低，与裸眼砾石充填防砂效果相当，初期产能高， 针对一个油田，很难找寻到一套普适规律或标准来推广和应用， 但水窜后长期可靠性变差。许多膨胀筛管井短期投产后都改为转注井，但也有持 实际防砂中，人为经验更加重要。 续5年不出砂的井。
尚店油田防砂工艺现状及展望
一
５ 、车载 式防砂施工 监测系统将 会提高施 工 的科学性和合 理性，提高施工效果 。 参考文献 ： ［ ］ 仁 溥 ， 罗 英 俊 主 编 ． 油 技 术 手 册 １万 采
（ 七 分 册 ） ． 油 工 业 出版 社 。 第 石
［］ ． ． ２ ｃ Ｊ 科伯利等 著，国外完井技 术丛书 （ 防砂 ）．周惟 英等译． 石油工业 出版社 ［］ 乔 治 ． ．苏 曼 ． 砂 手 册 ． 武 鼎 ， ３小 ０ 防 钱 朱燧远译． 油工业 出版 社， 石 ［］ 琪． 采油 工程原 理与设 计． 油大 ４张 石
蚕 支 ｌ撑 防 口砂 配 水 卡 管 器 瓦
２ ０ 年 以来我们 认真 分析 尚店油 田地质 ００ 特 点， 对 防 砂工 艺 中存 在 的 问题 ，从 理论 针 和 技术上有 了新的进展 ，形 成 了一个观 念 的 突 破：从 防御性 的稳产 的 防砂 措施 转变 为进 攻 性的增 产 的防砂措 施 ；四个 思路 的转变 ： 星 匿 由单独重 视工 艺到油藏 和 工艺并 重 ；由单纯 管 内 低 压 循 环 充 填 到 与 改 造 地 层 高 压 充 填 相 结 合 ； 由全 井 防 砂 到 选 择 性 防 砂 ； 由 单 一 防 砂 措施到与 防砂 配套技 术相 结合 ；三项 技术 的 形 成 ：复 合 防砂 技 术 、 一 次 性 高 压 充 填 技 术 、压 裂 防 砂 技 术 ； 地层充填 环 空 充 填 （ ）防 砂 工 艺 技 术 的应 用 一 次性 高压 充 填 示 意 图 图 １ １ 、复 合 防砂 技 术 应 用 （ ） 施 工 工 艺 的 改 进 ２ 复 合 防 砂 技 术 作 为 一 种 应 用 时 间 长 、 工 ① 加砂前大排量挤前置液 艺成 熟、使 用范 围广 的防砂技 术 ， 目前仍 然 Ａ：起 到 类 似 于 压 裂 造 缝 的 作 用 ，提 高 加 是 尚店 油 田的主 导防砂 工艺之 一 它通 过首 先 向地 层 高 压 填 砂 ， 改 造 地 层 ，然 后 再 进 行 砂 量 。 Ｂ ：清洗炮 眼 内及近井地 带的地层砂 ，将 管 内循 环充填 的两 步法完 成 防砂施 工 ，施 工 操 作 方 便 、 防 砂 成 功 率 高 。近 几 年 ， 我 们 在 其 推 入 地 层 深 处 ， 防 止 充 填 过 程 中地 层 砂 与 应用复 合防砂 技术 的同 时，不 断地进 行 了改 充 填 砂 交 混 。 进 和 创 新 ， 包 括 解 堵 防 砂 一 体 化 技 术 ，分 层 ② 分层充填施工 射 孔充 填、采 用高粘 溶液 作为 携砂液 等 ，有 对 层数 较 多，且 层问渗 透率 差异 大 的新 效地提 高了充 填砂量 和加 砂 比，扩大 了改 造 井进 行 了多次射 孔 、多次 充填 防砂试 验 。加 半 径 ， 大 大地 提 高 了 防砂 效 果 。 强对低渗透层改造 ，提 高其动 用程 度。 ２ 、一 次 性 高 压 充 填 防 砂 工 艺 引进 应 用 三 、 尚 店 油 田 防 砂 工 艺 展 望
国内外防砂技术
国内外防砂技术国内外防砂技术现状与发展趋势概述疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。
因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。
目前国外在油气井防砂方面主要以机械防砂为主，约占防砂作业的90%，随着油田的进一步开发，现在又相继研究开发各类型的滤砂管、可膨胀性割缝筛管和压裂防砂、过油管防砂等防砂工艺技术。
化学防砂六十年代在美国墨西哥湾地区曾占据防砂作业的主导地位，但由于机械防砂的完善和发展，其主导地位逐渐被取代。
进入九十年代后，性能较好的固砂剂不断出现，化学防砂的前景又趋看好。
国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史，辽河油田、胜利油田、大港油田在油气井防砂方面也作了大量的工作，丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。
目前已形成机械防砂工艺、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。
其中辽河油田防砂中心，研制开发了复合射孔防砂技术，为国际领先水平。
随着辽河油田稠油开发比重的增加，辽河油田的出砂情况变得越来越复杂，防砂治理工作难度也越来越大，辽河油田结合油井出砂特点，开展了防砂基础理论及试验研究，主要包括：出砂机理分析、防砂数据库和出砂预测软件的建立、防砂机具性能评价研究。
先后研制开发了机械、化学、复合型防砂工艺技术近20项，主要有TBS筛管防砂技术、MC-Ⅰ组合式筛管防砂技术、塑料筛管防砂技术、激光割缝筛管高压砾石充填深部防砂技术、压裂防砂技术、复合射孔防砂技术、焦碳人工井壁防砂技术、泡沫树脂液防砂技术、乳液树脂固砂技术、桃壳人工井壁防砂技术、高温固砂技术、携砂采液技术、低压井冲砂技术。
一、机械防砂目前机械防砂主要化分两类：一类是下入防砂管柱挡砂，如割缝衬管、绕丝筛管、胶结成型的滤砂管、双层或多层筛管等。
这类防砂方法简单易行，但效果差，寿命短。
原因是防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂所堵塞。
另一类是下入防砂管柱后再进行充填，充填材料多种多样。
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早期的试验摸索阶段
发展阶段
崭新发展阶段
成熟阶段
20世纪60年代：自然砂桥控砂技术 20世纪70年代：化学防砂
20世纪80年代：机械一化学复合防砂 20世纪90年代：防排结合的综合治砂
+ 国外油气井防砂工艺技术研究起步较早， 1932年开始采用砾石充填方法。。如美国 的贝克—休斯公司、道威尔—斯伦贝谢公司、 哈里巴顿公司、沙龙公司、雪弗龙公司等 都拥有自己专门的防砂器材、施工设备和 施工工艺，从砾石充填工具、封隔器、滤 砂管、泵送设备到施工液体、化学药剂、 技术咨询、现场服务等形式一条龙服务。
陶粒和树脂涂敷砂应用。
➢ 充填方式：反循环充填、正循环充填。
国内外许多油田优先采用的方式，由于有较多的 砾石进入射孔炮眼内，充填饱满，因此防砂时成 功率高，效果较好。
在绕丝筛管砾石充填防砂技术上发展起来 的新技术，其原理是利用油管将防砂筛管与 填砂工具等组合而成的防砂管柱下至油层段， 然后利用填砂车组将混砂液正填入筛套环空、 近井地层中，以实现人工砾石形成的砂桥防 治油层细粉砂的目的。
限制，已很少采用树脂 核桃壳防砂； ➢ 而水泥砂浆防砂因强度 低、有效期短故应用已 较少； ➢ 水带干灰砂、乳化水泥 浆曾被广泛采用，但由 于防砂后堵塞较严重， 其重要地位现已被其它 方法取代。
+ 国外 ➢ 国外化学防砂还有有机
物氧化聚合固砂、热法 （以固O及H砂）焊、2接固S玻iC砂l璃4、固固胶砂砂乳、等固Ca。砂 ➢ 其中美国加州用焊接玻 璃固砂法出砂严重的含 页岩及粘土砂岩油井防 砂，效果良好，特别适 用于注蒸汽驱类油井防
层，阻止地层砂流入井
筒，从而达到防砂目的。
近年来，国内外兴起了多种新型的化学防 砂方法，如高能树脂液充填固砂、微生物 固砂等，资料数据表明效果不错。对于蒸 汽吞吐和蒸汽驱类油井，国外正在研究耐 高温性能更好的树脂和其它化学胶结剂。 从总体来看，根据防砂需要，研究价廉、 实用、高效的新型化学防砂方法成为开发 疏松砂岩油田的必然趋势。
+ 机械防砂
+ 把机械防砂管柱（筛管、封隔器）下入井中，阻 挡地层砂进入井内，而地层液体可以自由通过的 防砂方式。
套管内防+砂
底层内固砂
种类
割缝衬管、 绕丝筛管、 胶结成型的滤砂管、 双层或多层筛管
砾石充填防砂技术 压裂防砂技术
复合射孔防砂技术
特点
简单易行、效果差，寿命短
防砂效果好，寿命长。
原因
防砂管柱的缝隙或孔隙易被进 入井筒的细地层砂所堵塞
➢ 携砂液：目前国际上在携砂液研究方面持 有两种观点。
① 朝高质、高效及高粘方向发展。
② 趋向于低粘或清水方向发展。如何评价视 油井类型而定。
➢ 膨胀筛管 ➢ 特点：水平井裸眼井防砂效果更理想；后
期处理简单 ➢ 多层组合筛管（美国Pall公司研制成功） ➢ 特点：适合于水平井及大斜度井防砂。 ➢ 双层半剖面绕丝
➢ 充填工具： ① 皮碗式充填工具； ② 封隔器转换总成类充填工具； ③ 振动充填工具。 ➢ 绕丝筛管： + 目前，国外除少数地区继续沿用割缝衬管
外，大部分地区均采用全焊接不锈钢绕丝 筛管。
➢ 充填材料：英砂、陶粒和涂层砾石。
在国外的充填材料中，公认Ottawa（ 加拿 大首都）砂质量最好，委内瑞拉砂次之。
① 常规砾石充填工具；
② 振动砾石充填工具
③ 长井段分层砾石充填工具 ➢ 筛管：主要有全焊接式不锈钢绕丝筛管、
割缝衬管、双层预充填筛管和金属棉滤砂 管。其中全焊式不锈钢绕丝筛管应用最为 广泛。
➢ 充填材料：
① 石英砂、陶粒和树脂涂敷砂，其中以石英砂为主。 ② 国内石英砂中以兰州砂质量最好，其次是福建砂。 ③ 由于陶粒价格较贵，一般用量不大，只在少数高温井中
砂。
国内 ➢ 高强度固砂技术。
国外
➢ 高能树脂液充填固砂技术。
➢ 采用多种高效的无机 ➢ 利用火药爆燃产生
及有机固体粘结剂，配 以各种添加剂精制而成 的粉剂产品。
➢ 将该产品配成水基悬浮 液注入地层，生成立体 网状结构的固结物。在 井筒周围形成一个滤砂
30MPa的巨大能量，使 不均质地层来不及反应， 强制吸收， 0.02～1秒之 内将树脂液均匀顶替进 入各层位。因而防砂效 果好，适用长井段防砂。
树脂胶结地层砂
化学
防砂
人工井壁
其它化学固砂法
+ 国内 ➢ 还可以使树脂在地下合成进
行防砂， ➢ 如：酚醛溶液地下合成防砂
就是将加有催化剂的苯酚与 甲醛按一定比例混合均匀后 注入地层，在地层温度下逐 渐形成树脂并粘附于砂子表 面，固化后使地层砂胶结牢 固，从而防止出砂。
+ 国外 ➢ 国外多采用呋喃树脂防砂。
➢ 对于出砂严重、生产压差大的直井、小斜度 油井，多采用绕丝筛管砾石充填防砂；而对 于出砂不太严重或大斜度井、水平井则采用 滤砂管防砂。
➢ 砾石充填趋向于正循环挤压充填，尤其是高 压大排量挤压充填。
有效地把地层砂限制在地 层内，并能使地层保持稳
定的力学结构
+ 近年来，国内机械防砂工艺技术发展较快， 仅辽河油田、胜利油田、大港油田在油气 防砂研究方面也作了大量的工作，使国内 防砂工艺技术水平有了较大提高。
+ 在国内陆上、海上十几个油田现场应用一 万余井次，施工成功率90%以上。
➢ 充填工具：
呋喃树脂除了大量应用于常 规油井防砂外，也用于气井 防砂和热采井防砂。 ➢ 在美国加州Bakersfield的克恩 河油田热采井中成功地使用 了一种改性呋喃树脂防砂。 ➢ 结果表明，油井生产时间大 大延长，在不降低总产量的 情况下很大程度地减少了出 砂量和作业费用。
+ 国内 ➢ 由于受到核桃壳砂效果好；
➢ 防砂管柱内通径大（Ф100mm～Ф110mm）， 便于后期作业；
➢ 填砂、丢手、坐封一次管柱完成，施工方 便、快捷；
➢ 筛缝排列密度大，提高了过流面积，而且 筛管强度高。
➢ 双层预充填筛管和金属棉滤砂管 特点：应用广泛。 ➢ 金属毡滤砂管 特点：适应大注入量的要求。 ➢ TBS筛管防砂技术 特点：形成自然的挡砂屏障。