防砂工艺介绍
胜利油田防砂工艺技术体系
胜利油田防砂工艺技术体系胜利油田防砂工艺技术体系是指为了解决油井开发过程中砂控问题而采取的一系列措施和技术手段。
胜利油田是我国大陆架油气资源的重要产区之一,由于油井开采时,地层内部岩石破碎、颗粒松散等原因,会产生大量的砂层,导致油井设备堵塞甚至造成油井无法正常生产。
因此,防止砂层进入油井,保持油井的通畅是非常重要的。
胜利油田防砂工艺技术体系主要包括以下几个方面的内容:1. 地层评价技术:通过对目标层地质结构、岩石力学性质等进行综合分析和评估,预测砂控风险,确定适当的防砂措施。
2. 钻井液体系技术:通过控制钻井液的粘度、密度、滤失性等参数,减小井壁与地层之间的差异,防止砂层进入井筒。
3. 钻具和井壁完井技术:通过选择合适的钻具和完井工具,并采取钻井液的撤出、井壁套管的加强等措施,防止砂层进入井筒。
4. 阻砂装置技术:通过安装阻砂器、套管等装置来隔离砂层,防止其进入井筒。
5. 水平井防砂技术:水平井是近年来常用的一种开发手段,通过合理的导流设计和水平段的防砂措施,能够提高井底流体的载砂能力,最大限度地减少砂层进井量。
6. 后期砂控技术:井筒中的砂层和颗粒有时会由于油井开采过程中的地层变形、液流变化等因素而脱落,阻塞了生产设备。
后期砂控技术主要是针对这些问题,通过清砂工艺、冲砂工艺等方法,降低砂层的影响,恢复正常的生产。
胜利油田防砂工艺技术体系的应用可以有效地保证油井的正常开采和生产。
通过合理的防砂措施,可以减少油井设备堵塞的风险,提高油井的产能和经济收益。
而且,胜利油田防砂工艺技术体系还可以减少环境污染,避免砂层进入油气管道,将对环境的负面影响降到最低。
总之,胜利油田防砂工艺技术体系是一套完整的工艺体系,通过地层评价、钻井液体系、钻具和井壁完井以及阻砂装置等多种措施和技术手段,可以有效地防止砂层进入油井,保持油井的通畅,提高油井产能和经济效益。
在油田开发中的应用具有重要意义。
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
防砂技术概述
二、防砂目的
二、防砂目的
1)延长油井的生产寿命; 2)保护地面生产设备; 3)减少油井的维护费用; 4)减少油井的维护费用;
三、防砂方法及选择
无论那一种防砂方法,都应该有效地阻止地层的砂粒随着流体流向
井筒;
1、防砂方法
1)砂拱防砂; 2)机械防砂; 3)化学防砂; 4)焦化防砂。
中心管
旁通充填短节
负荷显示器
单流阀
滑套关闭工具
滑套开、关工具
4.11 底部隔离密封总成
带孔短节
密封圈
单流阀
防砂管柱与充填服务工具下入图
顶部座封服务工具总成 冲管
”Mini-Beta”充填服务工具总成 负荷显示器
滑套关闭和开、关工具 冲管
底部隔离密封总成
防砂充填作业程序
1、地面管线试压
2、坐封及验封 3、工具脱手 4、试 循 环 5、试 挤 6、充填作业 7、反 循 环 8、验 充 填
2)割缝管
三、防砂方法及选择
割缝管
三、防砂方法及选择
3)绕丝筛管防砂
单绕丝筛管
三、防砂方法及选择
4)预充填砾石筛管防砂
双层绕丝预充填砾石筛管
三、防砂方法及选择
5)砾石充填防砂 砾石充填防砂是目前最有效的防砂方法,它是在
油气井中下入滤砂管后,再进行滤砂管柱外(包括射 孔炮眼和地层近井地带)砾石充填,建立人工防砂屏 障。 目前渤海常用的是:管内砾石充填防砂(BAKER公司)
典型地层的防砂范例
传压座封孔 心轴
密封胶皮
剪切销钉
4.6 “SC-1R”顶部封隔器
反扣顶部接头 心轴
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
防砂工艺概序
技术总结——防砂工艺概述一、油、气井出砂危害油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。
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、气井不能有效的开发。
出砂的危害主要表现在以下三个方面:1.减产或停产作业2.地面和井下设备磨蚀3.套管损坏、油井报废二、油、气井出砂机理地层出砂没有明显的深度界限,一般来说,地层应力超过地层强度就有可能出砂。
地层强度决定于地层胶结物的胶结力、圈闭内流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。
地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推拽力,还有地层空隙压力和生产压差形成的作用力。
由此可见,地层出砂是又多种因素决定的。
主要可以分为先天原因和开发原因。
1.先天性原因先天性原因是指砂岩地层的地质条件,也就是砂岩地层含有胶结矿物数量的多少、类型的不同和分布规律的差异,再加上地质年代的因素,就形成了砂岩油、气藏不同的胶结强度。
一般来说,胶结矿物数量多,类型好,分布均匀,地质年代早,砂岩油、气藏的胶结强度就大,反之就小。
2.开发因素人为的开发因素造成油、气井出砂。
这些因素有的可以避免,有的不可能避免。
不恰当的开采速度以及采油速度的突然变化,落后的开采技术,低质量和频繁的修井作业,设计不良的酸化作业和不科学的生产管理等造成油气井出砂,这些都应当尽可能避免。
随着油、气田开发期延续,油、气层压力自然下降,储层砂岩体承载砂砾的负荷逐渐增加,致使砂砾间的应力平衡破坏,胶结破坏,造成地层出砂,这种出砂不可避免。
三、防砂方法分类传统的防砂方法主要有以下几种:1.砂拱防砂2.机械防砂3.化学防砂4.焦化防砂目前我们渤海地区采用的主要是机械防砂。
机械防砂一般分为两类,一类是下入预充填防砂管柱挡砂。
这种防砂方法简便易行,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,充填材料一般是砾石。
这种防砂方法能有效的把地层砂限制在地层内,并能使地层保持稳定的力学结构,防砂效果好,寿命长。
常用防砂工艺讲座
常用防砂工艺讲座CATALOGUE目录•防砂工艺简介•砾石层防砂工艺•复合防砂工艺•水泥砂浆防砂工艺•选择合适的防砂工艺•防砂工艺案例分享定义防砂工艺是指通过一定的技术手段,防止地下砂石流入井筒或管道内,以保证采油、采气、供水等作业的正常进行。
分类根据不同的防砂原理和技术特点,防砂工艺可分为机械防砂、化学防砂、热力防砂和复合防砂等四种类型。
定义与分类复合防砂综合利用上述两种或多种防砂方法,以达到更好的防砂效果。
常见的复合防砂方法有机械-化学复合防砂、机械-热力复合防砂等。
工作原理机械防砂利用机械装置或材料阻挡、固定砂粒,防止其流动或进入井筒。
常见的机械防砂方法有滤砂管、割缝筛管、绕丝筛管等。
化学防砂利用化学剂或树脂等材料与地层砂粘合,形成致密的挡砂层,以防止砂粒进入井筒。
化学防砂适用于渗透性较好的地层。
热力防砂通过加热或烧结地层,使地层中的砂粒固定或烧结成一体,防止其流动或进入井筒。
热力防砂适用于深层高温地层。
应用范围油、气、水等管道的防砂;水库、堤坝等水利工程的防渗、防漏及加固处理;其他需要进行防砂处理的作业。
建筑地基加固及地下工程的防水渗漏处理;油田、气田、水井等采收作业的防砂;工艺原理砾石层防砂工艺是通过在油井周围铺设一层或多层砾石,以阻挡地层中的砂粒进入井筒中,从而防止砂堵和增产。
砾石层能够有效地过滤流经它的流体,留下大颗粒的砂粒,而让小颗粒的油、气和水通过。
在油井生产过程中,砾石层能够维持地层的稳定,提高采收率,延长油井寿命。
砾石层防砂施工流程包括以下步骤1. 准备工作:清理施工现场,准备所需设备和材料。
2. 下入套管:将带有筛管的套管下入到井筒中,以作为过滤层的基础。
施工流程施工流程4. 填充粘性物质在砾石层上方填充粘性物质,以保护砾石层不受流体冲刷和侵蚀。
5. 安装封隔器在套管顶部安装封隔器,以隔离油层和上部流体。
3. 填充砾石将筛选好的砾石填充到套管中,形成过滤层。
6. 压井测试进行压井测试以确保砾石层能够有效地过滤流体。
分层防砂工艺技术
分层防砂工艺技术分层防砂工艺技术是一种用于控制河流、河口、港口等水域沉积物运移的技术。
它通过将河道或港口划分为多个层次,采取适当的工程措施,以减少沉积物的运动和沉积,提高水体的通行能力和水动力条件,从而达到防止砂淤、保持航道畅通的目的。
在分层防砂工艺技术中,常用的措施包括河道或港口的疏浚和导流、沉沙池的建设和维护、河床和岸坡的整治等。
下面将从这些方面分别进行介绍。
疏浚和导流是分层防砂的重要手段之一。
通过对河道或港口进行疏浚,可以清除堆积在河底或港池中的沉积物,增加水体的通行能力。
同时,在疏浚的过程中,可以采取导流措施,将沉积物引导到特定的区域,避免其再次堆积在航道或港口中。
导流可以通过设置引导堤、建设导流渠道等方式来实现。
沉沙池的建设和维护也是分层防砂的重要措施之一。
沉沙池是一种专门用于沉积物沉淀和储存的设施,可以有效地减少沉积物的运动和沉积。
在河道或港口的适当位置建设沉沙池,可以将大部分的沉积物截留在其中,保持航道或港口的畅通。
同时,定期清理和维护沉沙池,将沉积物进行处理,有利于保持其功能的正常运行。
对河床和岸坡进行整治也是分层防砂的重要措施之一。
河床和岸坡是河流或港口中沉积物易于积聚的地方,对其进行整治可以减少沉积物的运动和沉积。
河床整治可以采取加固河床、疏通河道等方式,增加水流的流速和冲刷力,防止沉积物的堆积。
岸坡整治可以采取加固岸坡、修建护岸等方式,减少因河岸坍塌而导致的沉积物输入。
分层防砂工艺技术是一种有效控制沉积物运移的技术。
通过疏浚和导流、沉沙池的建设和维护、河床和岸坡的整治等措施,可以减少沉积物的运动和沉积,提高水体的通行能力和水动力条件,保持航道或港口的畅通。
这些措施需要在工程实践中根据具体情况进行合理选择和应用,并定期进行维护和管理,以确保其长期有效性。
分层防砂工艺技术的应用将为河流、河口、港口等水域的可持续发展提供重要支持。
关于防砂技术
关于防砂技术一、油井出砂机理1.地层应力超过地层岩石强度时造成出砂;2.地层胶结物类型和含量以及成岩作用与出砂有关;3.地层疏松,孔隙度>20% ,声波时差>295m/s 造成出砂;4.长期注水开发油田,高含水和特高含水时会出砂,粘土膨胀,防膨不利;5.出砂与流速成正比,出砂与生产压差成正比。
压裂防砂的目的就是克服流速和生产压差的作用。
二、防砂方法分类(一)机械防砂(二)化学防砂(三)砂拱防砂(四)压裂防砂(一)机械防砂1. 仅下入防砂用的滤砂管柱,如割缝衬管,绕丝筛管等双层预充填筛管优点:工艺简单、成本低树脂砂粒滤砂管金属棉纤维滤砂管缺点:有效期短,只适应中、粗砂多孔陶瓷滤砂管2. 下入绕丝筛管后,再填充高渗砾石于筛管和井壁之间适用于细、中、粗砂岩。
可用于直井、定向井、热采井。
缺点是流阻增加。
(二)化学防砂向套管外地层挤入化学剂或化学剂与砂浆的混合物,达到填充固结地层的目的。
a.胶固地层:直接向地层挤入固砂剂b.人工井壁:将树脂砂浆液、预涂层砾石、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化水泥等挤入井眼、周围地层中,起到防砂目的。
(树脂易老化)。
(三)砂拱防砂封隔器套外填砂(四)压裂防砂通过压裂,使预包砂进入裂缝,并镶嵌住岩石壁,使出砂挡在外部到成砂拱或砂桥,起到防砂作用。
主要防砂方法对比三、防砂效果评价1.含砂量:石油行业规定井口含砂量必须<0.03%;2.产能损失:防前产液量Q1和防砂后产液量Q2,损失量5-20%有效;3.有效期长:砾石充填有效期可达5-8年。
管内砾石充填防砂原理(一)管内砾石防砂工艺优点:防砂强度高,成功率达90%;有效期可达8-10年;适应范围广,除细粉砂均适用。
选井条件:不宜用于粉细砂岩d<0.07mm。
套管直径5in 的小井眼施工困难。
注水井不适合。
在进行砾石充填之前,一是为消除污染进行井壁周围的酸化处理;二是为防止粘土膨胀形成颗粒运移,进行防膨处理,特别是粘土矿物>5%的地层。
(完整版)油水井防砂工艺
油水井防砂工艺一、油水井出砂原因油水井出砂是由近井地带岩层结构破坏引起的,与地层应力和地层强度有关。
地层应力包括地层结构应力(如弹性、塑性应力)、地层孔隙压力、上覆岩层压力流体流动时拖拽力和生产压差。
地层被钻穿后,井壁岩石的原始应力平衡状态被破坏,并且在整个采油过程中保持最大应力。
因此在一定的外部条件下井壁的岩石首先发生变形和破坏。
根据出砂内外因素分为地质因素和开发因素:地质因素(一)地层胶结疏松地层流体在生产压差条件下向井眼方向发生渗流,致使岩石颗粒之间的胶结物发生运移,地层结构破坏,引起地层出砂,当其它条件相同,地层渗透率越高,岩石强度越低,地层越容易出砂。
(二)地层构造变化地层在构造上发生急剧变化的区域,例如在断层多、裂缝发育、地层倾角大及边水活跃的地区,由于地层岩石原始应力状态被复杂化,容易引起地层出砂。
开发因素(一)在地层流体渗流过程中,大部分有效压头消耗在井壁附近,因此,井壁岩石渗流冲刷作用最大,也容易变形和破坏。
(二)不恰当的开发速度及采油速度的突然变化、注水井急剧放压等原因造成地层压力梯度发生急剧变化,致使岩层结构破坏引起出砂。
(三)频繁的增产措施会破坏地层岩石的结构,引起地层出砂。
(四)油井出水时,泥质胶结物水化膨胀并分散成细小颗粒,在地层压差作用下随着油水流线向井眼方向运移,造成油水井出砂、出泥。
(五)在油水井生产过程中,油气层孔隙压力总体上是不断下降的,而上覆岩层对地层颗粒即其胶结物的有效应力则是不断增加的,致使颗粒之间的应力平衡被破坏,胶结力下降引起地层出砂。
(六)在注水开发油田时,当油田含水量上升,为维持原油产量必须提高采液速度,加大地层流体对岩石颗粒的拖拽力。
引起油层出砂。
(七)当井壁附近的岩石结构破坏到一定程度,就会出现流砂现象,这时即使压差很小,大批沙子也会无控制流出。
二、油水井出砂的危害1. 原油产量、注水量下降甚至停产停注油水井出砂极易造成油层砂埋、油管砂堵、砂卡,致使原油产量、注水量不断下降甚至停产停注。
防砂技术
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。
井筒。这样,在筛网里形成了由地层砂本身组成的、经过选 择分类的砾石充填层。
注:见 “ SPE 4014”。1972年10月8~11日美国德克萨斯第47届 SPE年会。 作者:Spurlock J.W.and Demski,D.B. 论文题目:“A new approach to the sand control problem– A multi-layer,wirewrapped sand screen”.
地层砂
三、任何筛管为了有效防砂,开缝/孔选择的基本原则
任何防砂筛管的防砂能力必须等同下列直径砾石所形成 的防砂能力:5~6×d50; 式中: d50--- 地层砂在累积重量为50%点处的砂粒直径(mm);
5~6×d50--- (防砂用)砾石直径(mm);
d≈D/6.5 (直径大于“d”的地层砂不能通过此喉道)
■ 基管通径大;
■ 节省了油层部位的生产套管; ■ 由于油层部位不需要固井、不射孔、不需要用完井液进行砾石充
填作业,因此,减少了油层污染;
缺点: ● 严格控制膨胀筛缝的尺寸精度难度大;特别是在那些不规 则的裸眼井里,情况可能会更明显;
常用防砂工艺简介
三、适用范围及选井条件
➢不宜用于粉细砂岩和高泥质含量的地层 ; ➢不适用于高压井; ➢套管直径小于5in的小井眼施工困难,应慎用或不用; ➢对于多层系油藏,若要经常调层开采的油井应慎用; ➢进行火烧油层开采的特稠油油藏不适合。
除了以上条件外,绝大部分油气井和地层有适宜采 用砾石充填防砂技术。
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。源自颗粒胶结性质完井因素
射孔参数对地层出砂的影响
弹孔流通面积直接影响弹孔压降,对每个弹孔而言 既要提高孔径,对整个井段而言,就要增加孔密。增大 孔径计、算提表高面孔:密在的孔综径合相效同果(是孔提径高15了m有m)效,流孔动密面积,从 而降32低孔流/m动和阻16力孔,/m也的降弹低孔了压流力速梯,度即相在差其2倍他多条,件不变时, 降低孔了径生变产化压造差成,的有压利力于梯减度缓变出化砂大。于即1.7使倍要。采取防砂措 施,高孔密、大孔径射孔也有利于减少因防砂带来的产 量损失。
射孔参数对地层出砂的影响
弹孔穿透深度
只需要突破钻井液伤害半径即可。因为疏松砂 岩地层为高渗透层,没有深穿透的必要,此外,过 分追求孔深还会增加射孔成本费用。
四、影响防砂效果的因素
影响防砂效果和有效期的因素很 多,从防砂设计到现场施工结束,期 间每一个环节的疏漏或失误都可能给 最后的防砂效果造成很大的影响。
一、防砂原理
石油工程技术 井下作业 机械防砂工艺
机械防砂工艺油水井机械防砂是在井内下入各种类型的防砂管柱,如割缝衬管、绕丝筛管、滤砂管、双层或多层筛管等,将地层砂砾阻挡在防砂管柱外。
为防止地层泥砂堵塞防砂管柱,可在防砂管柱外充填砾石,使地层结构保持相对稳定,以提高防砂效果、延长防砂有效期。
1管内绕丝筛管砾石充填防砂工艺1.1原理管内绕丝筛管砾石充填防砂工艺,是先将地面预制好的绕丝筛管和井下配套工具依次下入井内,使绕丝筛管对准出砂层位,然后用携砂液携带一定粒度的砾石向地层、炮眼及筛管与套管环空填充,如图1所示。
或先对地层和炮眼填砂,再下充填管柱对环形空间充填砾石。
充填砾石对地层砂形成挡砂屏障,绕丝筛管则使充填的砾石始终保持在防砂井段,确保挡砂屏障的形成,因此砾石粒度与地层砂粒度、绕丝筛管缝隙应有一定的对应关系,即选择的砾石必须能完全挡住地层砂。
图1套管内砾石充填图2金属绕丝筛管1.2砾石充填设计1.2.1砾石设计砾石设计主要是确定砾石的大小、几何形状及化学成分。
砾石粒径大小根据冲砂作业时采集的地层砂样来确定,通过砂样筛析,绘出S型筛析曲线,求出地层砂粒度中值d50,并根据砾石尺寸计算方法求得砾石粒度中值D50,然后圆整得标准工业砾石直径。
目前现场普遍应用sauder计算方法,即D50=(5~6)d50,这样的砾石不仅能阻止地层砂的流动,还能在生产过程中保持最大的有效渗透率。
为满足防砂作业需要,除控制砾石尺寸外,充填砾石还应满足以下要求:强度大,不易被压碎;颗粒均匀,圆度好;杂质含量少,不易堵塞地层。
目前,国内防砂用砾石仍以石英砂为主,材料来源较广,而且无需经过复杂的加工处理即可使用。
1.2.2筛管设计绕丝筛管是将不锈钢丝或窄铜条缠绕在中心管上,然后焊接而成,其腐蚀和磨损小、强度高、产能系数大。
中心管可用打孔管,也可用割缝衬管,如图2所示。
筛管绕丝缝隙宽度的大小,可根据地层砂粒径大小而定,原则上要求筛缝尺寸为充填砾石粒度中值的。
1/2~2/3,即δ=(1/2~2/3)D50筛管直径设计主要考虑两方面的因素:过流面积与充填层径向厚度。
防砂工艺概述
60°定向井水充填
60 ° -110 °水充填
砾石的选择和量的计算
地层砂筛选 API标准对照
砂量计算
套管环空砂量计算
地层所需砂量计算
总体所需砂量
筛管的选择
API标准查表
绕丝筛管
预充填筛管
特殊筛管
设计依据
井深、井斜 射孔段数据、射孔段净长 油层分组,确定防砂层数 套管规格及接箍位置 砾石规格
设计原则
1、筛管总长应保证其上下端均超出射孔 段各1~10英尺。 2、盲管长度不少于18英尺。
设计方法
1、选用封隔器、筛管、盲管、冲管、桥 塞等规格 2、确定底部桥塞位置。 3、从下往上逐层配置筛管、盲管。 4、配置工具及冲管、中心管长度。
防砂设备的组成
防砂泵 搅拌器 混砂器 离心泵 过滤器 管 汇 水 罐 防砂工具总成
影响砾石充填因素:
泵速Q 冲管直径 筛管形状 漏失量 砂液浓度
充填条件:
Q=0.5-3bbl/min 漏失量25%-30% 砂液浓度=0.5-1.5lb/gal 当Q>6bbl/min,称高速水充填.
射孔段中携砂液无漏失充填
0°- 45°直井或斜井水充填
45 °- 55°定向井水充填
防砂泵
混砂器
搅拌器
DE过滤器
筒式过滤器
防砂充填工具组成
外管柱:防砂管柱 内管柱:充填管柱
外管柱
隔离封隔器 充填滑套 上延伸管 下延伸管 安全剪切接头 防砂筛管 插入密封定位短节
内管柱
坐封工具 充填转换工具 密封 滑套开关工具 冲管
防砂充填作业程序
1、地面管线试压 2、坐封及验封 3、工具脱手 4、剪切球座 5、洗钻杆管柱
常用防砂工艺讲座ppt
防砂工艺的重要性
防砂工艺是油气开采和生产过程中的重要环节之一,可以 有效提高油气井的产量和油气管道的输送效率。
防砂工艺可以防止油气井和油气管道的堵塞,提高油气开 采和生产的经济效益和社会效益。
防砂工艺的分类及应用
防砂工艺主要分为机 械防砂、化学防砂、 热力防砂、复合防砂 等四类。
按照规定比例将水泥、砂、外加剂等原材料 混合均匀,制备成砂浆。
喷砂施工
养护
将砂浆均匀地喷涂在需要防砂的表面上,控 制喷涂厚度和均匀性。
在喷砂完成后,进行保湿养护,控制温度和 湿度。
防砂工艺的注意事项
控制砂浆配比
严格按照砂浆配制比例进行混合,保证砂 浆质量。
控制施工温度
砂浆施工温度应控制在5℃~35℃之间,以 保证砂浆的正常固化。
常用防砂工艺讲座ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 引言 • 防砂工艺的分类及应用 • 防砂工艺的施工流程及注意事项 • 防砂工艺的设备及材料选择 • 防砂工艺的应用效果及案例分析 • 结论与展望
01
引言
什么是防砂工艺
防砂工艺是指通过一定的技术手段,防止地下砂层颗粒堵塞 油气井或油气管道,从而保证油气井的正常生产和油气管道 的稳定运行。
03 。
THANKS
谢谢您的观看
工程防砂应用场景
适用于大型采矿和井下作业场所, 可采用挡砂墙、过滤器等工程设施 进行防砂。
复合防砂应用场景
适用于复杂采矿和井下作业场所, 可采用机械、化学、工程等多种方 法进行综合防砂。
03
防砂工艺的施工流程及注意事项
防砂工艺的施工流程
准备工作
石油工程技术 井下作业 水泥浆防砂工艺
水泥浆防砂工艺对于地层胶结物泥质含量较高,中、后期出砂的油水井,采用树脂防治有一定难度。
根据该类地层出砂特点,可以采用水泥隔板、泡沫水泥浆、乳化水泥浆及氯化钙稀水泥浆防砂工艺技术,控制地层出砂。
水泥浆防砂是以油井水泥为胶结剂、以地层砂砾为支撑剂,将地面混配好的水泥浆注入出砂层段后与地层砂砾自然胶结,形成具有一定强度和渗透率的人工井壁,从而可以起到阻止地层砂砾流入井内的作用。
1水泥隔板防砂1.1原理水泥隔板防砂是利用水泥遇水硬化的特点,将水泥与水按一定比例混配后挤入出砂层段及油层上下泥岩隔层内,水泥浆凝固时与地层砂、砾自然胶结,在套管外形成具有一定强度和渗透性的人工井壁,同时还可防止泥质隔层破坏造成地层出水、出泥,致使出砂量越来越大。
1.2材料配方采用标准油井水泥,按水灰比0.46~0.68配制防砂水泥浆,并根据井深、井温及地层特性选用合适的水泥浆添加剂。
水泥浆密度与挤水泥方式根据试挤吸收能力来确定,单车试挤压力在15Mpa以上,而地层吸收量在150L/min以下时,采用替挤方式挤水泥;单车试挤压力在10~12Mpa以下,地层吸收量在100L/min以上时,水泥浆密度控制在1.85~1.90g/cm3之间;单车试挤压力在10~12Mpa以上,地层吸收量在100L/min以下时,水泥浆密度控制在1.70~1.80g/cm3之间。
2泡沫水泥浆防砂2.1原理泡沫水泥浆是在水泥浆中按比例加入一定量的发泡剂--铝粉及碱性物质--氢氧化钠。
由于铝在空气中极易与氧化合,在铝粉表面生成一层致密的氧化铝薄膜(简称氧化膜),这样就可以阻止铝粉内部金属的继续氧化。
因此,铝粉与水泥浆中的游离水不发生化学反应,但氧化铝可溶于酸或碱。
在防砂施工中,由于水泥浆中加有铝粉与氢氧化钠,当水泥浆被挤入出砂地层时,氧化铝在碱性环境下逐渐溶解,铝粉与氢氧化钠溶液及水作用,产生大量的氢气。
由于氢氧化钠的加入致使水泥浆凝结失常,出现假凝甚至闪凝现象,并将产生的氢气包容,生成大量细小的气泡。
油井防砂工艺技术(重要)课件
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
生产井防砂工艺简介
自然因素
(1)地质因素
c、流体性质 用力增大,更易出砂。 1、含水上升导致毛细管力下降,地层强度降低
2、胶结物被水溶解
3、压降需要放大生产压差,作用在岩石上的拉伸作
1、高温高压蒸汽将环空充填砂挤入地层或溶蚀,井 a、地层压降及生产压差对出砂的影响 3、注水对地层的冲刷作用加剧出砂 筒内砾石充填带被破坏;放喷时大量地层砂回吐从 绕丝管导致出砂。 b、流速对出砂的影响 2、热采采油速度高,导致近井地带地层压降大,
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。
两种机理同时作用并相互影响,剪切引起地层破坏后,地层颗粒更容易在产液拖曳力 作用下发生运移。
2、影响出砂的因素
断层附近和构造顶部区域原构造应力最大, 是地层强度最弱的部位,局部内部骨架已经 被破坏,是最容易也是出砂最严重的地区。 地层埋藏越深,压实作用越强,胶结强度越 高,越不易出砂。 1 、含油饱和度越高,胶结越好。 a、构造应力的影响 孔隙式胶结>孔隙 -接触式胶结>接触式胶结 2、原油粘度越高,越易出砂(a、粘度高, 毛细管力小,胶结强度弱。 b、粘度高,作用 1、压降过大导致岩石颗粒负荷大,形成剪切破坏。 b、颗粒胶结强度 在岩石颗粒上的拖曳力大 2、压降引起脱气导致原油粘度增大
原理:在一定粒径的石英砂表面通过物
树脂涂敷砂性能指标
表观
密度(g/cm3) 粒径(mm) 固结温度(℃) 抗折强度(MPa) 抗压强度(MPa) 涂覆率(%) 渗透率(μm2)
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
防砂工艺技术
防砂工艺技术防砂工艺技术主要是指在建筑、工程施工和土地治理等领域,采取一系列措施防止沙尘飞扬、泥石流等问题的技术手段。
下面将就防砂工艺技术进行一些简要的介绍。
首先,对于建筑施工领域来说,沙尘飞扬是一个普遍存在的问题。
为了防止沙尘飞扬对施工环境和劳动者健康的影响,可以采取一些防砂措施。
比如,在施工现场周围搭建围挡或围墙,用来防止风吹起大量扬尘;在易飞扬的地面上喷洒水雾,增加湿度,减少沙尘产生;使用喷雾装置,在施工过程中不断喷洒水雾,降低尘埃浓度;对于特别封闭的作业环境可以使用负压封闭作业,通过防止尘埃外泄来保护施工场地和劳动者的健康。
其次,对于土地治理领域来说,需要防止沙尘飞扬和泥石流等问题的发生。
在沙漠化地区或被侵蚀严重的地区,可以采取种植固沙植物的方法,通过植被的根系固定土壤,减少土壤侵蚀。
同时,还可以采取修建拦沙坝,截流沙漠化区域的流沙;修建护坡和固沙网,增加土壤的稳定性和抗侵蚀能力;进行人工造林,增加植被覆盖率,减少水土流失等措施来达到防砂的目的。
另外,在工程施工中,针对泥石流的防治也是非常重要的。
泥石流是一种水土流失严重,有强大破坏力的自然灾害。
为了防止泥石流对工程的影响,可以采取一些防砂工艺技术。
比如,在泥石流源头和河道下游修建拦砂坝和拦石坝,可以有效阻挡泥沙和石块的运移;在施工地点开展泥石流防治工作,包括加固边坡、设置拦截设施等;利用提前警报系统,对泥石流进行监测和预警,以减少对工程的影响。
总之,防砂工艺技术在建筑、工程施工和土地治理等领域起到了重要的作用。
通过合理的防砂工艺措施的采取,不仅可以保护环境,减少资源的浪费,还可以维护施工人员和周围居民的身体健康。
因此,加强防砂工艺技术的研究和应用,对于实现可持续发展具有重要意义。
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• ㈢循环充填防砂工作原理
• 割缝管循环充填防砂工艺的原理是用油 管带着割缝管和充填封隔器下入井内, 割缝管对准生产层,投球蹩压打开座封 循环充填工具,地面用泵车将砾石与携 砂液搅拌均,通过油管打入井内,砂子 充填于割缝管与套管的环形空间,地层 砂子被砾石与割逢管两道屏障阻挡,不 能注流入井筒,从而起到防砂的目的。
对接工具 铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
• ㈢防砂原理
• 割缝管砾石充填防砂的原理,是用油管 将割缝管送到井下对准生产目的层,由 油管正蹩压油管与割缝管从丢手处分开, 在地面用高压防砂车组将砾石用携砂液 带入井筒并挤入地层并充填割缝管与套 管的环形空间,在地层与井筒形成两道 挡屏障,有效地防止地层砂子流入井筒, 并有改变地层渗流状况,所以此防砂工 艺有防砂增产的效果。
• ㈣主要技术参数(光盘) • ㈤防砂质量要求(同压防) • ㈥防砂监督要点(同压防)
• 三、CS-1新型固结剂防砂工艺 • ㈠施工步骤 • 1、冲砂至防砂目的层底管以下20m±。 • 2、通进、刮削至砂面冲洗炮眼、洗井干
净。
• 3、 对油管、套管试漏(带封)。 • 4、 完成挤砂施工管柱,笔尖至油层顶界
砂面
• ㈢CS-1防砂工作原理:
• CS-1新型固结剂是一种地面预制好的新 型无机防砂颗粒材料,是一种粒度均匀, 不粘连的松散人造砂粒。施工时,用水 基携砂液将CS-1用结剂携带至油水井出 砂层位充填饱满,在地层条件下,利用 CS-1固结剂颗粒,本身与水基携砂液相 互作用,形成是有一定强度和良好渗透 性的人工井壁,防止地层出砂。
防砂工艺介绍
目前油田防砂工艺较多,可分为机械防砂、 人工井壁防砂两大类:
人工井壁防分为:化学防砂和颗粒防砂
化学防砂:树脂溶液类和水泥砂浆
颗粒防砂:高强级人工井壁(杏核树脂)、 塑料预包砂、复合淘粒、CS-1新型固结剂
机械防砂分为:水泥砂浆衬管、滤砂管、 双塑料预包填筛管、金属棉筛管、陶瓷衬 管、SWL筛管、割缝管砾石充填(压防)、 割缝管循环充填(一次完成)。
• ㈡防砂工序管柱示意图
下割缝管管柱示意图
生产层 非生产层
循环充填工具
信号筛管 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵 砂面
下割缝管填砂施工管柱示意图
生产层 非生产层
循环充填工具
信号筛管 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵 砂面
下割缝管填砂施工管柱示意图
生产层 非生产层
循环充填工具
信号筛管 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵 砂面
防砂完碾管柱示意图
生产层 非生产层
密封胶皮
信号筛管 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵 砂面
• ㈢循环充填防砂工作原理
• 割缝管循环充填防砂工艺的原理是用油 管带着割缝管和充填封隔器下入井内, 割缝管对准生产层,投球蹩压打开座封 循环充填工具,地面用泵车将砾石与携 砂液搅拌均,通过油管打入井内,砂子 充填于割缝管与套管的环形空间,地层 砂子被砾石与割逢管两道屏障阻挡,不 能注流入井筒,从而起到防砂的目的。
生产层 非生产层
丢手工具头
丝堵 反扣
铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
下割缝管高压填砂管柱示意图
生产层 非生产层
丢手工具 丝堵 反扣
铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
下皮碗后防砂管柱示意图
生产层 非生产层
皮碗
• ㈥防砂的监督要点:
• 1、检查井筒准备工作(通井、刮削、试 漏、砂面深度等)符合设计要求。
• 2、检查防砂管柱记录,核对准确下井管 柱深度及工具连接符合设计要求。
• 3、 监督检查防砂用料(清洗剂、筛管、 割缝管、固结剂、携砂等),数量质量 符合设计要求。
• 4、监督防砂施工全过程。
• 5、 监督防砂管住,按限速要求,平衡下 至设计深度。
• 6、 监督钻塞深度符合设计要求。
• 二、割缝管循环充填防砂
割缝管循环充填防砂
• ㈠施工工序步骤 • 1、冲砂至防砂目的层底管以下10~20m。 • 2、通井、刮削至砂面,冲洗炮眼,洗井干净。 • 3、 对套管、油管试漏(带封)。 • 4、下割缝管带循环充填工具,将割缝管对准
目的层。 • 5、 洗井、投球正蹩压座封充填工具封隔器。 • 6、 循环填砂(3台泵车)。 • 7、 反循环洗井干净。 • 8、正转油管倒开反扣,起出防砂管柱。 • 9、 按生产要求下入完井管柱。
• ㈣主要技术参数(割缝管砾石见光盘)
• ㈤防砂的质量要求:
• 1、各种防砂用料的数量、质量符合防砂 工艺设计、质量要求。
• 2、施工挤入压力、排量、含砂比、挤入 量达到防砂工艺设计要求。
• 3、下入井内筛管、割缝管符合标准,无 损坏。
• 4、 防砂后,按防砂施工工艺设计要求时 间候凝,钻塞深度符合设计要求,钻塞 井段刮削彻底。
埋割缝管丢手的鱼顶,如果没有砂埋丢手鱼顶则填砂。
• 8、打捞丝堵,用对扣正转方法倒出丝堵。 • 9、压皮碗,蹩掉,起出管柱。 • 10、按生产要求下入完井。
• ㈡工艺过程示意图
下割缝管管柱示意图
生产层 非生产层
丢手工具
铁扶正器 φ73mm油管 塑料扶正器
φ73mm割缝管
塑料扶正器 盲管 丝堵砂面
下割缝管丢手后管柱示意图
15~20m。 • 5、 挤固结剂,施工试挤加砂、顶替。 • 6、 关井侯凝48h以上。 • 7、探砂面、钻塞、洗井干净。
㈡施工过程示意图
生产层 非生产层
笔尖 砂面
挤固结剂过程示意图
生产层 非生产层
笔尖 砂面
生产层 非生产层
笔尖 防砂后砂塞面
砂面
钻塞过程示意图
生产层 非生产层
钻头 防砂后砂塞面
• 一、 砾石充填防砂工艺: • ㈠施工步骤: • 1、冲填砂至防砂目的层底界以下7~10M。如果目的
层位深)。 • 3、对套管、油管验漏(带封)。 • 4、下割缝管对准油层,割缝管长度比油层厚度长
3~4M。 • 5、正打压蹩掉割缝管。 • 6、用压裂防砂车组,高压填砂(顶替、反洗井)。 • 7、沉砂3~4M小时后探砂面,冲(填)砂,砂面要求