第3章_出砂机理与防砂

流速对出砂的影响 含水上升或注水对出砂的影响
地层伤害的影响
人为因素
射孔参数对出砂的影响等
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百度文库 3.1 出砂机理及预测
三、出砂机理
❖ 1、拉伸破坏机理
随内外压差增大，流 体流向井内的流速也 增大，对岩石的拖曳 力增大，岩石承受拉 伸力也增大，当该力 超过岩石抗拉伸强度 时，岩石就会遭受拉 伸破坏。
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3.1 出砂机理及预测
三、出砂机理
❖ 2、剪切破坏
上覆岩层压力由孔 隙压力与骨架应力共 同平衡。随开采进行， 油藏压力逐渐降低， 施加在岩石骨架上的 压力越来越大，当该 力超过岩石的抗剪切 应力，岩石就会被剪 切破坏。
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3.1 出砂机理及预测
三、出砂机理 ❖ 3、粘结破坏
❖ 岩石的强度有两部分组成：微粒之间的接 触力和颗粒与胶结物之间的粘结力。由于 各种物理、化学反应，导致胶结物被破坏 掉或者溶解掉，岩石强度降低，造成出砂。
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3.1 出砂机理及预测
五、出砂预测方法
❖ 1、现场观测法 ❖ 2、经验分析法 ❖ 3、应力分析法
岩心观察 DST测试
临井状态 岩石胶结物 声波时差法 地层孔隙度法 组合模量法 出砂指数法
tc
1 VC
tc 295 s / m
30%
30% 20% 20%
Ec
9.94 108 r
t
2 c
7
3.1 出砂机理及预测
四、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。
B K 4G 3
Ec 2.0 10 4 MPa
2.0 10 4 Ec 1.5 10 4 MPa
Ec 1.5 10 4 MPa B 2 104 MPa 2 104 B 1.4 104 MPa B 1.4 104 MPa
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3.1 出砂机理及预测
六、地层砂的粒径分析
一般用粒径和不同粒径砂粒的百分含量表示砂粒尺寸及其分布特征。 粒径测量方法：筛析法、沉降法、观测法。 筛析法：将由粗到细的一套筛子叠放并固定在振动筛分机上，对已破碎 的砂岩颗粒进行筛析，测量每一种孔径的筛面上剩余砂粒（筛余）的重量， 即可得到颗粒粒径的质量分布。 地层砂粒筛析图：砂粒直径与累计质量的曲线图。 如：D50表示累计百分比占总砂粒质量50%的砂粒直径。 D50=0.34mm表示0.34mm直径以上的砂粒占总砂粒的50%。 累积曲线越陡，粒度组成越均匀；曲线越平缓，粒度越不均匀。
G、其它优质复合防砂管
保护罩和多层滤网。防砂范围广，强度高、抗冲蚀能力强。
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3.2 防砂方法与技术 1、机械防砂
机械防砂管柱结构
衬管悬挂器：防砂管柱悬挂在套管，封隔 油套环空，使带砂流体只能 通过防砂衬管滤砂套；丢开 上部工作油管，便于检泵、 热洗清蜡等。
丢
手：丢开上部工作油管，便于检
泵、热洗清蜡等。（丢手在
第3章 出砂机理及防砂
本章内容
❖ 3.1 出砂机理及预测 ❖ 3.2 防砂方法与技术 ❖ 3.3 防砂方法优选
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3.1 出砂机理及预测
❖ 油气层岩石在井下未开采时处于稳定状态，地层被钻开后井 壁岩石的应力状况发生变化。在采出地层岩石中的流体后， 岩石既要承受其它岩石的作用力，又要承受流体的作用力， 在力的作用下强度弱的岩石可能会破碎，形成出砂。
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3.2 防砂方法与技术
油井防砂方法有以下几种：
❖ 1、机械防砂法 仅下机械防砂管柱的方法
防砂管柱砾石充填的方法
❖ 2、化学防砂法 人工胶结地层法
人工井壁法
向地层挤入树脂砂浆液、乳
❖ 3、焦化防砂法
向化地，层形通成化干入具水灰热有泥砂能胶、等，结预使力涂原的层油薄砾在胶石砂结、粒层水表带面焦
❖ 4、复合防砂法
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3.2 防砂方法与技术 1、机械防砂
B、绕丝筛管
单层绕丝筛管 多层绕丝筛管 缝宽>=0.15mm， 最小可到0.08mm
C、双层预充填砾石绕丝筛管防砂
内外绕丝筛管、砾石、中心管；
砾石不会被带走，比单层绕丝筛管效 果好，寿命长。
固定销钉
D、金属棉滤砂管防砂
滤砂网
带孔基管、金属棉、保护管；
基管
依靠致密不规则截面的金属丝网防砂；
❖ 出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井底附近地层 破坏，导致剥落的地层砂随地层流体进入井筒，而对油气井 生产造成不利因素的现象。
❖ 防止油气井出砂称为防砂。
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3.1 出砂机理及预测
一、出砂类型
1、游离砂析出 未胶结的砂粒，随油气流带出岩石进入井筒。加强排液，不 必采取防砂措施。
2、弱胶结砂岩层的出砂 疏松岩石，当流体拖曳力超过砂粒联结强度时，形成出砂。 随流体流量增加而变大，随采液时间延长而加剧。
适用于稠油热采和有细粒砂的场合。
中心管
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3.2 防砂方法与技术 1、机械防砂
E、陶瓷滤砂管
外管、陶瓷管、密封；
陶粒为防砂材料，抗折、抗压性
基管
内保护层
扩散层
过滤层
能高，能耐土酸、盐酸、高矿化
度水的腐蚀。
F、多孔冶金粉末滤砂管
由铁粉、铜粉等烧结成多孔材料筛网，焊接在衬管上。 厚度小，防砂效果好，可以阻挡0.06mm及更细的粉砂或黏土。
油层
衬管悬挂器上）
安全 接 头：悬挂器与衬管之间，打捞衬
管时，先将安全接头倒开，
3、砂岩骨架破碎出砂 胶结强度较高的砂岩层，生产初期无出砂，中后期出砂，一 般为骨架砂。
游离砂有利于疏通孔隙喉道，提高产能。防砂防的是后两种。
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3.1 出砂机理及预测
二、影响地层出砂的因素
1、地质因素 2、开采因素 3、完井因素
自然因素
构造应力的影响 颗粒胶结性质 流体性质
地层压降及生产压差对出砂的影响
机械防砂法 + 化学防砂法
❖ 5、其他防砂法 自然砂拱防砂
合理生产制度
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3.2 防砂方法与技术 1、机械防砂
（1）滤砂器防砂
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。
A、割缝衬管
平行于轴线的（L=50-300mm） 缝长 垂直于轴线的(L=20-50mm) 缝宽：<=2D10 能加工的缝隙宽度最小为0.6mm。 工艺简单，成本低，产能高；防砂能力有 限，衬管容易堵塞、腐蚀，适用于中粗砂 岩高产能储层。