常用防砂工艺讲座..

开采因素
地层压降及生产压差
压降过大使岩石颗粒的负荷加大，造成岩石的剪切 破坏，导致地层大量出砂； 当油藏压力低于原油饱和压力后，将出现层内脱气， 形成油气两相流，使地层对油相的相渗透率显著下降。 此时，脱气还使原油粘度提高，两方面综合作用便增加 了油流阻力（严重时会产生气顶），欲保持产量不变， 必须提高生产压差，导致出砂情况更加恶化； 油层压力的下降总是伴随边、底水（或注入水）的 侵入，从而在层内出现油（气）、水多相流，同样使油 相渗透率急剧下降，不得不放大生产压差来维持产量， 势必产生出砂加剧的后果。
颗粒胶结性质
从岩石力学角度分析，地层的胶结性质直接影响了岩 石颗粒固有的剪切强度，低的地层强度是造成地层出砂 的主要内在因素。 高岭石在地层的构造中多以自由状态存在，易于运 移，是地层中自由颗粒的主要组成成分，因此，地层的 这一特点应在认识出砂规律和进行防砂中高度重视。
地质因素
流体性质
岩石的固结力还包括地层流体与颗粒之间的毛细管作用力。 若含油饱和度越高，则胶结较好；若含油饱和度低，则胶结 程度下降。 当然原油粘度也对胶结强度产生影响，稠油的毛细管作用力 小于稀油。 毛细管作用力大小还受颗粒表面润湿性的影响。强亲水，则 易与水牢固结合，内聚力就增加。 原油性质较差，在生产中，施加在岩石颗粒表面上的拖曳力 大，易造成出砂。
完井因素
射孔孔道填充物对出砂的影响
弹孔尺寸对油流阻力会产生巨大的影响。弹孔压降可以用下式表达
△P= B
LQ Q C L ( ) 2 KA A
弹孔流动阻力与弹孔尺寸及孔内充填物的渗透率有密切 关系：弹孔内充填物渗透率是决定弹孔压降的关键因素， 若其渗透率高，压降就小（阻力小），若弹孔畅通无阻 （K=∞）则阻力最小，若其渗透率低则弹孔压降大， 甚至完全堵塞（K→0）。
开采因素
含水上升及注入水
含水上升使地层颗粒间原始的毛细管力下降，导致地层 强度降低； 由于胶结物被水溶解，特别是一些粘土矿物，如蒙脱石 等，遇水膨胀、分散，大大降低了地层的强度； 注水对地层的冲刷作用会导致地层强度降低。
开采因素
地层伤害
主要伤害类型包括：
弹孔及地层孔喉堵塞（固相颗粒堵塞）
粘土伤害（粘土膨胀、分散和运移） 产生二次沉淀和原油乳化伤害
构造应力
由于在断层附近或构造部位，原构造应力很大，已经 局部破坏了原有的内部骨架（已产生局部天然节理和微裂 隙），故岩石固有剪切强度更低。换言之，这些部位是地 层强度最弱的部位，也是最易出砂的部位和出砂最严重的 地区。断层附近或构造顶部区域是出砂最剧烈的区域，而 远离断层和构造低部区域出砂程度相对缓和，在胜利、中 原及其他油田发现相似的规律。因此，在防砂治砂过程中， 对这个区域要加倍重视，采用全面合理的防范措施。
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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。
颗粒胶结性质
开采因素
流速
对于疏松砂岩易出砂的地层，常常存在速敏问 题，当油层内流体流速低于临界流速时，尽管也会 生产微粒的运移，但它们会在弹孔入口处自然形成 “砂拱”，可以进一步阻止出砂。但是随流速的增 加，砂拱尺寸不断增大，稳定程度降低（砂拱越小 越稳定），当流体流速等于临界流速时，砂拱平衡 完全被破坏，无法再形成新的砂拱，砂粒可以自由 流入井筒，开始出砂。如流速进一步增加，其带来 的后果只能是加剧出砂。根据实验研究，在一定流 速范围内，出砂量随流速线性增加。
射孔孔道填充物对出砂的影响
对疏松易出砂地层了解这一点十分重要。地层经过 射孔后，由于枪弹碎片、碎屑、地层微粒总不可能完全 从弹孔中清除，对弹孔总有局部堵塞，会增加流动阻力。 而且弹孔压降是生产压差的最主要的组成部分（约占 80%），因而采取有效措施来消除弹孔堵塞是十分必要 的，如弹孔清洗工艺、反冲洗工艺、负压射孔工艺等， 只有弹孔畅通，才有利于减缓出砂（假如油井不采取防 砂措施的话）。如果采取防砂措施，疏通弹孔同样重要， 可以向地层内挤入渗透率极高的充填材料——砾石，保 证畅通的流道。
C
B2
B1
A
地层
套管
炮眼 岩石重塑区
炮眼周围地层受损情况
出砂机理
剪切破坏机理 拉伸破坏机理 微粒运移
与压力有关 与流速有关
三、油井出砂的原因
影响地层出砂的因素：
地质因素
开采因素
由地层和油藏性质决定
指生产条件改变
完井因素
地质因素
构造应力
在疏松砂岩地层中只要完成钻井，则在井壁 附近总是存在一个塑性变形地带，塑性带的稳定 条件是： σ1-ρ0=2S0tanβ （1） β =α /2+π /4 （2）
开采因素
其他因素
原油的粘度变化 岩石表面润湿性变化 油层激动
开采因素
蒸汽吞吐开采
蒸汽开采对岩石破坏作用主要表现在以下几方面： 蒸汽的冲刷作用对岩石产生了巨大的、持续的拉伸 破坏。气体有着高的线流速度，对岩石颗粒的拉伸破 坏作用高于液体。 注蒸汽时的高压差对岩石破坏造成了剪切破坏，使 岩石发生形变，这种破坏范围应局限在井周围。蒸汽 对岩石颗粒产生溶蚀作用，降低了岩石的胶结强度。 蒸汽中的水溶解了岩石颗粒的胶结物，降低了地层的 毛细管力。
常用防砂工艺技术
清河工艺研究所
一、油气井出砂的危害
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、出砂机理
地层砂分类
骨架砂：一般为大颗粒地砂砾，主要成分为 石英和长石等
填隙物：是环绕在骨架砂周围的微细颗粒， 主要成分为粘土矿物和微粒。
出砂机理
塑性损害区 压碎区 （组构改变联结破坏） 水泥环 应力改变 （组构受损较少）
钙质胶结为主的砂岩较致密，地层强度高；而以泥 质胶结的砂岩较疏松，强度较低（此外泥质胶结物 性能不稳定，易受外界条件干扰而破坏胶结）。
胶结方式中以孔隙式胶结性能最好，其它如孔隙—接触 式、接触式的胶结强度较低。 颗粒的大小、形状及分选性也影响胶结强度，细的 分选差而带有菱角的颗粒其胶结较好，反之粗颗粒分 选好的圆颗粒则表现为弱胶结。