采油课件：第8章复杂条件下的开采技术

优点
耐腐蚀； 工作寿命长； 筛缝外窄内宽，具有一定的
“自洁”作用；
缝隙最小可达0.1mm，在制造
工艺上能达到防砂的各种缝隙 要求；
连续绕丝形成连续缝隙、流
通面积大，施工中不宜堵塞， 作业成功率高。
绕丝筛管剖面
绕丝筛管与割缝衬管的比较
• 绕丝筛管特点：耐腐蚀、工作寿命长、外窄内宽的筛缝具 有一定的“自洁”作用、连续绕丝形成连续缝隙、流通面 积大、在制造工艺上能达到防砂的各种缝隙要求。其缺点 是造价高，通常为割缝衬管的23倍。
当其它条件相同时，油层的渗透率越高，其胶结强度越低，
油层越容易出砂。
渗透率 10-3μm2
<100 100～500 >500
胶
出砂井
0
10
42
结 强
占总出砂井 数比例％
0
19.2 80.8
度
老君庙油田L层统计资料
渗透率
2.开采因素
⑴固井质量 由于固井质量差，使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘在一 起，在生产中形成高低压层的串通，使井壁岩石不断受到冲 刷，粘土夹层膨胀，岩石胶结遭到破坏，导致油井出砂。
(1)下入防砂管柱挡砂
用油管连接防砂管柱直接下入井内正对出砂层段，阻止地 层砂进入井筒。
如割缝衬管、绕丝筛管、胶结滤砂管、双层或多层筛管 等。这类方法工艺简单，具有一定的防砂效果，但由于 防砂管柱的缝隙或孔隙易被油层细砂所堵塞，一般效果 差、寿命短；
①割缝衬管 允许一定大小的、能被原油携带到地面的细小砂粒通过， 而把较大的砂粒阻挡在衬管外面，大砂粒在衬管外形成砂 桥，达到防砂目的。
（二）油层出砂原因
油层出砂因素可以归结为：地质因素和开采因素，其中 地质因素是内因，开采因素是外因。
1.地质因素
⑴ 应力状态
井筒附近地层所受的应力主要包括岩石垂向应力、水平 应力、构造应力、孔隙压力、钻井产生的井筒应变和产出 液对地层的拖曳力等。
钻井前砂岩油层处于应力平衡状态。 钻开油层后，造成井壁附近岩石的应力集中,井壁附近岩 石容易变形和破坏。
⑵射孔密度 如果射孔密度过大，有可能使套管破裂和砂岩油层结构遭 到破坏，引起油井出砂。
⑶油井工作制度
流体渗流而产生的对油层岩石的冲刷力和对颗粒的拖曳力 是疏松油层出砂的重要原因。
油、水井工作制度的突然变化（压力梯度），使得油层岩 石受力状况发生变化，也容易引起油层出砂。
⑷其它因素 ●油层含水后部分胶结物被溶解使得岩石胶结强度降低；
2.拉伸破坏机理
开采时，井筒周围压力梯度及流体的摩擦携带（拖曳力）
作用下，岩石承受拉伸应力。当此力超过岩石的抗拉强度 时，岩石发生拉伸剥离破坏。
生产压差过大、突然建立生产压差Байду номын сангаас开采速度过高，
会加剧岩石拉伸破坏。
一般来说，地层剪切破 坏引发地层突发性大量 出砂，而拉伸破坏引起 地层细砂长流。
径向流动产生孔穴壁的拉伸破坏
⑵岩石的胶结状态
胶结物类型：硅质、铁质胶结强度最大，碳酸盐次之， 粘土最差。
胶结物含量：同一类胶结物，胶结物含量越大，胶结强 度越大。
胶结类型：基底胶结强度最大，胶结物含量最多，孔隙 胶结次之，接触胶结最差。
出砂油层岩石 以接触胶结、 孔隙-接触式 胶结为主。
a为基底胶结
b为接触胶结
c为孔隙胶结
⑶渗透率的影响
(3)对胶结疏松的油层，酸化、压裂等措施要求慎重。
(4)正确选择完井方法和改善完井工艺。
(二)采取合理的防砂工艺方法
机械防砂
化学防砂 焦化防砂 其它
衬管、筛管、滤砂管等防砂 砾石充填防砂 人工胶结砂层 人工井壁 其它化学防砂法 注热空气固砂 短期火烧油层固砂 降低流速 增大油层径向应力 压裂防砂
1.机械防砂
④ 出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。
一、油层出砂机理及出砂原因
（一）油层出砂机理
1.剪切破坏机理
井筒及射孔孔眼附近岩石受切向应力σθ（压应力）与径 向应力σr差过大，造成岩石的剪切破坏，离井筒或射孔 孔眼的距离不同，产生破坏的程度也不同。
r
炮眼周围地层受损情况
井壁附近地层中过高的压 应力导致井筒附近剪切破 坏，流体的高速运动、地 层压力的衰减和含水量的 增加，会加重油气井的出 砂过程度。
第八章 复杂条件下的开采技术
主要内容
防砂与清砂 防蜡与清蜡 油井堵水 稠油与高凝油开采技术 低渗透油田开发技术 井底处理新技术简介
第一节 防砂与清砂
油层出砂是由于井底附近地带的岩石结构被破坏，储层 中松散砂粒随产出液流向井底的现象。
① 砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产；
出 砂 ② 出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡； 危 ③ 冲砂检泵、地面清罐等维修工作量巨增； 害
●油层压力降低，增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用，扰 乱了颗粒间的胶结； ●不适当的措施，降低了油层岩石胶结强度，使得油层变得 疏松而出砂。
二、防砂方法
(一)制定合理的开采措施
(1)制定合理的油井工作制度：通过生产试验使所确定的 生产压差不会造成油井大量出砂(控制生产压差)。对于受 生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要 的防砂措施之后提高生产压差。 (2)加强出砂层油水井的管理：开、关操作要求平稳；对 易出砂的油井应避免强烈抽汲等诱流措施。
• 割缝衬管特点：耐腐蚀差，缝隙尺寸易受腐蚀而增大使防 砂有效期短，成本低。缝隙尺寸决定于铣刀的宽度和强度， 0.30mm以下的割缝宽度加工困难，因而割缝衬管适用于中 粗油层砂。
③滤砂管防砂
双层预充填绕丝筛管
在地面预先将符合油层特性要求的预涂层砾石填入内外管之 间，在一定条件下使其固结，形成预涂层砾石双层筛管。将 筛管下入井内，对准油层，起到挡砂作用。
适应条件： 不分采； 粒度中值为0.08mm以上的中粗 砂岩地层； 常规套管完成的垂直井、斜井、 定向井和水平井； 产出液粘度低于2000mPa.s。
衬管外自然分选形成“砂桥”示意图 1-油层；2-砂桥；3-缝眼；4-井筒
缝眼形状：剖面呈梯形，衬管内表面为梯形大的底边。 缝口宽度：梯形小底边的宽度不大于砂粒直径的两倍。
e≤2D10 平行割缝衬管的缝眼长度取L=50～300mm，垂直割缝衬管 取L=20～50mm，
割缝缝眼形状
②绕丝筛管
绕丝为不锈钢丝，绕丝（截 面为三角形）和纵筋的交叉 点用电焊焊在一起，两端切 平，焊上节箍，筛管套在带 孔的中心管上，且两端焊在 中心管上。