I压裂充填防砂技术与应用现状
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。
压裂防砂技术中存在的问题与对策
压裂防砂技术中存在的问题与对策摘要:受我国油田开采现状和油藏现阶段特性决定，压裂技术已成为我国油田增加油藏新缝，提高油藏渗透能力的主要办法。
压裂对油田近净地带的污染、赌塞有良好的缓解作用，但压裂作业也具有一定的弊端。
其中最为普遍的问题是油井压后出砂的问题。
压裂防砂技术应运而生。
本文着重分析了我国现有压裂防砂技术中存在的问题，并分析问题出现的原因提出改进策略。
为我国油田压裂防砂研究提供借鉴关键字：压裂工程；防砂作业；问题与对策分析随着压裂工程作业的不断普及，压裂后油井出砂问题日益凸显，对我国油田的工艺技术带了许多问题与麻烦，油井在压裂后吐砂现象，带来的直接弊端是加速对应设备的腐蚀，缩短了设备的使用寿命加大了开采成本，降低企业效益。
严重时甚至会直接导致设别损坏。
同时如果压裂井是处于开采中后期阶段的油井，吐砂现象会更为严重。
对压裂防砂工艺的研究和完善对未来科学有效的防砂有重要意义。
一、压裂防砂技术常见问题1.技术设备问题在压裂防砂工程的全过程中，技术设备是影响压裂防砂结果的重要因素之一，压裂纺纱工程采用的技术以及设备的先进程度、匹配程度以及是否存在故障与问题对压力防砂工程结果和质量有着直接影响。
一旦在施工中因技术和设备的相关原因产生了测量或施工的误差，会直接导致资源、人员的浪费也增加了为压裂防砂工程带来的风险和隐患。
2.技术施工问题压裂防砂工程质量与工程实际施工队伍的操作技术也有着较大联系，施工队伍的操作能力，对技术计划和施工计划的执行能力以及管理者的监管力度都对工程完成质量有较大影响。
诸如井眼清洁工作不到位、轨迹控制不到位等等操作问题对会让压裂防砂的施工效果大打折扣。
严重则会给开采工作带来较大影响。
3.轨迹控制问题轨迹控制是压裂防砂工程施工部门核心内容，轨迹控制工作的完成质量和精度对工程施工结果质量的影响不言而喻。
优秀的轨迹控制施工操作可以不仅可以提升压裂防砂工程施工质量也对工程的施工的安全性和稳定性提供了保障。
压裂充填防砂技术在雁木西油田的研究与应用
中外企业家2011年第10期（下）总第383期科技之窗·Technology Windows雁木西油田为层状砂岩油藏，储层岩性以细砂岩为主，胶结疏松；应用临界生产压差等方法预测出砂临界生产压差为3.2MPa ，临界产量为5.6m3/d ，而根据2008年12月份油藏测试资料统计，实际生产压差为7.8MPa ，产量为26.2m3/d ，所以油田出砂是必然的，且随着含水上升和高渗透层注入水的突破，出砂进一步加剧。
现有防砂技术（丢手防砂管、悬挂防砂管、防砂泵、尾追涂覆砂压裂防砂、高压充填防砂）已不能满足油藏提液采油需要，且出砂已严重影响到油田的正常生产（造成套变井17口，报废井5口，套损率30.3％；2008年年维护作业工作量达1.4井次/井，综合开井时率低于83%，部分井成为长停井）。
因次，提出了“压裂充填防砂”的技术思路，即综合利用压裂的高导流能力及防砂管的高挡砂强度，既解决高压充填防砂造成的近井地带伤害及无法控制远井地带出砂又解决尾追涂覆砂压裂防砂返吐的问题，并提高储层剖面动用程度，提高采收率。
1全程加砂压裂技术针对雁木西油田水敏性强（胶结物能全部被水溶解），提出了全程加砂压裂技术，即在裂缝刚开始形成、压力基本稳定后即开始加砂（前置液用量一般为1~1.5个井筒容积），该技术实施目的：一是减少外来流体对地层的伤害；二是更易实现端部脱砂形成宽短导流裂缝；三是能实现多裂缝[1]，提高剖面动用程度。
2材料优选2.1支撑剂优选根据前期压降测试分析闭合压力为16.37MPa ，结合闭合压力与支撑剂导流能力和雁木西油田地层砂筛析结果（见表1）以及防砂用支撑剂选择基本方法（Sauicer 防砂粒径选择方法），优选20/40目石英砂为防砂支撑剂。
2.2液体优选根据地层物性特点，结合岩心伤害评价分析（见表2），同时满足端部脱砂要求，优选出防砂用液体为低粘度清洁压裂液（40~60mPa ·s ）或低聚物压裂液基液（40~60mPa ·s ）。
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 。
浅析油井压裂防砂工艺技术原理及应用
油井开采工艺离不开信息化、智能化、机械化技术的应用。
受机械使用寿命、生产时间的影响，可能会加剧套管破损现象，进而为防砂工艺技术提供了更多的难度。
由此可见，需解决油井开采技术中气井出砂、细粉砂井的问题，有利于避免油井出砂而造成的负面影响。
另外，需采用该工艺改善油井的渗透率，这对于提高油井工艺开采效率是有利的。
一、压裂防砂工艺技术原理1.工艺技术概况。
压裂防砂工艺技术是使用树脂涂层涂抹石英砂，使材料表面有一层保护膜，有利于提高油井的导流功能。
工艺进行中，需及时注入高性能的树脂砂，确保井口裂缝处或亏空段有支撑剂作用，能改善该部位的核心功能。
当支撑剂注入需要管控的裂缝部位时，需提高中央部位的温度参数，致使树脂层发生作用。
通过让保护层实现软化，引导其发生固化聚合反应，确保砂砾可以和保护层更紧实的粘合在一起，有利于防治井口出砂的现象，也能实践油层的改造作用。
通过该方式的优化，能提高油田井口的使用年限，且效果比之前更好。
2.压裂防砂工艺应用原理。
该工艺的出砂原理是基于拉伸、剪切、粘结的过程，实现压裂防砂的目标，也能防治孔隙坍塌的情况。
首先，剪切破坏会导致地层岩石的输送效率，需利用拖曳作用引导岩石颗粒落至指定区域，使指定区域能够在压裂防砂的作用中实现造缝控制，确保流入该区域的液体由单一的方向变成双线性。
其次，单一方向流向大多为径向流状，而此时石油会渗透至井底处，会导致井口、井底部分的压力不断提升，以此形成一个陡峭的压力带，当石油越靠近井壁时，压力也会随之提升。
导致这一情况的原因是由于压力的分布，使压力区域底部的和底边边缘的压差始终在一定范围内，也能控制压差在集中区域地带。
当低端压力不稳定时，可能会引发砂块性能不稳定，导致流体会呈现双线性流状态。
此时需使用这一情况改变压力梯度，控制其压力梯度会随着应力而发货所能改变，使油泄流至地层底部，增大了地底的阻力。
若产生较大部分的裂缝时，会提升井底原油的渗流面积，引发锈蚀情况，降低了流体对地层颗粒的冲击速度。
压裂封口防砂技术调研报告
压裂封口防砂技术调研压裂气井在返排过程中和生产过程中，有两种情况可能导致出砂：裂缝还未完全闭合或裂缝中只部分填充了支撑剂，还留有部分流动的余地。
如果有部分支撑剂未能被裂缝壁夹住, 还自由地悬浮着。
液体的回流可能将这些支撑剂带回井筒。
如果液体还维持有足够的黏度，裂缝还未闭合时就开始返排，就可能出砂。
从压裂角度出砂分析：（1）煤层的杨氏模量较常规砂岩小，易形成较宽的水力裂缝，而煤层的闭合压力一般较低，这些特性造成煤层压后支撑剂回流严重（2）关井时间过短，未破胶的高粘度液体，易携支撑剂返排。
为了加速返排，通常采用液氮拌注增能压裂、泡沫压裂液作业，提高压后返排速度，但此类方法增加了流体动能，使得支撑剂容易返吐，一定程度上限制了返排速度的进一步提高。
同时破坏了压裂施工原有的人工裂缝的铺砂剖面。
针对上述问题对大粒径、纤维、覆膜砂尾追技术进行了调研。
1. 大粒径尾追压裂技术1.1 定义在一次压裂施工中按一定次序添加多种尺度的支撑剂, 分别利用不同尺度支撑剂的各自特性, 在裂缝端部或空间狭窄的区域添加小粒径支撑剂, 在缝口或造缝质量良好的区域添加大粒径支撑剂, 保障施工成功、防止支撑剂返吐、提高裂缝质量, 使裂缝导流能力达到最佳。
1.2 作用原理（借鉴压裂防砂原理）流体对颗粒的冲刷与携带能力主要取决于其流速，流速越大，对地层的冲刷作用越厉害，出砂就越严重。
大粒径支撑剂的支撑孔隙要高于小粒径支撑剂的支撑孔隙，使井筒附近流体流速降低，从而降低了对小颗粒的冲刷和携带作用，大大减轻出砂程度。
1.3 支撑剂分类1.4 施工难点由于一般采用低黏压裂液，沉砂剖面上的动态平衡高度较小，上边的流速快。
因此，常规尾追大粒径支撑剂的方法很难在近井筒处实现(见下图)。
此时应该采用变排量方法，降低沉砂高度，增大砂堤上的过流端呵高度，才能使后续加入的大粒径支撑剂按预期那样堆积在征井筒处。
2. 尾追纤维压裂防砂技术2.1 纤维压裂工艺定义将拌有纤维的携砂液注入裂缝后，通过纤维缠绕来包裹支撑剂颗粒，压裂施工结束而裂缝闭合时,裂缝中的支撑剂因承受侧限压力，颗粒间以接触的形式相互作用而达到力学平衡，从而达到防砂的工艺。
油井作业压裂酸化及防砂堵水技术探析
油井作业压裂酸化及防砂堵水技术探析随着石油勘探和开采的不断深入，油井作业压裂酸化及防砂堵水技术成为了提高油田产能和延长油井寿命的重要手段。
本文将对油井作业压裂酸化及防砂堵水技术进行深入探析，探讨其原理、方法以及应用效果。
一、油井作业压裂酸化技术1.1 压裂技术原理压裂技术是通过在油井井筒中注入高压液体，使岩石裂缝扩展，并在裂缝中压入固体颗粒，从而增加岩石渗透性，提高产能。
压裂液一般由水、沙、化学添加剂组成，通过高压泵将压裂液注入井下，形成岩石裂缝。
酸化技术是通过在油井中注入酸液，溶解岩石中的碳酸盐、硫化物和铁化合物，从而扩大孔隙和裂缝，提高油井产能。
酸化液一般由盐酸、硫酸等酸性物质组成，通过高压泵将酸化液注入井下，对井筒进行酸化处理。
1.3 应用效果压裂酸化技术在油井作业中应用广泛，可以明显改善井下渗流条件，提高油井产能。
压裂酸化技术也存在一定的风险，操作不当可能导致井下井身损坏、堵塞等问题，因此需要进行严格的操作和监测。
二、防砂堵水技术2.1 防砂原理油井开发过程中，常常会遇到油层中含有砂粒的情况，这些砂粒会随着油水一起被抽上来，给油井和管道系统带来损坏。
需要采取防止砂粒进入油井的措施，一般采用筛管、注浆、注树等技术。
油井产量过大或者油田地质条件较差时，容易出现堵水现象，即井口涌入大量水分。
堵水的方法一般有注水、起动水泵、深度水抽取等。
防砂堵水技术可以有效保护油井和管道系统，延长井下设备寿命，提高采油效率。
由于油田地质条件的多样性，防砂堵水技术需要结合具体情况进行应用，因此需要有经验丰富的工程师进行设计和施工。
三、压裂酸化及防砂堵水技术的发展趋势3.1 技术集成未来，压裂酸化及防砂堵水技术将朝着集成方向发展，即将压裂、酸化、防砂堵水等多种技术集成在一起，形成一套综合的油井作业技术。
3.2 自动化控制随着自动化技术的发展，未来的油井作业将更加注重自动化控制，实现对油井作业过程的实时监测和控制，提高作业的精准性和安全性。
压裂防砂技术进展及存在问题
几何计算方法。模拟方法的共同点是采用幂律流体 在孔隙介质中的流动模型来描述压裂液向地层中的 滤失，采用二维裂缝延伸模型模拟端部脱砂前裂缝 几何尺寸和缝中压力的变化，采用物质平衡原理模 拟裂缝膨胀与充填阶段的裂缝几何尺寸变化。在裂 缝膨胀阶段，裂缝体积的变化等于注入体积减去滤 失体积。在稳定充填阶段，注人体积等于滤失体积。 在裂缝闭合阶段，裂缝体积的变化量等于滤失量。 不同之处在于裂缝延伸阶段的裂缝模型。 ２０世纪９０年代，中外关于压裂充填的研究和 应用进入了快速发展的阶段。现场上主要在压裂防 砂完井等领域取得了较好的实验效果，而且经典的 压裂理论中的裂缝扩展模型己经从二维扩展到了三 维模型。Ｙｅｗ等一ｊ采用全三维裂缝模型研究了不同 滤失模型对裂缝传播的影响。尽管可以应用复杂的 全三维模型进行裂缝扩展研究，但至今仍难以对其 精确描述。近来研究都强调这种扩展在足够硬岩层 中的随机特性。对于软地层裂缝扩展物理过程没有 尝试着进行描述，但预计包括能量流散的增加和更 严重的端部效应。另外，由于低模数的存在，预测静 压力趋势的缺陷会导致实际预测处理方法的巨大差 异。最终，经典模型可能不能反映裂缝扩展过程的 重要特征。郭建春等‘。０一¨在总结分析压裂充填工 艺技术的增产机理、选井选层原则和技术要求的基 础上，提出了室内模拟评价压裂充填工艺的三维裂 缝延伸模型。邓金根等‘孔针对疏松砂岩压裂裂缝 启裂及延伸规律进行了数值模拟计算，并重点对地 应力、储层强度、射孑Ｌ方式对裂缝扩展延伸的影响规 律进行了分析计算；并认为用螺旋射孔方式完井在 疏松砂岩储层中难以获得大而平整的裂缝，防砂效 果不理想，定向射孑Ｌ可得到较为理想的人工裂缝。
万 方数据
・１０６・
油气地质与采收率
２００８年７月
Ｙｏｎｇ
Ｆａｎ等。卜８‘提出了压裂充填时不同阶段的裂缝
压裂充填防砂工艺技术
731 概述对于中高渗透松散砂岩储层，非常规压裂技术结合机械防砂技术，实现了改善油井产量，稳定地层砂的特殊改造过程。
在施工过程中，通过压裂可以形成高导电性裂缝，可以提高地层的渗透性，从而消除地层污染，达到提高产量的目的，同时压裂也会缓解这方面的问题。
2 压裂充填防砂工艺该工艺的特点是高黏度，低温防砂工质，高低变排量结构，支撑带清洗和裂缝扩展，防止松散砂岩储层砂。
压裂充填防砂工艺被认为是完成中高渗透多孔砂岩油藏的首选。
压裂充填防砂工艺研究了松散砂岩储层的一套压裂和填充综合支护技术，指标达到或超过设计指标，可有效提高防砂效率和防砂期，保证防砂效果。
在压裂充填防砂工艺中研究的压裂回填管柱和工具具有单层或多层回填的优点。
同时，支撑工具具有基本功能，例如悬挂、隔离、填充、密封，反洗等。
可以进行填充和回收，填充后可以验证填充和二次填充的质量。
通过优化砾石与地层砂和网状节理的相容性，可以减少防砂砂井中砾石的回填，降低渗透率。
在现场施工中，可以实现爆破压力挤压试验和填充验证试验，并且可以计算高度和填充系数以实现裂纹扩展。
动态显示过程；为优化施工参数并进一步完成二次填砂和后效分析提供科学依据。
压裂防砂是一种结合水力压裂和井筒砾石充填的新型防砂技术。
通过压裂，形成短而宽的高渗透性裂缝，改变井眼附近的渗透模式。
通过砾石充填，建立了有效的防砂屏障，充分发挥了砾石层的压裂效果和防砂效果，达到了增产和防砂的目的。
压裂和防砂后的井产能预测是压裂防砂设计和经济性能预测的基础，根据防砂前的流入性能，通过压裂增产与砾石充填能力的比值计算总生产能量比，建立流入性能预测模型。
将压裂液注入防砂井中。
压裂后，连续注入管道，穿孔，套管和套管充满砾石。
由于压裂和填充操作的输出通常很高，井底附近的流体流速非常高，特别是在砾石充填中，砾石层和环形砾石层的流动阻力不小，砾石层将不可避免地影响生产力。
应严格控制裂缝砂井底部附近的结构。
压裂和防砂对生产率有2个影响：一是压裂引起的高导电率和刺激效应；其次，井筒砾石填料增加了流动阻力，导致产量下降。
压裂防砂技术综合研究与应用
压裂防砂技术的综合研究与应用摘要：在高升油田开采过程中发现，油井出砂具有很大的危害性，轻者可以影响油井的正常生产，重者可以使油井报废。
因此，在开采过程中必须采用有效的防砂措施。
目前对射孔井最常用防砂方法主要是化学固砂和管内井下砾石填充，虽然有比较好的防砂效果，但都有比较低的产量，严重制约了油井的生产，不能从根本上解决油井出砂的问题。
关键词：防砂出砂机理压裂压裂防砂1、油气井出砂的原因从岩石力学角度来说，油层出砂有两个机理:即剪切破坏和拉伸破坏机理。
除了上述两个机理外，还包括微粒运移出砂机理。
（1）剪切破坏机理由于井筒及射孔孔眼附近岩石所受周向应力及径向应力差过大，造成岩石剪切破坏，引起地层出砂。
（2）拉伸破坏机理开采时，在井筒周围应力梯度及流体的摩擦携带作用下，岩石承受拉伸应力.当此应力超过岩石的抗拉强度时，岩石发生拉伸破坏。
（3）微粒运移出砂机理在生产时，生产压差或产量过大，作用在地层颗粒上的拽曳力过大，地层微粒就会移动，进而导致井底周围地层渗透率降低，从而增大流体的拽曳力，并可能诱发固相颗粒的产出。
出砂的危害主要表现在以下几个方面：(1)减产或停止作业(2)地面和井下设备磨蚀(3)套管损坏、油井报废(4)生产时间的损失(5)油气井的经济和技术损失2、压裂防砂的原理压裂防砂的实质就是采用端部脱砂技术使携砂液在裂缝端部脱砂，然后膨胀与充填裂缝，形成短而宽的高导流能力渗流通道。
该技术是在一定缝长的前端形成砂堵，阻止裂缝延伸，获得较宽的裂缝和较高的砂浓度，达到提高导流能力的目的。
具有改造油层与防砂的双重作用，防砂有效期长、效果持久。
3、如何进行压裂填充砂3.1、填充砂种类的选择目前世界上控制支撑剂返排技术中最成熟、应用也最广泛的树脂涂敷砂封口技术。
树脂涂敷砂是在压裂砂颗粒表面涂敷一层薄而有一定韧性的树脂层，该涂层可以将原支撑剂改变为有一定面积的接触。
当该支撑剂进入裂缝后，由于温度影响，树脂层首先软化，然后在固化剂的作用下发生聚合反应而固化。
压裂充填完井防砂和增产机理研究的开题报告
压裂充填完井防砂和增产机理研究的开题报告一、课题背景和研究意义随着石油工业的不断发展，井下沉积物、岩层力学性质等因素的影响越来越重要，压裂充填完井技术在油气开采中得到广泛的应用。
通过压裂充填可以实现井下岩层的加压与扰动，改变沉积岩石中原本固有的性质，达到防砂、防塌及增产等目的。
然而，在实际应用过程中，压裂充填完井技术有其自身的局限性和不足之处，需要进一步深入研究。
本文旨在探讨压裂充填完井技术的机理及其应用现状，重点研究其防砂和增产机理，为提高油气开采效率和减少生产成本提供科学的理论支持。
二、研究内容和技术路线（一）研究内容1. 压裂充填完井技术的原理和发展历程2. 压裂充填完井技术在油气开采中的应用现状3. 压裂充填完井技术的防砂机理研究4. 压裂充填完井技术的增产机理研究（二）技术路线1. 文献综述和资料收集，梳理压裂充填完井技术的理论和应用现状。
2. 野外考察和样品采集，获取不同油藏的数据，进行可视化模拟实验。
3. 模拟实验和室内试验，重点研究并验证压裂充填完井技术的防砂和增产机理。
4. 结果分析和综合评价，优化压裂充填完井技术，并提出科学的建议。
三、研究计划和预期成果（一）研究计划1. 第一年完成文献综述和资料收集，并制定研究方案。
2. 第二年野外考察和样品采集，进行可视化模拟实验。
3. 第三年模拟实验和室内试验，重点研究并验证压裂充填完井技术的防砂和增产机理。
4. 第四年结果分析和综合评价，优化压裂充填完井技术，并提出科学的建议。
（二）预期成果1. 系统梳理压裂充填完井技术的理论和应用现状，并提出优化建议。
2. 研究并建立压裂充填完井技术的防砂机理模型和增产模型。
3. 验证防砂和增产模型的可靠性和有效性，实现增产和降低成本的目标。
4. 提出压裂充填完井技术的未来发展方向和应用前景，为油气勘探开发提供科技支持。
四、研究团队和预算（一）研究团队由石油学专业博士生、教授和研究人员组成，总人数为10人。
压裂充填防砂工艺技术
成 果 推 介石油科技论坛 ２００８年第３期疏松砂岩油藏在大港、胜利、辽河等油田十分发育。
在已开发的油田中，疏松砂岩油藏约占三分之二以上。
２０世纪６０年代以来，这些油田均着力进行各类防砂方法的研究，无论是机械防砂，或是化学防砂，在一定时期内都能控制地层出砂，但总是以牺牲油（气）井部分产能为代价。
有些工艺实施后，产量下降幅度甚至高达７０％～８０％，这对高速开发油气田十分不利。
大港油田集团有限责任公司为了提高这类油田的开发效果，组织钻采工艺研究院研究开发了疏松砂岩油藏压裂防砂软件、现场施工实时监测系统以及充填工具、压裂工作液、砾石与筛管等工艺技术，形成了综合配套的压裂充填防砂工艺技术系列。
本工艺针对中、高渗透率疏松砂岩油藏，利用非常规压裂技术，结合机械防砂工艺，达到提高油井产量及稳定地层砂的特殊改造工艺。
在本工艺实施过程中，通过压裂能建立高导流裂缝，提高地层渗流能力，从而解除地层污染，达到增产目的。
同时，压裂也具有一定的减缓地层出砂的作用。
在实施压裂技术的同时，结合机械防砂技术，从而进一步提高防砂效果。
该工艺的技术特点是，通过采用高黏低温防砂工作液，由高到低变排量施工，实现支撑带净化和裂缝增宽，达到防止疏松砂岩油藏出砂增产的目的。
压裂充填防砂工艺技术被认为是一种适合中、高渗透率疏松砂岩油藏的优选防砂完井和增产新技术。
一、 主要技术成果（１）该项目研究一套适合于疏松砂岩油藏的以支撑压裂充填防砂工艺技术带净化和裂缝增宽技术为主体的压裂充填防砂综合配套工艺技术，并在现场实验中证明了该技术是经济可行的，各项指标达到或超过了设计指标，可以有效提高防砂有效率和防砂有效期，确保防砂效果。
（２）该项目研究的压裂充填管柱及工具，具有一趟管柱实现单层或多层充填的优点，同时配套工具具有悬挂、封隔、充填、充填口反复开关、反洗、丢手等基本功能，既能充填，又能循环，可以在充填完成后验证充填质量和进行二次充填，功能完善。
（３）该项目研究完成的三种压裂充填防砂工作液，具有清洁无污、保护油层的特点。
压裂防砂技术进展及存在问题
８ 代 以绕 丝筛 管 砾 石 充 填 为 主 导 的机 械 防 砂 技 Ｏ年 术 迅猛发 展 。由于疏 松砂 岩 油 气 藏 泥 质 含 量高 ， 防 砂后 产 能下 降过 大 ， 以满 足 生 产 需 要 。而 压 裂 技 难 术 作为 常规 增产 增注 措施 虽 已在低 渗透 油气 藏得 到 广 泛应用 ， 直 到 ２ 纪 ９ 但 Ｏ世 Ｏ年 代 ， 松砂 岩油 藏 的 疏
是 限产 的办 法 ，９２年开 始 采 用砾 石 充 填 方法 。 目 １３
前 主要 为机 械 防砂 ， 占防砂 作 业 的 ９ ％ ， ２ 约 ０ 到 Ｏ世
比压裂 液作 业 的设 计 和施 工 ， 设计 基本 思想 是 ： 其 泵 人 大量 的前 置液 ， 在地 层 中形成 一定 宽度 的裂 缝 ， 然 后 直接 泵人 高粘 度 、 高浓度 的携 砂液 ， 支撑剂 在缝 使
划 。这项 计划 虽然 旨在 消 除 井 简 附 近支 撑 剂 空 缺 ，
压裂 模拟 器对 压裂 充填 时 的端部 脱砂 压裂 机理 进行 了实 例模 拟研究 ， 析 了端部 脱砂 的起 始 、 高 控制 分 缝
以及 端部 脱砂 压裂 的失 败原 因等 。
１３ 三维 裂缝 扩展 模型 ．
中一定 时 间 内呈悬 浮 状态 ， 充满 裂缝 各处 ， 形成 具有
一
纪 ８ 代 绕 丝 筛 管 砾 石 充 填 己 发 展 较 为 成 熟 。 ０年
中 国防砂技 术 的发展 虽有 数十 年 的历史 ， 规模 小 、 但
定导 流 能 力 的 裂 缝 。１ ８ ９ ３年 提 出 的超 高砂 比 压
产 型转变 。 目前 ， 压裂 充填 防砂 井数 与 日俱增 ， 施工
井数 已 占各类 防砂 井 总数 的 ５ ％ ， 见 其在 防 砂 领 ０ 可
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。
探析压裂防砂技术存在的问题及对策
探析压裂防砂技术存在的问题及对策作者：刘可心来源：《企业文化》2020年第02期摘要：目前，在我国石油开发过程中广泛应用压裂防砂技术，该技术从根本上优化了石油开采技术，提升了开发效果，具有较好的推广价值。
本文主要对目前压裂防砂技术应用过程中存在的问题进行了分析，并有针对性的提出了有效的解决对策，以期为提高我国压裂防砂技术的质量和水平提供理论依据。
研究表明：目前压裂防砂技术主要存在施工设备问题，施工技术问题和轨迹控制问题等，可以从合理使用压裂防砂技术和设备，做好轨迹定向控制和做好技术监督与处理工作三方面出发，采取多项有效措施，进而保证压裂防砂施工的顺利进行。
关键词：压裂;防砂技术;问题;对策随着我国经济的不断发展，人们对能源的需求量逐年增加，石油资源作为日常生活中不可或缺的能源，发挥着越来越重要的作用。
在油气开采过程中，压裂防砂技术具有非常重要的作用。
压裂防砂通过高压泵使油层近井地带形成微裂缝，并将支撑剂泵入地层，在油层中形成一定厚度范围的滤砂屏障，即人工砂桥，以此实现油井防砂的目的。
油层内原油由原来的向心径向流变成了流向裂缝的水平流，既改善了油层的渗流条件，又降低了油流的携砂能力。
另外，由于高压人工井壁有效弥补了地层亏空，在井筒周围形成了高渗透带，降低了生产压差，可以有效缓解地层出砂，起到了较好的解堵效果，能够增加油井产量。
基于此，笔者结合自身工作经验，主要对压裂防砂技术施工过程中存在的问题进行了分析，并提出了有效的处理对策。
一、压裂防砂技术常见问题分析（一）施工设备问题在压裂防砂施工过程中，施工设备起到了非常重要的作用，但是在实际的施工过程中，经常会出现设备故障问题，从而影响了测量准确性和开采的稳定性。
一旦在测量过程中出现了误差，就很难达到预期的效果，进而会影响压裂防砂技术的整体水平和工作质量，造成了资源浪费，增加了开发成本。
（二）施工技术问题施工技术是决定压裂防砂能否成功的关键因素，如果施工技术不达标，将会导致整个施工过程失败。
研究压裂防砂技术进展及存在问题
研究压裂防砂技术进展及存在问题作者：付宁来源：《中国科技博览》2016年第27期[摘 ;要]近年来，随着我国科学技术水平不断提高，人们对于各种能源的需求量也逐渐增多，尤其是石油能源，作为日常生活中必不可少的能源，在其中发挥了十分重要的作用。
本文针对目前压裂防砂技术常见问题，提出几点有效的解决方法和措施，从而提高我国压裂防砂技术的整体质量和水平。
[关键词]压裂防砂技术 ;石油企业 ;常见问题 ;措施分析中图分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0038-01引言：目前压裂防砂技术已经被广泛应用于我国石油开采和勘探中，而且这一技术的广泛应用能够从根本上优化我国石油开采技术，提升其质量和水平，优势是显而易见的。
一、定向钻井技术常见问题（一）仪器问题在整个压裂防砂技术实际操作的过程中，就能够发现仪器设备是一个十分重要的环节，但是在实际应用的过程中其往往会出现故障或者是出现问题，从而直接影响了整个测量和开采的稳定性、准确性。
一旦在实际测量的过程中出现了误差，就很难实现预期的目的，从而影响了定向钻井技术的工作质量和水平，导致不必要的资源、人员的浪费，无形中增加了开采的难度。
（二）钻井问题钻井问题也是直接影响了石油开采的十分关键的因素，严重则会导致开采工作出现失误。
就目前而言，压裂防砂技术在开采的过程中主要是对轨迹的控制不到位，因此井眼的清洁工作不到位，这使得压裂防砂技术很难应用或者是开展，从而直接影响了整个开采的质量和水平，降低了开采的速度[1]。
（三）轨迹控制问题对于整个压裂防砂技术而言，轨迹控制工作是十分重要的，它作为整个钻井技术的重要环节，在其中发挥了十分重要的作用，就目前而言压裂防砂技术应用最广泛的一项就是堆积控制技术，这也直接影响了我国钻井技术的安全性和稳定性。
但就目前而言，我国压裂防砂技术还存在很大的偏差，这样往往会提高开采成本，并且还会导致其他的一系列问题。
压裂技术现状及发展趋势
压裂技术(jìshù)现状及发展趋势(长城(Chángchéng)钻探工程技术(jìshù)公司(ɡōnɡsī)) 在近年(jìn nián)油气探明储量中，低渗透储量所占比例上升速度在逐年加大。
低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开辟中的作用日益明显。
1、压裂技术发展历程自1947年美国Kansas的Houghton油田成功进行世界第一口井压裂试验以来，经过60多年的发展，压裂技术从工艺、压裂材料到压裂设备都得到快速的发展，已成为提高单井产量及改善油气田开辟效果的重要手段。
压裂从开始的单井小型压裂发展到目前的区块体积压裂，其发展经历了以下五个阶段[1]：（1）1947年-1970年：单井小型压裂。
压裂设备大多为水泥车，压裂施工规模比较小，压裂以解除近井周围污染为主，在玉门等油田取得了较好的效果。
（2）1970年-1990年：中型压裂。
通过引进千型压裂车组，压裂施工规模得到提高，形成长缝增大了储层改造体积，提高了低渗透油层的导流能力，这期间压裂技术推动了大港等油田的开辟。
（3）1990年-1999年：整体压裂。
压裂技术开始以油藏整体为单元，在低渗透油气藏形成为了整体压裂技术，支撑剂和压裂液得到规模化应用，大幅度提高储层的导流能力，整体压裂技术在长庆等油田开辟中发挥了巨大作用。
（4）1999年-2005年：开辟压裂。
考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开辟井网，从油藏系统出发，应用开辟压裂技术进一步提高区块整体改造体积，在大庆、长庆等油田开始推广应用。
（5）2005年-今：广义的体积压裂。
从过去的限流法压裂到现在的直井细分层压裂、水平井分段压裂，增大储层改造体积，提高了低渗透油气藏的开发效果。
2、压裂技术(jìshù)发展现状经过五个阶段的发展，压裂技术(jìshù)日益完善，形成为了三维压裂设计软件和压裂井动态预测(yùcè)模型，研制(yánzhì)出环保(huánbǎo)的清洁压裂液体系和低密度支撑剂体系，配备高性能、大功率的压裂车组，使压裂技术成为低渗透油气藏开辟的重要手段之一。
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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。
一、压裂知识简介
支撑剂：
由于砂堆不断增高，使携砂液流动的通道逐渐变小，流速加 快，沉积在砂堆面上的砂子又被卷起来继续向前运动。当砂子 沉积和被卷起来的速度达到平衡时，砂堆就不再升高了，达到 平衡状态。
目录
汇报提纲
一 压裂知识简介 二 压裂充填防砂介绍 三 压裂充填防砂发展历程 三 压裂充填防砂在海油的应用
一、压裂知识简介
压裂知识简介
第一节 造缝机理 在压裂中，了解裂缝的形成条件，裂缝形态及方向对有效地
发挥压裂在增产，增注中的作用是极为重要的。但由于地下条 件的复杂性，虽然进行了大量的研究，但仍未得到较好的解决。
一、压裂知识简介
地应力方向的测定：
目前国内研究地应力方向的主要方法如下： （1） 地层倾角测井法
用该方法来测量井筒的变形，从井筒椭圆度的长轴与短轴 方向来确定主地应力的方向，长轴方向为最小主地应力的方向。 （2） 地面电位监测法
该方法是在压裂作业时通过压裂井周围地面电位的变化， 判断裂缝延伸的方向，从而确定最小主地应力方向。 （3） 微地震波法
带
水力裂缝
(2)形成水平裂缝
压后呈双线性流
条件：当注入压力达到或超过井壁附近地层的最小垂向应力
及岩石的垂向抗张强度时，在垂直于垂向应力的方向上产生水
平裂缝。
一、压裂知识简介
由于在套管中的射孔方位并非 总是沿着最大水平主应力方向， 因此裂缝在井筒周围的起裂可 能是扭曲的，这种情形在水平 井和斜井的压裂中将更明显， 裂缝将沿井筒轴向起裂，在延 伸过程中逐步扭曲到与最小主 应力垂直的方向上，然后沿该 方向延伸。下图示出了井筒附 近复杂的裂缝几何形状。
3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂 液替入裂缝中。中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有 预防砂卡的作用。
一、压裂知识简介
压裂液：
随着水力压裂技术的发展，压裂液由最初的原油和清水逐步
发展为目前经常使用的水基、油基、酸基压裂液及多相压裂液
（泡沫压裂液、乳化压裂液）等。
压裂液滤失是指在裂缝与储层的压差作用下压裂液向储层中
由于岩石的破裂相当于一个微地震源，进行压裂作业时， 在周围井安装检波器以获得岩石破裂信号来判断裂缝延伸方向， 从而确定最小主地应力方向。根据检波器的位置分为地面监测 与井下监测两种，目前国际公认井下监测精度较高。一、压源自知识简介地应力方向的测定：
（4） 实验室差应变法与古地磁法结合 该方法主要利用取得的岩心，加工制成不同的试验岩样，通
一、压裂知识简介
根据砂子在裂缝中的运移沉降规律，为了获得较好的压裂效 果，可使用不同粒径的混合支撑剂，并使大颗粒支撑剂沉积在 井筒附近。其注入程序为：
垂直缝：先注入大颗粒砂子，后注入小颗粒砂子，大颗粒 便可沉积在井筒附近。
水平缝：先注入小颗粒砂子，后注入大颗粒砂子，大颗粒 即可沉积在井筒附近。
二、压裂充填防砂介绍
压裂充填(Fracpac)概念：
这是一种比较复杂的作业，也可以说是压裂和砾石充填两 种技术结合。既要在地层压开并充填支撑裂缝，又要在井底进 行绕丝筛管砾充填，作业程序可以是一次完成也可以分两次完 成。主要用于井底染较严重、目地层非常松软、出砂严重的情 况。这种作业综合利用了裂缝的防砂作用，解堵导流增产作用 和绕丝筛管砾石充填防砂作用，比单纯的砾石充填防砂效果好， 而且还可以解堵增产。缺点是作业较复杂。
地层中造缝的影响因素： ①岩石力学性质及压裂液渗滤性质 ②井底附近的地应力及其分布 ③注入方式 1.地应力及其分布 一般情况下，地层中的岩石处于压应力状态。作用在地下 某单元体上的力有垂向主应力及水平主应力。
一、压裂知识简介
受地质构造影响发生很大的变化，各个方向的应力也彼此 不等。如果岩石单元体是各向同性材料，岩石破裂时的裂缝方 向总是垂直于最小主应力轴。
2）梯形砂堆延伸 砂子就在液流的携带作用下，
越过初期砂堆，沉积在流动的前 方，使砂堆以恒定的高度向前延 伸，直到加砂结束为止。
一、压裂知识简介
支撑剂在水平裂缝中的运移沉降规律 压裂液在水平裂缝中的运移，呈幅射状。远离井筒之后，流 动面积迅速增大，流速迅速下降。同时由于滤失，砂比增大， 砂子迅速沉降、堆积。 支撑剂在水平裂缝中的运移沉降规律是： 先注入的砂子沉积在远处，后注入的沉积在近处。 对水平裂缝，欲使形成较长的有效裂缝，就应改善压裂液的 携砂性能，并提高施工排量。