防砂工艺

1、绕丝筛管砾石充填防砂
四、机械防砂
2）管柱组合（自下而上）：单一油层防砂管柱(见图一)：丝堵 +∮62mm油管４.0m+绕丝（上下各覆盖油层1米以上） +∮62mm油管20m+信筛+∮62mm油管10m+PFS充填工具 (∮40mm冲管长度由充填工具至丝堵距离)；封上采下防砂管柱 （见图二）：丝堵+∮62mm油管４.0m+绕丝（上下各覆盖油层 1米以上）+∮62mm油管10m+ PFK不循环充填工具一套；一 般夹层<１0m的油井，采用PFK专用密插和PFKQ组合；夹层> １0m的油井，采用Y211封隔器和PFKQ组合。 一般下封卡点位置在油层下界以下３－５米，上封卡点位置在油 层上界以上５－８米。
二、化学防砂
（3）固结砂防砂工艺
a、适用条件 套管无变形、无破损；适用于油层温度30-90℃的油水 井防砂；高温固结砂适应于热采井注汽前防砂；适用于 出泥粉砂严重的油水井防砂；适应于光油管全井及分层， 防砂每次防砂井段<20m。 b、适用范围 固结砂防砂工艺适应于油田中后期出泥粉砂严重的油水 井防砂及热采井注汽前防砂。
三、焦化固砂：
原理：向地层提供热能，使原油在高温裂解生成 焦炭，从而将地层砂胶结。主要有热空气固砂和 短期火烧固砂两种。
焦化固砂
注热空气固砂 短期火烧固砂
适应条件：它主要用于以火烧油层或注蒸汽开采
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。
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。
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。
第一节 出砂 原因及危害
1、绕丝筛管砾石充填防砂
四、机械防砂
1、绕丝筛管砾石充填防砂
四、机械防砂
1、绕丝筛管砾石充填防砂
四、机械防砂
1）适用条件：适宜于井斜<45°，套管无变形破损 的油井；原油粘度<3000mpa·s(热采井除外)；至 少二年内不进行油层改造或分层措施。一般地层砂粒 度中值<0.1mm的油井，选用筛隙为0.2mm的绕丝 筛管，采用0.3-0.6mm的砾石充填；地层砂粒度中 值≥0.1mm的油井，选用筛隙为0.3mm的绕丝筛管， 采用0.4-0.8mm的砾石充填。
1、绕丝筛管砾石充填防砂
四、机械防砂
单一油层防砂管柱
油层
PFS充填工具 信号筛管 绕丝上界
绕丝下界 丝堵 人工井底
封上采下防砂管柱
Y445封
油层
Y211封
PFK充填工具
油层
绕丝上界
绕丝下界 丝堵 人工井底
1、绕丝筛管砾石充填防砂
四、机械防砂
绕丝筛管防砂施工工序
1、绕丝筛管砾石充填防砂
下入防砂管柱后 再进行充填。这种 防砂方法能有效地 把地层砂限制在套 管外，防砂效果好， 寿命长。
四、机械防砂
a.绕丝筛管：
绕丝为不锈钢丝， 绕丝和纵筋(截面 为三角形)的交叉 点用电焊焊在一起， 两端切平，焊上节 箍。筛套套在带孔 的中心管上，且两 端焊在中心管上。
四、机械防砂
(2)水泥砂浆人工井壁
二、化学防砂
是以水泥等为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例混 合均匀，拌以适量的水，用油携至井下，挤入套管外， 堆积于出砂部位，凝固后形成具有一定强度和渗透性的 人工井壁，防止油层出砂。
适于：套管无变形、无破损；适用于后期出砂油水井防砂；适
用于油层含水>85%，单井日产液量<70m3的油井；适用于日注水 量>100m3，注入压力<7MPa的注水井；适应于光油管全井及分层， 防砂每次防砂井段<20m。适于油田中后期出砂严重、地层亏空大 高含水出砂常规油井及注入压力低、注水量大出砂的常规水井。
分层化学防砂管柱结构
对于两套油层的分层防砂管柱（见图一）
三套油层的分层防砂（见图二）
化学防砂施工工序
干灰（涂防、固结砂、地填）：
压（洗）井→起原井→探冲捞→探冲砂 →通井→套管试压→下防砂管柱→干灰 （涂防、固结砂、地填） →候凝→探 钻塞→通井。
适用条件：
a.油层均质性好、油层厚度小(3m左右)的油层。油层厚度较 大（多层）时应分段（分层）施工，否则挤注不均匀，降低 防砂效果；
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。
套管无变形、无破损；适用于油层温度>55℃的常规开采井防砂； 要 适用于油层吸收能力>500l/min(泵压小于20Mpa)；适应于光油管 求 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。
二、化学防砂
（4）HY液体防砂工艺 HY防砂剂是液、固两相材料组成。液相为一种良好的
粘结剂，在特定的催化剂作用下能与地层砂和固相材料很好 固结，且固结后有一定的收缩性，能保证较好的渗透性。固 相为分散状的纤维材料，密度与液相相近，确保了施工中被 均匀地携带至地层。防砂材料被泵送到地层，固相材料填充 已亏空地层后堆积于井壁附近；通过液相胶结剂把固相材料 和井壁附近地层的疏松砂粒固结住，形成具有较源自文库抗压强度 和良好渗透性能的挡砂人工井壁，达到有效防止地层出砂的 目的。
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
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
防砂管柱＋砾 石充填
筛管或衬管＋预涂层砾石充填
筛管或衬管＋粒状塑料球或玻璃 球、陶粒充填
防砂管柱挡砂
四、机械防砂
这类防砂方法简便易行，成本低,但效果差， 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；地层砂进入井筒，且充满射孔孔 眼，使油井的产能较低。
（4）HY液体防砂工艺
二、化学防砂
a、适用条件 适应于套管完好或套管轻微变形的油水井防砂；适用于油 层温度30-100℃的油水井防砂；适用于油层吸水能力 >300l/min(泵压小于18Mpa)；适用于渗透率在0.1-10 （um2）；适应于光油管全井及分层，防砂每次防砂井段 <20m。 b、适用范围 HY液体防砂工艺适应于油田中套管轻微变形的油水井防 砂,对于水井防砂适应性较好。
二、化学防砂
（3）固结砂防砂工艺 经多次干灰和涂防无效的注聚井的防砂问题而引进应用的一种
化学颗粒防砂新工艺，其主要有以下特点： ⑴防砂材料本身部分水化后胶结固化，使其具备较强的固结强度， 且受地层泥粉砂混杂的影响较小。 ⑵其固结强度受地层温度影响很小，在350℃以内均能水化固结， 达到防砂所需的抗压强度，因此其比涂料砂的适用性更广。 ⑶固化胶结致密，但仍有较好的渗透性，室内试验的渗透率为 3.0μm2左右，比涂料砂要低，但比干灰砂要高得多。因此其对水 井地层的吸水能力影响不大。
四、机械防砂
适于中－粗地层砂，耐腐蚀性差，缝隙尺寸受腐蚀 而增大，使防砂有效期缩短。
四、机械防砂
在选择筛管和衬管时，应考虑防砂井的 具体条件和综合经济效果。若井液腐蚀性 小，地层砂较粗，产能又较低的井，可选 择割缝衬管；反之选用绕丝筛管。厚油层 (厚度大于30m)，海上油田，作业成本高， 希望防砂有效期长，使用绕丝筛管综合效 益好。
b.细粉砂到中等地层砂，地层垂向渗透性好。 对于粘土和粉砂含量高、受钻井泥浆污染的地层，在固砂前要
进行酸洗处理；
c.套管射孔完井的垂直小井眼井（侧钻井）、高压井防砂。 d.高含水期不宜适用。不适用于裸眼井、热采井和老油井；适用 于低含水井。
缺点：
成功率偏低，费用相对较高；对地层的渗透性有一定的伤害，并 且存在老化现象。
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。
二、化学防砂
（5）不留塞防砂工艺
不留塞防砂工艺 该项目以油田套变井为研究对象，针对疏松砂
岩油藏开发过程中普遍存在的油层出砂、套损严重、 采用目前的防砂方法存在着后期处理难度大等问题， 开展了套变井不留塞化学防砂工艺技术研究及现场 应用。 目前也可用于小井眼侧钻井防砂。
2、其他化学固砂法:
二、化学防砂
四、机械防砂
全焊接绕丝筛管的优点：
a.耐腐蚀；工作寿命长； b.筛缝外窄内宽，具有一定的自洁作用； c.缝隙最小可达0.1mm，适应任何尺寸的砾石要求； d.流通面积大，施工中不宜堵塞，作业成功率高。
由于上述优点，绕丝筛管应用广泛。
缺点：造价高，通常为割缝衬管的2－3倍。
b.割缝衬管：
可直接用铣刀铣削套管壁 而制成。缝隙的尺寸取决于铣 刀的宽度，因此0.3mm以下的 缝宽加工困难。
第一节 出砂 原因及危害
2)流体流向井底，对岩石颗粒产生拖拽力； 稠油粘度大，因此容易出砂；
3)油井工作制度的改变方式 在同样的压差下，地层是否容易出砂还取决于建立压 差的方式(急剧、缓慢)；
4)油井产水后胶结物的溶解； 热采井易出砂、一般油井含水高时出砂就是此原因。
第一节 出砂 原因及危害
4、注水井停注的影响
1、绕丝筛管砾石充填防砂
四、机械防砂
绕丝筛管砾石充填工艺：高压充填、循环充填。
高压充填工艺是利用PFS封隔充填一体化工具连 接绕丝筛管（割缝管）下入井内，绕丝管对准油层 部位，选择一定排量和一定压力，利用携砂液把充 填砂携带入地层，在井筒周围形成一定厚度的充填 砂体，接着进行施工参数调整，使充填砂在井筒环 空内沉积，完成油套环空充填。
由于注水井井下管柱、工具损坏、地面设备故障 等原因造成注水井停注引起井底压力降低，注入水回 流，引起出砂。是注水井出砂的主要原因。
5、出砂的危害
第一节 出砂 原因及危害
① 导致地层亏空，地层坍塌，损坏套管。 ② 造成油井减产停产。 ③ 加快磨损井下管柱，工具及地面设备。 ④ 增加原油处理难度。 ⑤ 增加环境污染及运输处理等问题。
化学防 砂
树脂胶结
人工井壁
其它化学方 法
树脂注入法、树脂地下合成
预涂层砾石
树脂砂浆
水泥砂浆
水带干灰砂泥砂浆
树脂核桃壳
乳化水泥
焊接玻璃固砂
氢氧化钙固砂
四氯化硅固砂
水泥碳酸钙混合液固砂
1、人工井壁防砂：
二、化学防砂
(1)预涂层砾石防砂 将树脂涂敷砂挤到套管
外，形成强度高、渗透率 高的人工井壁。
特点：
油水井防砂工艺简介 2009.9
内容提纲
第一节 出砂原因及危害 第二节 防砂方法分类 第三节 防砂工艺现状 第四节 砾石充填防砂设计 第五节 热采井砾石充填防砂特点 第六节 改善斜井水平井防砂效果的措施
第一节 出砂原因及危害
油、气、水井出砂是石油开采遇到的重要难题之 一。每年要化费大量的人力物力进行防砂。
第二节 防砂方法及其适应条件
油、气井防砂方法很多，根据防砂原理，大 致可以分为砂拱防砂、化学防砂、热力焦化防 砂、机械防砂、复合防砂及其它防砂方法。
一、砂拱防砂
适于：产量较低的常规油井
砂拱 防砂
降低流速 增大射孔段长度，增加射孔密度
控制产量
增大地层径向应力 降低流速
裸眼产层膨胀式封 隔器
1、降低流速砂拱防砂：
a.焊接玻璃防砂：将焊接玻璃捣碎研磨成粉末并溶 于水溶性钠盐、氢氧化钠和二氧化硅的溶液中，将 它注入地层胶结砂岩颗粒。 为使焊接玻璃充满近 井地层孔隙并胶固砂粒，必须使砂粒保持干燥、洁 净和有足够高的温度。
2、其他化学固砂法:
二、化学防砂
b.氢氧化钙溶液防砂：将Ca(OH)2溶液注入油
层 ， 在 65.5℃ 的 温 度 下 ， 与 地 层 中 的 粘 土 矿 物 (蒙脱石、伊利石等)反应生成不和水作用的硅铝 酸钙(一种胶结物)，将地层砂固结实现控制出砂。
机理如同拱桥承载一样，许 多砂粒在炮眼口处形成砂拱， 具有一定的承载能力，阻挡地 层砂随液流产出。
2、管外膨胀封隔器防砂：
其内管是套管，外壁为 橡胶筒，外壁与内筒之间 可以注入水泥，使橡胶筒 向外扩张压实裸眼井壁， 停泵后胶皮同内部的单流 阀关闭，使胶皮筒内腔仍 保持高压。
二、化学防砂
向地层注入一定的固砂剂，就地胶结地层砂； 或向射孔孔眼外挤注入砂浆，待砂浆凝固后形 成人工井壁。