气井防砂技术分析应用

气井出砂机理及防砂理论分析
三、榆林气田出砂类型
Ec 9.94 105 r 2 tv
理论上经过组合模量法经验计算：E≥2.0×104MPa,正常 生产时气井不出砂 ；1.5×104MPa<E<2.0×104MPa正常 生产时气井轻微出砂；E<1.5×104MPa正常生产时气井 严重出砂。而榆林气 田岩石弹性组合模量为 5.69×104MPa，因此不会产出地层砂 。通过声波在地层 中的传播时差 (△tc）进行出砂预测。研究表明，当 △tc≥312us/m时,而榆林气田声波时差为 199~226us/m,榆 林气田气井也不会产出地层砂。地面分离器取样全为气 层压裂改造过程中所加的陶粒，未发现石英砂。确认气 井出砂为支撑剂回流。
0.675
35 35
3.35
0.30 0.21
正常生产时，气井裂缝不会破坏而出砂，证明压裂工艺存在完善空间
气井出砂机理及防砂理论分析
序号 1 2 3 4 、、、 157 均值
游离砂影响 压后排液过程中，返排率只达到80% （标准 85% ），加入砂量较大，且“一点法”试气求产时间较短，仍有部分游 离压裂砂未返排干净，导致气井开井生产后出砂。 压裂液返排速度影响 压裂改造入井液量较大，避免伤害低层选择快速返排，压后关井时间过短，过快的返排速度，易导致液体流动粘 滞力增加，引起支撑剂回流。破胶剂受低层温度以及地层条件的影响，通常需要0.5~6小时。关井压力扩散时间不能小于 破胶时间。关井时间过短，破胶不彻底易导致液体流动粘滞力增加，引起支撑剂回流。
人工裂缝
井眼
井底
人工裂缝
气井出砂机理及防砂理论分析
二、裂缝出砂机理
生产制度的影响
(1)突然的开关井作业：气井生产中，突然关井会在井筒中产生激动，突然开井会在井底 形成过大的压差 ，它们都可能破坏砂拱的稳定性 ，导致大量支撑剂回流。 (2)气井生产压差过大：气井生产压差越大时 ，渗流速度就越高，裂缝中压力梯度越大 ，流体对压裂砂的冲刷力就越大，压裂砂受力脱落裂缝 ，造成气井出砂 。 (3)气井生产压差建立过快 ：在突然建立压差时 ，压力波尚未迅速传播出去，压力分 布曲线很陡，井壁周围裂缝中的压力梯度很大 ，裂缝结构易破坏 ，引起井底出砂 ；以缓慢 的方式建立压差时，压力波可以逐渐传播出去，井壁附近裂缝中压力分布曲线比较平缓，压力 梯度较小，不致影响裂缝结构。
① 导致地层亏空，地层坍塌，损坏套管。 ② 造成气井减产甚至停产。 ③ 加快磨损井下管柱，工具及地面设备。
④ 增加天然气处理难度。
汇报提纲
第一部分 概述
第二部分
气井出砂机理及防砂理论分析
第三部分
气井防砂工艺及应用效果评价
第四部分
结论及建议
气井出砂机理及防砂理论分析
一、地层出砂机理 1、拉伸破坏机理
气井出砂机理及防砂理论分析
四、裂缝临界携砂气量
qsc 5.7793 105 w f h pc rd g / g
考虑所有压裂砂都加入到裂缝中，即压裂施工理想 裂缝半长 （m） 48 68 58.2 82 压裂砂用量 （m3） 30 10.5 压裂砂平均 压裂砂密度 粒径（mm） （g/cm3） 裂缝宽度 （m） 0.31 0.08 临界产量104 无阻流量104 （m3 /d) （m3 /d) 78.54 19.40 75.57 53.64 45.314 7.3919 10.792 27.054
气井防砂技术分析应用
解亚鹏 张玉华 采气工艺研究所 二○一五年一月
汇报提纲
第一部分 概述
第二部分
气井出砂机理及防砂理论分析
第三部分
气井防砂工艺及应用效果评价
第四部分
结论及建议
概
一、定义述ຫໍສະໝຸດ 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出 砂或者压裂施工结束支撑剂砂随地层流体进入井筒，而对油气井生产造 成不利影响的现象。 地层出砂 出砂可以分两种： 裂缝出砂 （支撑剂回流）
3、精细颗粒的影响
地层中存在诸如粘土之类精细颗粒，会随产出液一起运移，造成井壁周围 渗透率降低（地层损伤的一种），增加了流体的拖曳力，导致出砂。
气井出砂机理及防砂理论分析
二、裂缝出砂机理
压裂工艺的影响
(1)液体粘度及返排速度的影响：返排速度越大，液体粘度越高，流体流动阻力会增大， 这相当于使支撑剂回流的动力增加，从而引起支撑剂 回流 。 (2)气液两相流动的影响：液体的返排，气、液流经孔隙喉道时将产生毛细管力，由于支 撑剂具有亲水性，接触角 θ>90度时，毛细管力就成为流体阻力，但对支撑剂而言，毛细管力 却表现为动力。 (3)裂缝闭合程度的影响：压裂气井所形成人工裂缝闭合是一个缓慢过程，在裂缝未闭合 的情况下开井排液，容易导致未胶结的支撑剂随液体流出裂缝而产生回流。
井号 洲平29-24 洲平24-26 榆43-4井 榆45-8井 配产（万方/天） 5～8 2～4 5.5 8 隶属集气站 洲8 站 洲4 站 榆12站 榆13站 安装原因 出砂导致站内节流 针阀刺漏 因井底出砂计划关 井 生产分离器排污管 线弯头刺漏两次 生产分离器排污管 线弯头刺漏两次 安装时间 2012.11.24 2013.6.30 2014.11.12 2014.11.14 装置型号 DMFS-35-03型井口 防砂装置 GDCS-32管道除砂 装置 GDCS-32管道除砂 装置 GDCS-32管道除砂 装置
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。
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，气藏压力逐渐降低，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。
气井井底出砂是由于井底地带的岩层结构被破坏和裂 缝结构被破坏所引起的，故可分为地层出砂和裂缝出砂两 种类型。地层出砂产出物质是脱落的岩石碎屑;裂缝出砂产
出物质是气层压裂改造过程中所加的压裂砂。
概
二、出砂的危害
述
气井出砂会影响气井的正常生产和产量。砂粒从地层进入井筒，会
在各个流动过程中沉积，从而造成砂埋气层，井筒堵塞，地面管线和集 气站等设备积存大量沉砂，降低了气井产量，常被迫起油管清除砂堵、 冲洗砂埋油层、清理地面管线和地面设备。