中国油井出砂预测技术现状_周林然

中国油井出砂预测技术现状

周林然,卢 渊,伊向艺

(成都理工大学 油气藏地质及开发工程 国家重点实验室,四川成都610059)

摘要:油井出砂是砂岩油藏开采过程中所遇到的主要问题之一,对已进入开发中后期的油田而言,如何解决出砂问题显得更为重要。通过对中国油田出砂预测技术的调研,在分析出砂预测技术发展趋势的基础上,介绍了目前出砂预测模型研究的理论基础、技术手段的新发展以及所取得的成果,指出了现有模型的局限性和在模拟条件方面的不足之处,提出了研究岩石骨架破坏的出砂预测的建模思想,为建立新的预测模型以及更有效地防砂提供依据。关键词:出砂;预测;模型;岩石力学

中图分类号:TE358.1文献标识码:A 文章编号:1009-9603(2006)02-0100-03 油井出砂是油气开采过程中由于储层胶结疏

松、强度低、流体的冲刷而导致射孔孔道附近或井底

地带砂岩层结构被破坏,使得砂粒随流体从油层中

运移出来的现象[1]。国外在出砂预测方面研究应

用较早,开发出了大尺寸出砂试验模拟系统、多种出

砂理论模型和软件。在20世纪90年代初期,中国

少数油田在编制完井方案前做了一些小尺寸的出砂

预测试验,由此认识到出砂预测技术的重要作用,并

从此对出砂预测技术开展了综合研究。在借鉴国外

出砂预测技术的基础上,中国出砂预测技术取得了

很大的进展。1 技术手段1.1 测井技术测井技术作为认识和识别油气层的重要手段,在出砂预测中具有重大意义。声波测井资料获取方便,是广泛应用的出砂预测方法[2-3]。21世纪初的10a 内,测井领域重点发展的关键技术有成像测井、核磁共振测井、超声多参数工程测井、井间声波/电磁成像测井、随钻测井、过套管测量地层电阻率测井以及仪表化油田技术与测井信息处理和解释一体化

技术等。中国自1947年玉门油矿自制第一台半自

动测井仪以来,至今已开发了电磁波传播测井仪、自

然伽马能谱测井仪和超声成像测井仪等高科技测井

仪器。1.2 数据挖掘技术数据挖掘技术是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的和随机的实际应用数据中,提取隐含在其中的、事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程[4];它是通过预测未来趋势及行为,做出前摄性的、基于知识的决策;其目标是从数据库中发现隐含的、有意义的知识,主要具有自动预测趋势和行为、关联分析、聚类、概念描述和偏差检测5类功能。目前,该技术常用的方法有人工神经网络、决策树、遗传算法、近邻算法和规则推导等。1.3 试验模拟技术

中国关于研究和预测油井出砂的工作起步于

20世纪90年代初,在防砂工艺研究方面取得了较

大成绩,但在试验预测研究方面却无大的突破。胜

利油田的王建等以采油井井壁炮眼处的地层小单元

作为室内出砂模拟试验的对象,建立了适用于低压

试验且便于直观地反映出砂状况的模型Ⅰ,以及适

用于高压试验并可模拟各种生产工艺参数的改变对

出砂状况的影响的模型Ⅱ;同时考虑了含水率、过液

量、过液强度和环压改变等因素对样品出砂状况的

影响,并通过岩石力学分析来判断出砂类型(自由

砂或骨架砂)[5]。2 建立模型的基础理论随着研究的深入,出砂预测技术利用数学方法

收稿日期2005-11-29;改回日期2006-01-10。

作者简介:周林然,男,2003年毕业于石油大学(华东)石油工程专业,现为成都理工大学能源学院2003级油气田开发工程专业在读硕士研究生,主要从事完井方面的研究工作。联系电话:(028)66161206,E-m ai:l z h lr257061@yahoo https://www.wendangku.net/doc/ca10999664.html, 。

油 气 地 质 与 采 收 率

2006年3月 PETROLEUM GEOLOGY AND RECOVERY EFFI C I E NC Y 第13卷 第2期

将岩石力学和渗流(流体)力学等学科有机地结合在一起。

在地层压力的作用下,岩体出砂主要是由于岩石发生塑性变形破坏后引起的,岩体超过一定的塑性变形后,砂体脱落流出并被带入井筒。判断岩石屈服的常用准则有M ohr-Cou l o m b准则和Drucker -Prager准则[6-8]。

M ohr-Cou l o m b准则是假设地层最大原地剪应力是由地层的抗剪切强度决定的。在假设地层处于剪切破坏临界状态的基础上,给出了地应力的计算模式[7],此模式适合于松软的泥页岩和砂岩地层,但其地层处于剪切破坏的临界状态的假定具有很大的局限性。

Drucker-Prager准则是在M ohr-Coulo m b准则和塑性力学中著名的M ises准则[7]基础上的扩展和推广[8],它不仅考虑了中间主应力的影响,还考虑了静水压力的作用,克服了M ohr-Cou l o m b准则的主要弱点,已在国内外岩土力学与工程的数值计算分析中获得了广泛的应用。

塑性应变破坏准则[6,9]是建立疏松砂岩油藏的出砂预测模型的常用力学准则之一。

由于地层出砂与地下流体有着密切的关系,如地下流体的流动对地层砂粒的冲刷作用和地层(流体)压力的变化等,因此,加大渗流力学的研究力度也是今后出砂预测研究的努力方向。

数学是建立各种模型必不可少的手段。目前常用的数学方法有有限元、数值分析、概率统计和回归分析等。郑书通等利用模糊数学理论建立了防砂方法综合评价模型[10],把出砂和防砂有机地结合在一起。此外,计算机技术的发展使得许多大型的数值计算成为可能。

3 出砂预测模型和监测技术

中国出砂预测技术的发展主要表现在针对不同井况和地层条件下的预测模型的建立,为下一步制订防砂措施提供理论指导。

在国外其发展过程主要经历3个阶段[11]:第一阶段是通过观察岩心和初始生产动态资料预测是否出砂;第二阶段是利用岩石性质(如弹性模量、剪切模量等)确定岩石特性临界值来预测出砂与否;第三阶段是实验室模拟研究和数值计算预测阶段。中国出砂预测技术虽然起步较晚,取得的进展却很大,主要表现在实验室模拟研究和数值技术方面。

三轴试验及破坏模型 用三轴试验对弱胶结地层的变形破坏性质进行研究,建立了极限塑性变形破坏准则。通过流体 固体力学耦合计算建立炮孔出砂的预测模型[12]。

裸眼井预测模型 采用裸眼完井的油井,其地层一般具有较高的强度,只有在地层发生破坏后,才会引起出砂,对于这类地层,防砂的关键在于防止地层发生剪切破坏。目前常见有2种模型[13-15],一种模型是采用Drucker-Prager准则,考虑了中间主应力,并引入稳定性指数(S),对地层稳定性进行判断:当S大于0时地层稳定,当S为0时地层处于临界状态,当S小于0时地层屈服;另一种模型则采用M ohr-Cou l o m b准则,建立模型并推导出油井出砂时临界井底流压的计算公式。2种模型的建立者皆对不同条件(储层压力、生产压差、原始地应力状态和岩石抗压强度等)下地层稳定性和临界井底流压进行了探讨。

射孔完井预测模型 张建国等在假设沿2种特殊方向射孔,即沿最大水平地应力和最小水平地应力方向条件下,通过对射孔孔道周围的地应力分布的研究,建立了油井出砂预测模型,模型中同样引用了地层稳定性指数作为判断标准;该模型的可靠性在胜利油区河50和河51断块的出砂井中得到了验证[16]。张广清等基于弹塑性有限元方法研究气藏三维出砂的预测方法,建立了高压气层出砂预测模型;探讨了三维远场地应力、孔隙压力和井底压力等因素对出砂的影响,从而得到具体出砂地层的临界生产压差[17]。

人工神经网络模型 该类模型是一种预测出砂的新方法。人工神经网络技术能很好的解决其他数学方法中的某些参数难求及地层复杂等多因素的非线性问题。张勇斌等将出砂程度分为轻微、中等和严重出砂3种情况,利用BP模型和聚类分析模型将原油粘度、地层渗透率、粒度中值、地层压力、地层孔隙度、含水饱和度、泥质含量、气油比、生产压差和采液强度等参数量化后作为网络的输入并以泛化方式输出结果,判断出砂情况[14,18],取得了良好的效果。

连续出砂预测模型 该模型是以声波测井资料为基础,结合密度、井径、自然电位和自然伽马等测井资料进行地层强度连续预测,然后计算地层的出砂指数,进而计算地层的极限生产压差和临界产量,并开发了连续出砂预测系统软件[19]。该软件包括测井资料数字化模块、出砂指数计算模块和极限生

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第13卷 第2期 周林然等:中国油井出砂预测技术现状

产压差及临界产量计算模块3个部分。

其他预测模型 油井中后期出砂预测技术是用岩石力学试验方法、测井及试井资料分析等确定临界值来判别是否出砂[20]。曾流芳等通过分析疏松砂岩油藏出砂发生和发展的机理,设计了出砂预测的数学模型,在此基础上,用M on te-C arlo法模拟了疏松砂岩油藏出砂的发生和发展[21]。李兆敏等建立了球形、圆柱形2种方式的射孔孔道模型;应用岩石破坏准则研究了井眼围岩应力场对射孔孔道稳定性的影响,确定了射孔完井方式下油井出砂的临界生产压差和临界产量[1];并首次建立了油层砂岩岩石抗压强度与井深、声波时差的回归关系式。该项研究成果在胜坨油田现场应用122井次,预测准确率大于82%。

监测技术 监测技术采用加速度传感器感受出砂信号,运用功率谱、概率密度函数的方差等数理统计方法,综合地识别出砂信号,采取动态信号处理方法,并研制了相应的实验装置[22]。该系统可以很好地对出砂情况进行连续监测,并可预测出砂趋势。

4 结束语

油井出砂包括自由砂和骨架砂。随着技术的进步和认识的加深,对防砂的观点在不断的变化。现有的模型主要是针对地层中的游离砂,近几年,特别是国外技术人员对出砂的看法有了较大的变化,认为地层出一定的游离砂有利于疏通地层孔隙喉道,有利于提高油井的产能。真正要防的是地层骨架砂的产出,一旦有骨架砂产出,就可能导致地层坍塌,油井报废。到目前为止,专门针对地层岩石骨架的破坏情况的研究尚未见报道,因此,笔者认为应该研究在什么样的条件下(生产压差、地层流体粘度以及流速、含水率等)岩石骨架开始破坏。

目前的模拟试验大都是在地表条件下进行的,这使得试验结果精度降低,因此,应该加强对模拟试验装置的研究开发。

预测模型一方面在一定范围内给如何有效的防砂提供了指导,另一方面由于地区差异使得每一模型的使用具有很大的局限性。但是,就目前所建立模型的基本思想、方法和手段而言,大抵相同,因此,笔者认为可以尝试分类编程并可选择性的输入相关参数以提高模型的适用范围。

出砂预测是一门复杂的综合性课题,覆盖了许多学科,中国的出砂数值模型预测方法尚属起步阶段,还须进行大量的研究工作。

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编辑 常迎梅

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油 气 地 质 与 采 收 率 2006年3月

油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介

油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介 防砂筛管是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井组不射孔开发问题而研发的产品。我公司现有激光割缝防砂筛管、打孔筛管、金属棉防砂筛管、TBS防砂筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管以及弹性防砂筛管等各种规格型号的产品，并已批量应用于全国各油田的防砂井和水平井生产中。与目前国内外水平井使用的完井方式相比，各油田水平井产要是以筛管、打孔衬管、射孔三种完井方式为主。由于绝大多数水平井是砂岩油藏和稠油油藏，稠油防砂问题是水平井开发的主要矛盾之一，因此以筛管完井占主导地 位。 用于防砂完井防砂的筛管主要有 金属棉筛管、TBS筛管割缝筛管、弹性筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管 筛管防砂完井的发展历程及性能评价 1、1996年以前 防砂完井技术试验阶段，主要以金属棉筛管完井防砂为主。 金属棉筛管防砂完井后井眼尺寸小，不利于注汽热采、采油生产和后期作业。防砂材料强度不足、不均匀，容易堵塞和损坏（击穿）。 2、1996～2002年间 开发并应用了TBS筛管。TBS筛管是以打孔套管为基管，将金属纤维过滤单元烧结在基管上，单层管结构，内径大，可防细砂，解决了金属棉筛管内径小、堵塞和强度低的问题。 TBS筛管存在问题：过滤单元易脱落、加工工艺性差。 3、2002年以后 由于机械加工工艺的进步，割缝筛管加工成本降低，近几年来在辽河油田应用的最多，主要适用于粗砂、分选性好的油藏。

存在问题：不能防止细砂，缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。 4、2005年以后 割缝筛管防砂完井技术推广应用阶段和弹性筛管现场试验阶段 高强度弹性筛管进入现场，显示出明显的优势。 解决了TBS过滤单元脱落的问题，防砂材料采用弹性金属纤维，渗透性能好，抗堵塞性能高，扩大了防砂范围。截止到目前在辽河油田的水平井上应用了32井次。 目前水平井最主要的防砂完井筛管是弹性筛管和割缝筛管。 目前水平井筛管完井方式主要有两种： A、95/8″套管内悬挂7″筛管。 B、7″套管下接7″筛管，上部固井。

国内外防砂技术现状与发展趋势

本科生毕业设计（论文） 论文题目：油井防砂工艺技术研究 学生姓名：××× 学号： 系别：石油工程系 专业年级： 指导教师：

目录 第一章绪论 .................... 错误！未定义书签。 1. 研究的目的和意义....................................................................................... 错误！未定义书签。 2. 国内外研究现状........................................................................................... 错误！未定义书签。 3. 研究的目标、技术路线及所完成的工作................................................... 错误！未定义书签。 3.1 研究的目标......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2 技术路线............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3 本文所完成的工作............................................................................. 错误！未定义书签。第二章出砂原因和出砂机理 ...... 错误！未定义书签。 1. 出砂因素....................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 地质因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 1.2 开采因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 1.3 完井因素............................................................................................. 错误！未定义书签。 2. 油层出砂机理............................................................................................... 错误！未定义书签。 2.1 剪切破坏机理..................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2 拉伸破坏机理..................................................................................... 错误！未定义书签。 2.3 微粒运移............................................................................................. 错误！未定义书签。第三章稠油井防砂及配套工艺技术研究错误！未定义书 签。 1. 孤岛油田稠油热采区块开发概况............................................................... 错误！未定义书签。 2. 稠油热采一次防砂工艺的研究................................................................... 错误！未定义书签。 2.1 稠油热采一次防砂工艺防砂机理..................................................... 错误！未定义书签。 2.2 割缝管防砂工艺的研究..................................................................... 错误！未定义书签。 3. 配套工艺技术研究....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1 高温防砂剂强度及耐温性能的研究................................................. 错误！未定义书签。 3.2 射孔工艺............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3 深部处理油层技术............................................................................. 错误！未定义书签。 4. 现场应用效果分析....................................................................................... 错误！未定义书签。 5. 小结............................................................................................................... 错误！未定义书签。第四章结论及建议 .............. 错误！未定义书签。 1. 结论............................................................................................................... 错误！未定义书签。 2. 建议............................................................................................................... 错误！未定义书签。致谢 ............................ 错误！未定义书签。 参考文献 ........................ 错误！未定义书签。

出砂基础知识

第一节概述 石油工业中，油井生产出砂(sand production)是个普遍性问题，而且油井生产出砂问题的研究十分困难，原因是： ①无法直接观测出砂过程。油田开发在地层深处进行，在地面无法直接观测； ②岩石力学性质(rock mechanical properties)复杂。地层岩石的力学性质可能在较大范围内变化，地层深部取心不但花费昂贵，而且也有一定的偶然性、局限性，如地层深部的含水率、温度和压力条件在地面上难以保持，而这些因素对地层岩石的力学性质有很大影响； ③储层条件复杂。随着生产的进行和各种增产措施的实施，使储层变得十分复杂，这也给研究出砂机理带来困难。 ④油井出砂影响因素多。油井出砂受许多复杂因素的影响，如；地质条件、岩石力学性质、生产参数等； 在一口井最终完成之前以及在其生产过程中，准确地预测其是否出砂是至关重要的，因为无论采取何种防砂(sand control)措施费用都会很高，所以不必要的采取防砂措施，不仅使生产费用增加，而且污染油气层，降低生产效率。 但是对那些因出砂而被放弃或不能继续开发的井，采取防砂措施又是使油井成为有开采价值的唯一方法。 第二节油井出砂的过程及危害 一、油井出砂的基本过程 地层砂可分为两种：充填（松散）砂和骨架砂(framework sand)。 当流体的流速达到一定值时，首先使得充填于油层孔道中的未胶结的砂粒发生移动，油井开始出砂，这类充填砂的流出是不可避免的，而且起到疏通地层孔隙通道的作用；反之，如果这些充填砂留在地层中，有可能堵塞地层孔隙，造成渗透率下降，产量降低。因此充填砂不是防治的对象。 当流速和生产压差达到某一数值时，岩石所受的应力达到或超过它的强度，造成岩石结构损坏，使骨架砂变成松散砂，被流体带走，引起油井大量出砂。防砂的主要对象就是骨架砂，上述情况是在生产过程中应尽量避免的。 根据以上情况可以把油井出砂过程分为两个阶段： 第一阶段是由骨架砂变成自由砂，这是导致出砂的必要条件； 对于出砂的该阶段来说，应力因素：如井眼压力(borehole pressure)、原地应力状态(in site stresses state)及岩石强度(rock strength)等是影响出砂的主要因素。 第二阶段是自由砂的运移。 要运移由于剪切破坏而形成的松散砂，液力因素是主要影响因素：如流速、渗透率(permeability)、粘度以及两相或三相流动的相对渗透率等的作用等。 生产过程中，只要满足以上两方面条件，油井就会出砂。 因此，对于具有一定胶结强度(cementation strength)的地层而言，要实现有效的防砂(sand control)，首先要防止地层发生破坏，即不让出砂的必要条件得到满足，这主要通过控制应力因素：如保持储层压力、减小生产压差(draw-down)等来实现。 但是，随着生产的进行，储层压力衰减，岩石强度降低都是必然要发生的，那么，岩石不可避免要发生破坏。这样，过程就由出砂的第一阶段过渡到第二阶段，这时主要通过控制流速来阻止自由砂的运移达到防砂(sand control)的目的，即控制产量（流速）。 同样，对于弱胶结和未胶结储层而言，出砂第一阶段的条件很容易满足，这样防砂(sand control)的关键在于不让出砂第二阶段所需要的条件得到满足，即可通过控制流速和生产压差来达到防砂的目的。 二、出砂的危害

油井防砂工艺

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/ca10999664.html, 油井防砂工艺 作者：崔浩 来源：《环球市场信息导报》2013年第02期 疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史，辽河油田在油气井防砂方面也作了大量的工作，丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。目前已形成机械防砂工艺、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。 各种防砂方法应用概况。辽河油田疏松砂岩油藏储量大、类型多、分布广、防砂工作量大，防砂井次呈上升趋势。随着含水的上升和采液强度的提高，出砂井数越来越多，如何应用更先进的防砂工艺技术，提高防砂效果显得尤为重要。 各种防砂方法的比较。从统计结果分析，目前，在应用规模上，高压挤压砾石充填防砂工艺是2828井次，其次是复合防砂698井次和管内循环充填防砂687井次；对防砂效果来说，由于范围大，井数多，工作量大，大部分采油厂都未做这项工作，许多资料都是临时收集，其准确性及可信度较难把握，很难统计出准确的结果。 通过调研发现，辽河油田防砂工艺技术已实现了由单一的生产维护措施到防砂增产措施的转变；由单项工艺技术到配套集成技术系列的转变；工艺向油藏深入，不断提高工艺与油藏适应性的转变。通过数据统计分析及调研走访，发现了防砂工艺技术在应用实施、质量管理、监督监控、人员素质等方面存在着各种各样的问题。为了进一步提高辽河油田防砂工艺水平，最大程度提高中高渗透疏松砂岩油藏的采出程度，提高该类油藏油井的防砂免修期，降低油田的防砂作业成本，需建立完善的防砂市场监督管理体系，制定科学的技术规范，为辽河油田剩余油开发，挖潜上产，油气当量重上三千万提供有效的保障措施。 高含水油井。主要特点是油井采油强度高、生产压差增大，出砂加剧；注水开发使地层胶结物不断溶失，导致地层骨架破坏，出砂加剧，含水上升，影响油井生产；套变套损井逐年增多，据不完全统计，每年套损套变井按照正常生产井的20%速度递增。 海上油田。海上油田同时射开层数多、井段长、层间物性差异大，多年的高速强采使层间矛盾更加突出，单一的滤砂管防砂工艺和笼统的高压充填已不能满足海上提速提液的开发需求。 难动用区块稠油粉细砂岩油藏防砂难度大。稠油疏松砂岩区块，携砂力强，防砂注汽后，一方面放喷速度过快，易冲蚀挡砂屏障。另一方面粉细砂运移，导致油井产能迅速降低。

新型抽砂防砂工艺技术研究与应用_范玉斌

收稿日期:2007 01 20 专利项目:本装置已获国家实用新型专利(ZL 200420040117.4) 作者简介:范玉斌(1970 ),男,山东高唐人,技师,2006年毕业于中国石油大学石油工程专业,主要从事海洋石油工程技 术及管理工作。 文章编号:1001 3482(2008)09 0091 04 新型抽砂防砂工艺技术研究与应用 范玉斌,安茂吉,王 涛,张 乐,吴志民,李新晓,韩宗峰 (胜利石油管理局井下作业公司,山东东营257077) 摘要:从抽砂、防砂的理论研究出发,利用研制的专利产品 冲砂转换装置,初步探索出了抽砂、防砂工艺技术。在冲砂后起钻时依靠单向皮碗的抽汲作用,将聚集在近井地带的地层砂抽出,改善 地层砂砾运移造成的地层堵塞,使井筒附近流体渗流通道增大,起到一定的防砂作用,为后续的防砂提供了良好的防砂环境,使防砂一次成功率和施工进度大大提高。关键词:抽砂防砂;渗流通道;防砂环境;后续防砂中图分类号:T E358.1 文献标识码:B Study of New Sand Washing and Sand Prevention Technology and Its Application FAN Yu bin,AN M ao ji,WANG Tao,ZH ANG Le,WU Zhi min, LI Xin xiao,H AN Zong feng (Sheng li Oilf ield D ow nhole Op er ation Co.,D ongy ing 257077,China) Abstract:T his paper intro duces a new technolog y o f sand w ashing and sand prevention using pa tented sand w ashing cro ssover assembly w hich is based on conventional method.T he sand w hich is accumulated in the near w ellbore area w ill be mo ved by using sw abbing action of the unidir ec tional leather cup.T his action can improve the flow matr ix o f the near w ellbo re ar ea and enhance the sand prev ention effect. Key words:sand w ashing and sand preventio n;flow m atrix ;conditio n o f sand prevention;succee ding sand prevention 油、气井防砂方法很多,但都是在油井出砂后,或者根据区块特性、油井的声波时差等资料来分析判断该油井出砂情况,会出现防砂效果不理想的情况,防砂一次成功率低、有效期短。探索抽砂、防砂工艺的最初目的并不是为了油井防砂,而是为了抽出井筒及近井地带聚集的地层砂,减小地层堵塞,为地层流体更好流入井筒提供新的通道。因此,抽砂防砂工艺不单独作为油井防砂的一种方法,只是作为一种其他防砂方法的前期清理油层通道的方法,但也起到防砂的作用,能延长油井的生产周期,故称 为抽砂防砂。 1 防砂现状及特点 目前,防砂方法可分为砂拱防砂、机械防砂[1] 、化学防砂、热力焦化防砂、复合防砂5大类。其共同特点是防砂都经过2道工序:一是把井筒内的砂子冲出;二是再用各种方法把井筒外的油层重新打开,开辟新的油路通道[2]。没有一种方法是把近井地带聚集砂抽出一部分,以减少油流通道障碍,达到延长油井生产周期的目的。 2008年第37卷 石油矿场机械 第9期第91页 OIL FIELD EQUIPMENT 2008,37(9):91~94

油井出砂和出砂油井的采油方法

油井出砂和出砂油井的采油方法 油井在生产过程中，有些油井在产油的同时，往往会有地层的砂子随油产出，石油工作者称此为油井出砂。凡是出砂的油井其产油层都是砂岩。砂岩是由砂粒经粘土、碳酸钙及其他物质在高温高压下粘结而成的岩石。易出砂的砂岩一般都成岩差，胶结强度低，地下产出油的拖曳力就足以破坏砂粒之间的粘结，使砂子随油流出。还有，易出砂的地层，粘结砂粒的主要成分之一是粘土，一但油井见水，粘土易膨胀，岩石受到破坏，油井出砂将更为严重。 油井生产过程中，地层产出的砂如果不能全部被带至地面，部分砂会沉入井底，日积月累，将会砂埋油层，致使油井停产。因此对这类井必须采用特殊的采油方法。目前成熟的方法有两种，一种是防砂采油，即用人工方法将砂阻隔在油井以外，不让油井出砂，其专业用语叫防砂；另一种方法是排砂采油，即不控制地让地层在生产过程中自然出砂，并使地层产出的砂随油流采至地面进行处理。 目前使用范围最广的是防砂采油。防砂的方法很多，归纳起来为两大类：一类是化学防砂，指用化学方法，向地层挤注可使地层砂粘结在一起的各种液体化学物质，在井筒周围形成一道坚固的人工井壁，将可移动的砂阻隔在油井以外。新形成的人工井壁有比地层大得多的强度，可抗住油流的冲刷，从而达到防止地层出砂的目的；另一类方法为机械防砂，这一方法是在油层部位设置一个可挡住地层砂通过的网状工具，通常使用绕丝筛管，并在工具以外填充砾石，见砾石充填防砂示意图。这些工具耐冲刷强度远大于地层，又有着允许油通过的极好能力，可达到防砂采油的目的。最近几年又发展了一种压裂防砂工艺，这种方法将压裂和防砂相结合，不但可防止油井出砂还可提高油井产量。 排砂采油：排砂采油的关键是采用耐砂磨的抽油泵，让油井以最大能力产油，将地层产出砂带至地面。有资料报道，一口井在生产期出砂可达千方以上，大量砂的采出，使近井地带油流通道增大，原油产量可数倍于防砂采油（见防砂采油和排砂采油日产对比表）。 排砂采油初期，油井出砂有个上升期，然后就逐渐降低，然后维持在一个轻微出砂情况下生产。实践证明，排砂采油效益不错，所以世界上已有数千口井改变了防砂采油的作法，采用了排砂采油。由于该技术是新发展起来的，暴露的问题还有待进一步解决，如地层大量出砂后，易于引起油井套管变形，影响油井寿命，若将这一问题解决好，该技术将更富有挑战性。

对油井出砂规律和防砂问题的认识

对萨中地区油井出砂规律和 防砂问题的认识 景岚翠何光中莫淑杰张新民 （大庆油田有限责任公司第一采油厂） 摘要随着开发时间的延长，油田出砂问题不可避免。出砂井的分布范围越来越广、有成片出现的倾向、出砂往往伴随着套损、偏磨等复杂现象的发生、压裂加剧出砂倾向是萨中油田出砂的特点。发生出砂的主要因素是压差、化学剂等因素的影响。防砂一是要减少游离砂产生的机会；二是要防止砂的产出；三是尽量减少已经产出的砂造成的危害。要从管理上采取措施。筛选了一种化学防砂方法在现场应用，证明是一种行之有效的好方法，应该在适合的井上扩大推广应用，以减少出砂机会和出砂造成的危害。同时，随压裂规模的扩大，压裂后出砂造成卡泵的井数逐渐增加，为此开展了电泵机械防砂装置研制和尾追核桃壳压裂防砂工艺试验，取得较好效果。 主题词出砂防砂防砂剂 最近几年，我厂在现场作业和正常生产过程中发现的出砂井数越来越多。这给生产带来了严重的危害，使得生产管理难度加大，作业工作量增大，生产成本上升。本文试就这一问题产生的原因和预防方法做一分析。 1萨中地区出砂井的特点 这几年，在生产和井下作业过程中，萨中地区每年大约要发现60口以上的出砂井。这种现象严重影响原油生产，造成卡泵、烧电机、作业返工，使生产成本上升，效益下降；严重的迫使油井停产。在这些出砂井中，有约一半井是压裂后出砂，另一半井则是地层出砂。下面重点讨论地层出砂。从现场发现的出砂井情况看，地层出砂表现出以下几个特点。 1.1出砂井的分布范围越来越广 目前萨中地区各个矿（大队）都发现有出砂井；不仅水驱井有，聚驱井也有；不仅抽油机井有，电泵井也有；不仅采油井有，注水井也有；从开发层系来讲，不仅萨葡井有，高台子井也有。 1.2出砂井有成片出现的倾向 根据调查了解，虽然出砂井分布在全厂的各个地区，但在某些地区有成片出砂的倾向，例如二矿北八队的高111-54、高107-52井组,北六队的高112-40、高112-41井组，四矿中十二队的高113-51、高113-55井组,北十一队东3-新1、东3-新2、东3-新3等区块，都是同时发现若干口井出砂。出现区块性出砂，可能是与地层性质和区块措施有关。 1.3出砂往往伴随着套损、偏磨等复杂现象的发生 例如西丁4-5井，该井出砂严重，同时伴随的是多次作业发现抽油杆严重偏磨。又

出砂预测经验方法及应用

出砂预测经验方法及应用 【摘要】在疏松砂岩油藏生产过程中，出砂是一个较为突出问题。因此，准确的预测并有效的预防出砂的发生，成为保证油气藏正常生产的关键问题。目前，虽然有很多预测出砂的方法，但是单一的预测方法带有很大的局限性。报告针对大港油田出砂情况，通过将斯伦贝谢比法和出砂指数法相结合，并采用多元回归方法进行优化，有效的提高了预测的准确性和实用性，从而准确的预测了大港油田出砂井的出砂情况，为防砂措施的选取提供了理论和实践依据，对今后的出砂预测也具有一定的借鉴意义。 【关键词】出砂预测？斯伦贝谢比法？出砂指数法？多元回归 疏松砂岩油藏在生产中后期普遍存在出砂问题，国外在出砂预测方面开发了大尺寸出砂试验模拟系统、多种出砂理论模型和软件，在借鉴国外技术的基础上，中国出砂预测技术也取得了很大进展[1] 。斯伦贝谢比法和出砂指数法是常用的两种方法，本文将两种方法结合考虑，并用多元回归法进行优化，结果表明，该方法有效提高了出砂预测的准确性，对类似油藏的开发具有一定的借鉴意义。 1 方法简介 1.1 斯伦贝谢比法 斯伦贝谢比法主要考虑剪切模量与体积模量的乘积，斯伦贝谢比值越大，岩石强度越大，稳定性越好，越不易出砂，反之易出砂[1]。判断出砂的斯伦贝谢比SR定义如下： 1.2 出砂指数法 出砂指数法是利用测井资料中的声速及密度等有关数据计算岩石力学参数，再计算地层出砂指数，从而进行出砂预测的一种方法。 1.2.1？密度测定 该油田测井井段大多在1100～1500米，每隔10米取一个深度对应的密度值。各深度的密度数据离散点及对这些数据点进行回归得到的曲线见图1。则井深与密度的线性关系式近似为： 图3？**井出砂指数与井深的关系曲线3 结论 （1）斯伦贝谢比法和出砂指数法均能定量计算油层出砂情况，计算结果直接具体； （2）将两种方法结合分析可以互相弥补不足，使结果更加趋于形象化，更

适度防砂完井技术现状及其展望

适度防砂完井技术现状及其展望学生张恒 学号2010050031

摘要: 疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。油气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。每年都要花费大量人力物力进行防治和研究。如果砂害得不到治理,油气井出砂会越来越严重,致使出砂油气田不能有效开发因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。适度防砂技术也称适度出砂技术，国外称之为SandManagement。1993-1994年间，该技术在北亚德里亚海油田进行试验，1996年在北海油田进行了试验并获得了很大的成功。到1999年末，北海油田大约有200-300口油井采用了适度出砂生产，其他油田也在积极探索实验[1-2]。本文综述了适度防砂技术在我国的发展和研究现状，重点介绍了适度防砂技术提出的理论前提和关键技术，并简单介绍了适度防砂完井技术的应用，对该技术的发展前景进行了展望。 1 适度防砂的概念与机理 适度防砂技术就是在油层段下入特殊筛管并适度放大防砂粒径,生产过程中允许小于某一粒径下的地层砂进入井筒,并通过人工举升方式将砂粒举升到地面后再进行分离处理。通过将近井筒带的细小砂粒产出,对地层进行“卸载”,引起井眼周围地层发生剪切膨胀直至剪切破坏,破坏钻完井过程中形成的损害带,在近井地带形成“蚯蚓洞”,疏通渗流通道,提高近井眼地层的渗透率。在砂桥形成后,还可通过压力激动破坏砂桥,重新形成砂桥的过程中有利于细小砂粒的产出和“蚯蚓洞”向深部地层发展,使地层“渗透强化”[3]。 裸眼内下入特殊筛管适度防砂完井技术是指在水平分支井、水平井和常规定向井的油层段不下套管,不固井,而是直接下入特殊筛管进行防砂作业。套管射孔简易防砂完井技术是适度防砂完井技术的灵活应用,即对油层套管进行射孔,然后下入特殊筛管进行适度防砂作业。2适度防砂技术在我国的发展及其现状 2．1适度防砂技术在我国的发展 适度防砂就是尽可能挖掘各方面的潜能，在生产许可的范围内，允许较高比例的地层砂产出来，达到提高原油产量，得到最佳的投人和产出比的目的。具体来说，适度出砂技术是指有选择地防砂，或者有限度地防砂。对于出砂油藏，在原油开采过程中，不同粒径的油层砂随地下原油运移，根据运移的油层砂粒度大小及分布，有选择地阻止大于或者等于一定粒径的油层砂随原油运移，并通过这些粒径的油层砂的堆积，形成滤砂屏障，进而阻挡较小粒径的油层砂随原油运移，达到防止一定粒径的油层砂的目的，从而改善近井眼地层的油层物性，充分发挥油层产能。 胡连印[4]等在1999年提出了防砂不防细粉砂的观念。目前持这一观点的有两种提法:适度防砂和有限防砂。常规防砂技术有较苛刻的防砂指标。石油行业有关要求规定，井口含砂量必须小于0.03%。这进一步加大了一些储层开采难度，或大幅度降低了油井的产量，增加了开采成本。适度防砂或有限防砂目的都有是为获得最好的经济效益，生产工艺采取防砂与携砂的生产相结合，即采用不苛刻的防砂工具将大粒径砂挡在地层内，允许油流带出细粉砂。这一新的防砂理论打破了传统观念，为渤海油田稠油油藏的有效开发开辟了一条新思路，在5236-1油田和QH哪2-6油田调整水平分支井中得到了证实[5]。 Kooijiman和Hoek等人[6]在2000年开展了室内实验研究，研究了在疏松砂岩中，不封固筛管下人水平裸眼井中，近井眼岩石破坏和出砂情况、井眼破坏和达到稳定的整个过程，并用图像方式进行了监测，为疏松砂岩“适度防砂”技术的完善奠定了重要的实验论证。在“十五”国家项目“渤海稠油油田少井高产开发可行性研究”中，曾祥林[7]等人为深人认识适度出砂提高油井产能机理并为现场实施提供理论依据，通过物理模拟实验研究出砂对储

第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法

第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法判断油层是否出砂，对于选择合理的完井方式、对经济有效地开采油田是非常重要的。要判断生产过程中是否出砂，必须对影响出砂的因素、出砂机理、出砂预测方法的准确性有比较清楚的认识。通过室内实验和理论研究，搞清油层出砂机理和规律，制订合理的生产制度和防范措施也就显得非常有意义。 1.1油气层出砂原因 影响地层出砂的因素大体划分为三大类，即地质因素、开采因素和完井因素。第一类因素由地层和油藏性质决定（包括构造应力、沉积相、岩石颗粒大小、形状、岩矿组成，胶结物及胶结程度，流体类型及性质等），这是先天形成的，当然在开发过程中，由于生产条件的改变会对岩石和流体产生不同程度的影响，从而改善或恶化出砂程度；第二、三类因素主要是指生产条件改变对出砂的直接影响，很多是可以由人控制的，包括油层压力及生产压差，液流速度，多相流动及相对渗透率，毛细管作用，弹孔及地层损害，含水变化，生产作业及射孔工艺条件等。通过寻找这些因素与出砂之间的内在关系，可以有目的地创造良好的生产条件来避免或减缓出砂。 地层砂可以分为两种，即：骨架砂和填隙物。骨架砂一般为大颗粒的砂粒，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。在未打开油层之前，地层内部应力系统是平衡的；打开油层后，在近井地带，地层应力平衡状态补破坏，当岩石颗粒承受的应力超过岩石自身的抗剪或抗压强度，地层或者塑性变形或者发生坍塌。在地层流体产出时，地层砂就会被携带进入井底，造成出砂。 图1-1 炮眼周围地层受损情况 图1-1是射孔造成弱固结的砂岩破坏的示意图。射孔使炮孔周围往外岩石依次可以为分颗粒压碎、岩石重塑、塑性受损及变化较小的较小受损区。远离炮孔的A区是大范围的弹性区，其受损小，B1~B2区是一个弹塑性区，包括塑性硬化和软化，地层具有不同程度的受损，C区是一个完全损坏区，岩石经受了重新塑化，近于产生完全塑性状态

压裂技术现状及发展趋势

压裂技术现状及发展趋势 (长城钻探工程技术公司) 在近年油气探明储量中，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发中的作用日益明显。 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发效果的重要手段。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发。 （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发中发挥了巨大作用。 （4）1999年-2005年：开发压裂。考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开发井网，从油藏系统出发，应用开发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、压裂技术发展现状 经过五个阶段的发展，压裂技术日趋完善，形成了三维压裂设计软件和压裂井动态预测模型，研制出环保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发的重要手段之一。 2.1 压裂工艺和技术 2.1.1 区块开发压裂技术

出砂预测

一、出砂概况 油井出砂是油气开采过程中由于储层胶结疏松、强度低、流体的冲刷而导致射孔孔道附近或井底地带砂岩层结构被破坏，使得砂粒随流体从油层中运移出来的现象[1].（李兆敏,林日亿,王渊,等.高含水期射孔井出砂预测模型的建立及应用[J].石油大学学报:自然科学版,2003,27,(4):58,61,65.）在我国,除了少数油田的油井是由于砂岩层胶结不好、砂粒疏松.在开采初期就有出砂现象之外,许多出砂现象都是发生在油井生产的中后期.油田的中后期出砂特点是出砂量大、时间持久且难预测何时发生、防治较为困难。国外在出砂预测方面研究应用较早.开发出了大尺寸出砂试验模拟系统、多种出砂理论模型和软件.我国近几年也正在从小尺寸的出砂预测逐步向大尺寸的出砂预测过度。 二、出砂的危害 (1)减产或停产作业：油、气井出砂最容易造成油层砂埋、油管砂堵，地面管汇和储油罐积砂。沙子在井内沉积形成砂堵，从而降低油井产量，甚至使油井停产，因此，常被迫起油管清除砂堵、清洗砂埋油层，清理地面管汇和储油罐。其工作量大，条件艰苦，既费时又耗资。即使这样，问题也还没有最终解决。恢复生产不久，又须重新作业。 (2)地面和井下设备磨蚀：由于油层出砂使得油、气井产出流体中含有地层砂，而地层砂的主要成分是二氧化硅（石英），硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂，能使抽油泵阀磨损而不密封，阀球点蚀，

柱塞和泵缸拉伤，地面阀门失灵，输油泵叶轮严重冲蚀。使得油、气井不得不停产进行设备维修或更换，造成产量下降，成本上升。 (3)套管损坏，油井报废：最严重的情况是随着地层出砂量的不断增加，套管外的地层孔穴越来越大，到一定程度往往会导致突发性地层坍塌。套管受坍塌地层砂岩团块的撞击和地层应力变化的作用受力失去平衡而产生变形或损坏，这种情况严重时会导致油井报废。 (4)安全及环境问题：意料之外的由于出砂引起的管道渗漏或设备失效还会引起严重的安全问题和溢出事故，尤其是在海上或陆上有水的地方。此外地层砂产出井筒，对环境会造成污染，尤其是海洋油、气田更为环境保护法规所制约，所以油、气井防砂不仅是油、气开采本身的需要，也是环境保护的需要。 三、国内外出砂机理的发展 80年代末N.Morita 和 D.L.Whltfill[2]( N.Morita and D.L.Whltfill. Realistic Sand Production Prediction. Numerical Approach SPE 16989)等人在文章中论述了剪切应力与张拉应力的作用所导致的地层破碎，出砂。如果井底压力下降，剪切破碎将占主导地位。如果地层内流体的流速高，张拉应力破碎将发生。当达到以下条件时纯张拉应力破碎就会发生：1.射孔孔眼间距超过总间距的1/3； 2.射孔密度小于7孔/米； 3.射孔孔眼被封堵； 4.对孔眼进行清洁时。 1991年N.Morita 和 P.A.Boyd 两人发表的文章中详尽地分析了油田现场常见的5种典型的油气田出砂问题[3]。(N.Morita and P.A.Boyd. Typical Sand Production Problem. Case Studies and

国内外防砂技术

国内外防砂技术现状与发展趋势 概述 疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的顺利开发至关重要。目前国外在油气井防砂方面主要以机械防砂为主，约占防砂作业的90%，随着油田的进一步开发，现在又相继研究开发各类型的滤砂管、可膨胀性割缝筛管和压裂防砂、过油管防砂等防砂工艺技术。化学防砂六十年代在美国墨西哥湾地区曾占据防砂作业的主导地位，但由于机械防砂的完善和发展，其主导地位逐渐被取代。进入九十年代后，性能较好的固砂剂不断出现，化学防砂的前景又趋看好。 国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史，辽河油田、胜利油田、大港油田在油气井防砂方面也作了大量的工作，丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。目前已形成机械防砂工艺、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。其中辽河油田防砂中心，研制开发了复合射孔防砂技术，为国际领先水平。随着辽河油田稠油开发比重的增加，辽河油田的出砂情况变得越来越复杂，防砂治理工作难度也越来越大，辽河油田结合油井出砂特点，开展了防砂基础理论及试验研究，主要包括：出砂机理分析、防砂数据库和出砂预测软件的建立、防砂机具性能评价研究。先后研制开发了机械、化学、复合型防砂工艺技术近20项，主要有TBS筛管防砂技术、MC-Ⅰ组合式筛管防砂技术、塑料筛管防砂技术、激光割缝筛管高压砾石充填深部防砂技术、压裂防砂技术、复合射孔防砂技术、焦碳人工井壁防砂技术、泡沫树脂液防砂技术、乳液树脂固砂技术、桃壳人工井壁防砂技术、高温固砂技术、携砂采液技术、低压井冲砂技术。 一、机械防砂 目前机械防砂主要化分两类：一类是下入防砂管柱挡砂，如割缝衬管、绕丝筛管、胶结成型的滤砂管、双层或多层筛管等。这类防砂方法简单易行，但效果差，寿命短。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。另一类是下入防砂管柱后再进行充填，充填材料多种多样。最常用的是砾石，还可用果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。这种防砂方法能有效地把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。 相对来说，机械防砂对地层的适应能力强，无论产层厚薄、渗透率高低，夹层多少都能有效的实施；在老油井作业中，还可起到恢复地层应力的作用，从而延长生产周期，使出砂井能得到充分的利用。加上机械防砂成功率高，相对成本较低等优点，目前应用十分广泛。 1国外机械防砂技术 国外油气井防砂工艺技术研究起步较早，最初采用限产的方法来控制油气井出砂，1932年开始采用砾石充填方法。目前国外在油气井防砂方面主要以机械防砂为主，其中绕丝筛管砾石充填经过不断的完善和发展，到八十年代已发展成为一项较成熟的技术。如美国的贝克—休斯公司、道威尔—斯伦贝谢公司、哈里巴顿公司、沙龙公司、雪弗龙公司等都拥有自己专门的防砂器材、施工设备和施工工艺，从砾石充填工具、封隔器、滤砂管、泵送设备到施工液体、化学药剂、技术咨询、现场服务等形式一条龙服务。随着油田的进一步开发，为满足各种类型的油气井防砂需求，现在国外又相继研究开发出各种类型的滤砂管和多种防砂工艺技术。

油井出砂调研报告

油层出砂机理研究调研 油层出砂是油田开发过程中经常遇到的问题,不仅给采油工艺带来许多麻烦,而且影响储层采油速度及油气采收率,严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏,乃至油井报废.目前,国内外在防砂工艺方面均有长足发展,但在出砂机理方面研究成果相对较少.徐守余、王宁在研究大量文献基础上,对油层出砂机理进行了深入分析和总结,以期为更好地防砂、控砂及提高油井经济效益等提供保障. 油层出砂影响因素,从大方面可分为地质因素和工程因素2大类.地质因素主要包括沉积相、构造应力、砂岩颗粒大小及形状、岩矿组成、储层敏感性、润湿性、压实情况、胶结物类型及胶结程度、油层压力、流体性质及分布等.在开发过程中,生产条件的改变会对地质因素产生不同程度的影响,从而改善或恶化出砂程度;工程因素包括开采因素和完井因素,这些因素在多数情况下受工程活动控制,包括生产压差、液体流动速度,多相流动及相对渗透率、毛细管作用力、含水变化、完井类型、井深结构、生产工艺等.这些因素相互作用、相互影响,只有深入研究油层出砂机理,找出这些因素与出砂之间的内在联系,才能达到防砂、控砂及出砂,提高油田开发效益. 1 地质因素与出砂机理 1.1 构造应力的影响 在砂岩地层中钻井后,会在井壁附近形成一个塑性变形地带,由岩石力学理论可知,塑性带的稳定条件是: σ1?p0 =2S0tanβ 式中:σ1——最大主应力,MPa； P0——地层孔隙压,MPa； S0——岩石固有剪切强度,MPa； β——破坏角. 左端是岩石颗粒承受的有效径向应力.通常,若径向应力σ1>2 MPa,则会破坏其稳定条件,使塑性半径向外扩张,即骨架结构失去平衡,开始出砂。断裂带及地层破碎带部位,受构造应力的影响较大,导致地层内部岩石骨架遭受破坏,降低S0,是最易出砂的部位或出砂最严重的地区,而远离断裂带及地层相对完整区域出砂程度相对缓和.因此,在油藏开采早期,应尽量避免油井靠近这些地区,或尽早采取防砂措施,以防止严重出砂情况的发生.

防砂方法分类及选择

防砂方法分类及选择 1)防砂分类方法 按防砂机理及工艺条件，防砂方法大致分为机械防砂、化学防砂、拱砂防 砂以及其他方法。 （1）机械防砂：又可细分为两类。 ①第一类：仅下入防砂用的滤砂管柱，如割缝衬管、绕丝筛管，各类地面 预制成型的滤砂器（如双层预充填筛管、树脂砂粒滤砂管、金属棉纤维滤砂管、多孔陶瓷滤砂管等）。这种方法简单易行，施工成本低，缺点是滤砂器易堵塞， >0.1mm）。不能阻止地层砂进入井筒，有效期短，只宜用于中、粗砂岩地层（d 50 ②第二类:在下入绕丝筛管（或其他滤管）后，再用高渗透砾石充填筛管和井壁之间的油井环空，并部分挤入井筒周围地层，形成多级过滤屏障，阻止地 层砂运移。 (2)化学防砂:通过向套管外地层挤入一定数量的化学剂或化学剂与砂浆的 混合物，达到充填、胶固地层的目的，提高地层强度，减少出砂。按工艺性可 分为两种： ①胶固地层：挤入树脂或其他化学固砂剂，直接将地层砂固结； ②人工井壁：用树脂砂浆液、预涂层砾石、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化 水泥等挤入井眼周围地层中，固结后建立一个可渗透的人工井壁，阻止地层出砂。 化学防砂一般适用于薄层短井段，若井段太长，视情况采取措施分段施工。此法对粉细砂岩的防砂效果由于机械防砂，优点是井筒内部不留下任何机械装置，便于后期处理；缺点是成本太高，树脂等化学材料易老化寿命短，固结后 底层渗透率下降明显，产能损失大，固现场目前应用程度远低于绕丝筛管砾石 充填类的机械防砂。 （3）拱砂防砂：这是一种油（气）井射孔完成后，不在下入任何机械装置或挤入化学剂的防砂方法。它防砂的实质是要靠一种机械作用力强迫压实出砂 的裸眼井壁，以提高井眼周围的地层应力水平达到甚至超过地层未钻开前的原 始应力。这样可以减少出砂的可能性，油井投产时，地层砂流入射孔处，可自 然堆积，形成具有一定承载能力的砂拱，类似于桥梁的桥拱，可以进一步阻止 底层出砂。此方法优点在于井筒内无任何机械装置，容易进行补救性作业，此外，底层渗透率未受显著伤害，故油井防砂后，产能损失小。缺点是砂拱稳定 性差，防砂效果不易保证，一般只用于出砂不严重的中、粗砂岩和中、底产井；不适用于粉细砂岩、流沙层和高产井。 2)防砂方法的选择 （1）选择原则：