防砂技术现状课件.ppt

1、.+防砂就是采取一定措施禁止或减少油层砂产出并阻止其进入井筒，最早出现于20世纪60年代。按照时间划分为四个阶段。+.20世纪60年代：自然砂桥控砂技术20世纪70年代：化学防砂20世纪80年代：机械一化学复合防砂20世纪90年代：防排结合的综合治砂.化学防砂树脂胶结地层砂人工井壁其它化学固砂法.+国内还可以使树脂在地下合成进行防砂，如：酚醛溶液地下合成防砂就是将加有催化剂的苯酚与甲醛按一定比例混合均匀后注入地层，在地层温度下逐渐形成树脂并粘附于砂子表面，固化后使地层砂胶结牢固，从而防止出砂。+国外国外多采用呋喃树脂防砂。呋喃树脂除了大量应用于常规油井防砂外，也用于气井防砂和热采井防砂。在美国

2、加州Bakersfield的克恩河油田热采井中成功地使用了一种改性呋喃树脂防砂。结果表明，油井生产时间大大延长，在不降低总产量的情况下很大程度地减少了出砂量和作业费用。.+国内由于受到核桃壳货源的限制，已很少采用树脂核桃壳防砂；而水泥砂浆防砂因强度低、有效期短故应用已较少；水带干灰砂、乳化水泥浆曾被广泛采用，但由于防砂后堵塞较严重，其重要地位现已被其它方法取代。+国外国外化学防砂还有有机物氧化聚合固砂、热法固砂、SiCl4固砂、Ca（OH）2固砂、胶乳固砂以及焊接玻璃固砂等。其中美国加州用焊接玻璃固砂法出砂严重的含页岩及粘土砂岩油井防砂，效果良好，特别适用于注蒸汽驱类油井防砂。.国内 高强度固

3、砂技术。高强度固砂技术。采用多种高效的无机及有机固体粘结剂，配以各种添加剂精制而成的粉剂产品。将该产品配成水基悬浮液注入地层，生成立体网状结构的固结物。在井筒周围形成一个滤砂层，阻止地层砂流入井筒，从而达到防砂目的。国外高能树脂液充填固砂技术。利用火药爆燃产生30MPa的巨大能量，使不均质地层来不及反应，强制吸收，0.021秒之内将树脂液均匀顶替进入各层位。因而防砂效果好，适用长井段防砂。.近年来，国内外兴起了多种新型的化学防砂方法，如高能树脂液充填固砂、微生物固砂等，资料数据表明效果不错。对于蒸汽吞吐和蒸汽驱类油井，国外正在研究耐高温性能更好的树脂和其它化学胶结剂。从总体来看，根据防砂需要，

4、研究价廉、实用、高效的新型化学防砂方法成为开发疏松砂岩油田的必然趋势。.+机械防砂+把机械防砂管柱（筛管、封隔器）下入井中，阻挡地层砂进入井内，而地层液体可以自由通过的防砂方式。 + 套管内防砂套管内防砂底层内固砂底层内固砂种类割缝衬管、绕丝筛管、胶结成型的滤砂管、双层或多层筛管砾石充填防砂技术 压裂防砂技术 复合射孔防砂技术 特点简单易行、效果差，寿命短防砂效果好，寿命长。原因防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂所堵塞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.+近年来，国内机械防砂工艺技术发展较快，仅辽河油田、胜利油田、大港油田在油气防砂研究方面也作了大量的工作，使国内

5、防砂工艺技术水平有了较大提高。+在国内陆上、海上十几个油田现场应用一万余井次，施工成功率90%以上。.充填工具：充填工具：+常规砾石充填工具；常规砾石充填工具；+振动砾石充填工具+长井段分层砾石充填工具筛管：筛管：主要有全焊接式不锈钢绕丝筛管、割缝衬管、双层预充填筛管和金属棉滤砂管。其中全焊式不锈钢绕丝筛管应用最为广泛。.充填材料：充填材料：+石英砂、陶粒和树脂涂敷砂，其中以石英砂为主。+国内石英砂中以兰州砂质量最好，其次是福建砂。+由于陶粒价格较贵，一般用量不大，只在少数高温井中陶粒和树脂涂敷砂应用。充填方式：充填方式：反循环充填、正循环充填。国内外许多油田优先采用的方式，由于有较多的砾石进

6、入射孔炮眼内，充填饱满，因此防砂时成功率高，效果较好。.在绕丝筛管砾石充填防砂技术上发展起来的新技术，其原理是利用油管将防砂筛管与填砂工具等组合而成的防砂管柱下至油层段，然后利用填砂车组将混砂液正填入筛套环空、近井地层中，以实现人工砾石形成的砂桥防治油层细粉砂的目的。.技术特点：实施近井地层内防砂、固砂，防砂效果好；防砂管柱内通径大（100mm110mm），便于后期作业；填砂、丢手、坐封一次管柱完成，施工方便、快捷；筛缝排列密度大，提高了过流面积，而且筛管强度高。.双层预充填筛管和金属棉滤砂管双层预充填筛管和金属棉滤砂管特点：应用广泛。特点：应用广泛。金属毡滤砂管金属毡滤砂管特点：特点：适应大

7、注入量的要求。TBS筛管防砂技术筛管防砂技术特点：特点：形成自然的挡砂屏障。.+国外油气井防砂工艺技术研究起步较早，1932年开始采用砾石充填方法。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。.充填工具：充填工具：+皮碗式充填工具；+封隔器转换总成类充填工具；+振动充填工具。绕丝筛管：绕丝筛管：+目前，国外除少数地区继续沿用割缝衬管外，大部分地区均采用全焊接不锈钢绕丝筛管。.充填材料：充填材料：英砂、陶粒和涂层砾石。在

8、国外的充填材料中，公认Ottawa（加拿大首都）砂质量最好，委内瑞拉砂次之。携砂液：携砂液：目前国际上在携砂液研究方面持有两种观点。+朝高质、高效及高粘方向发展。+趋向于低粘或清水方向发展。如何评价视油井类型而定。.膨胀筛管膨胀筛管特点：水平井裸眼井防砂效果更理想；后期处理简单多层组合筛管（多层组合筛管（美国Pall公司研制成功）特点：适合于水平井及大斜度井防砂。双层半剖面绕丝双层半剖面绕丝.对于出砂严重、生产压差大的直井、小斜度油井，多采用绕丝筛管砾石充填防砂；而对于出砂不太严重或大斜度井、水平井则采用滤砂管防砂。砾石充填趋向于正循环挤压充填，尤其是高压大排量挤压充填。以水作携砂液的低密度水

9、充填发展较快，这是因为水充填砾石充填层密实，防砂效果好。专门适用于水平井裸眼井或套管井的新型滤砂管不断出现，由于其工艺简单、施工方便而日益受到现场欢迎。.该方法综合运用了化学与机械防砂固砂挡砂的原理，阻止地层砂随生产油气流采出而堵塞井筒，达到防砂目的。在国外是针对防砂难度大的粉细砂岩油藏和采液量大，生产压差的油井而提出的。国内同样是针对粉细砂岩油气层，单纯用化学或机械防砂方法不能有效地防砂以及在采液强度特别高、生产之差较大的情况下研究出来的。.工艺特点工艺特点：+施工成功率高，+挡砂精度高、防砂效果好；+可承受较高采液强度和较大生产压差；+防砂有效期长，平均有效期达3年以上；+施工复杂，作业成

10、本高，后期处理较难。适用范围适用范围：+均质性严重的细砂岩及粉细砂防砂；+出砂特别严重的油、气、水井防砂；+采液强度较高的油、气、水井防砂；.发展趋势发展趋势虽然国内目前复合防砂种类繁多，但从应用效果看，树脂溶液或涂料砂加绕丝筛管砾石充填效果最好，因此该方法应用前景看好。对于中后期污染比较严重的油井，防砂配套工艺是保证复合防砂成功的有效手段。这些配套工艺包括施工液过滤、补孔、酸化解堵、混气排。.+最早开始考虑将压裂与防砂二种工艺结合起来应用于中、高渗透疏松砂岩这一想法出现在本世纪60年代的委内瑞拉，但由于常规压裂技术应用于中、高渗透性油藏的限制和不利影响，直到1984年Smith等人首次发表了

11、以充填宽缝为主要目的的“端部脱砂压裂”技术，才使中、高渗油藏的压裂防砂进入一个新时期，.压裂防砂方法的划分与选择压裂防砂方法的划分与选择美国哈里巴顿公司根据地层渗透率大小、岩石胶结强度、油井出砂史及伤害程度等，划分出四种基本工艺措施：+绕丝筛管砾石充填+压裂充填+防砂压裂+低渗透油层增产压裂变化趋势：渗透率从大到小，地层强度从软到硬，出砂程度从强到弱。.+端部脱砂压裂端部脱砂压裂常规压裂在整个施工过程中，裂缝长、宽、高一般都是不断增长的，因而井底压力是基本稳定的；端部脱砂压裂在脱砂前裂缝增长规律及压力特征同常规压裂，但在开始出现脱砂后，缝长和缝高不再增长，只有缝宽增长较快，井底压力开始按一定速

12、度稳步升高。.压裂液：压裂液：目前国外已开发研制出50多种压裂液，可大致分为如下几种体系：线性溶胶、硼交联压裂液、有机金属交联压裂液、磷酸脂铝交联的油基液、炮沫压裂液.从压裂防砂技术本身而言，“端部脱砂”技术仍是其发展方向，以进一步提高“短宽裂缝”生成质量和充填防砂效果。在国外，压裂防砂现场应用数量大、范围广，目前已从陆上向海上油气井发展，工艺技术日益成熟，施工经验更加丰富。.据调查，目前国内有胜利油田、辽河油田和大庆油田进行了压裂防砂工艺技术研究，大庆油田压裂防砂规模较小，属小型压裂防砂。胜利油田在河口采油厂和桩西采油厂已累计施工100多口井，先向裂缝充填涂料砂，施工后期再尾追部分涂料砂封口

13、。辽河油田1999年开始采用激光割缝筛管砾石充填压裂防砂及树脂砂充填压裂防砂100余井次。防砂增油效果比较理想。.+目前国内外的各个海上大油田防砂施工统计看，海上油田的油井防砂95%以上采用绕丝砾石充填防砂工艺。因为这种工艺不仅能满足海上快速强采、高产、稳产的生产要求，而且生产周期长，具有明显的经济效益。但是，根据美国油气杂志发表的两份调查材料来看，在200多口水平段长大于300m的水平井中，只有2口井采用管外砾石充填方法。.为了提高水平井砾石充填率和防砂效果，国外各大公司和大学利用大型实尺寸水平井砾石充填模拟试验装置，开展水平井砾石充填机理试验研究，并建立水平井砾石充填数学模型，进行水平井砾

14、石充填数值模拟、参数优选和防砂效果预测研究，取得了理想的成果。水平井砾石充填防砂研究在国内属起步阶段，此项研究被列为国家“八五”重点攻关课题。.近年来国外最新发展起来效果较好的一种新型防砂技术，采取将纤维复合体挤入井筒附近地层，由于纤维柔软，不易流动，纤维复合体将在套管外形成环形过滤带，达到类似充填筛管防粗砂同样的效果。特点：挡砂能力强、有效期长，并且能增加产能，特别是对防细粉砂效果好，减小近井压力梯度和解除近井地带污阻压降，从而达到增产与防砂的双重目的.随着人们防砂理念的更新，石油界对防砂的观念发生了很大变化，防砂已经由过去的单纯防砂向排砂、防排结合方面发展。国内稀油出砂油藏应用的成功典范是

15、新北油田，该油田自1995年以来试验应用螺仟泵排砂生产，并且逐步与其它各类机械防砂和化学防砂技术有机的结合，形成了一套成熟的综合防排砂配套技术，取得了显著效果。.1 1、膨胀前刚体外径小，、膨胀前刚体外径小，井身结构适应性强井身结构适应性强4 4、流通面积大流通面积大，井眼，井眼附加压降小附加压降小，可提高，可提高作业油井生产能力作业油井生产能力2 2、膨胀后内径大（膨胀后内径大（仅缩小仅缩小25.4mm25.4mm），提高井），提高井径利用率径利用率3 3、膨胀后与井壁直接接触，膨胀后与井壁直接接触，增强井壁稳定性增强井壁稳定性5 5、与砾石充填相比，施工简单，、与砾石充填相比，施工简单，成

16、本低成本低.u 1910年年 延性管和旋转膨胀补贴延性管和旋转膨胀补贴u 1917年年 实体膨胀锥膨胀波纹管实体膨胀锥膨胀波纹管u 1940年年 液压液压/爆炸式膨胀延性管爆炸式膨胀延性管u 1962年年 波纹管上使用波纹管上使用树脂玻璃纤维树脂玻璃纤维涂涂层技术层技术u 1980年年 波纹管加压后旋转膨胀波纹管加压后旋转膨胀u 1992年年 实体膨胀锥割缝管实体膨胀锥割缝管、延性管、延性管u 1865年年 有缝钢管出现有缝钢管出现u 1995年年可膨胀防砂筛管可膨胀防砂筛管目标：目标：可膨胀可膨胀套管套管.123.膨胀管串膨胀管串钻杆钻杆扶正器扶正器液压膨胀工具液压膨胀工具机械膨胀工具机械膨

17、胀工具. 自自19991999年年WeatherfordWeatherford（威德福国际有限公司威德福国际有限公司）首次成功应用以来，截至首次成功应用以来，截至20062006年底在全球累年底在全球累计应用计应用48000m48000m，实施，实施405405口井，口井，60%60%用于裸眼用于裸眼井防砂，井防砂，40%40%用于套管井防砂；用于套管井防砂；中国区域施工中国区域施工41 41口井。另外口井。另外BakerBaker（贝克休斯贝克休斯公司公司）应用）应用2525口、口、 Halliburton （哈利伯顿哈利伯顿）应用应用13 13口、口、 SchlumbergerSchlum

18、berger（斯伦贝榭）应用）应用1 1口。口。总体成功率达到总体成功率达到95%95%以上，同传统防砂完井以上，同传统防砂完井相比降低成本相比降低成本20%20%，增产，增产70%70%左右。左右。.1、在筛管、在筛管/裸眼环空形成高渗透挡砂屏障裸眼环空形成高渗透挡砂屏障有利于减缓或避免筛管堵塞，对稠油、粉细砂岩油藏防砂有利于减缓或避免筛管堵塞，对稠油、粉细砂岩油藏防砂优势明显优势明显防砂有效期长，充分发挥水平井增产优势，延长油井寿命防砂有效期长，充分发挥水平井增产优势，延长油井寿命有利于流体均匀流入筛管内部，延缓底水锥进有利于流体均匀流入筛管内部，延缓底水锥进3、简化完井管柱结构、简化完井

19、管柱结构,提高完井速度提高完井速度,节约完井成本节约完井成本2、提高油井完善程度，降低近井表皮系数，增大、提高油井完善程度，降低近井表皮系数，增大井筒流通面积，最大程度的水平井增产优势井筒流通面积，最大程度的水平井增产优势.充填总成充填总成安全装置安全装置分流筛管分流筛管.1、下入管柱、下入管柱2、坐封工具、坐封工具3、滤饼清除、砾石充填、滤饼清除、砾石充填4、油气井投产、油气井投产.一趟管柱可以完成滤饼清除和裸眼充填所有工序一趟管柱可以完成滤饼清除和裸眼充填所有工序采用分流筛管技术，为携砂流体提供交替通道，提采用分流筛管技术，为携砂流体提供交替通道，提高充填效率高充填效率采用了井底循环压力保

20、持技术采用了井底循环压力保持技术拥有筛管拥有筛管/ /裸眼全环空循环洗井功能裸眼全环空循环洗井功能拥有井下压力数据实时采集功能拥有井下压力数据实时采集功能 采用清洁携砂体系，有利于油层保护采用清洁携砂体系，有利于油层保护.水平井裸眼充填技术以其突出的技术优势，水平井裸眼充填技术以其突出的技术优势，使得世界各大石油公司作为一种前沿的新使得世界各大石油公司作为一种前沿的新技术进行了攻关研究，形成了较为配套的技术进行了攻关研究，形成了较为配套的技术。技术。但从现场应用成功率来看，由于水平井裸但从现场应用成功率来看，由于水平井裸眼充填实施难度较大，报道不成功的例子眼充填实施难度较大，报道不成功的例子较

21、多，总体上一次成功率还不到较多，总体上一次成功率还不到50%。主要原因是由于井壁不稳定使得管柱下不主要原因是由于井壁不稳定使得管柱下不到位、建立不起循环以及过早形成砂桥等。到位、建立不起循环以及过早形成砂桥等。.+分层挤压充填技术以一次可以完成多油层分层防分层挤压充填技术以一次可以完成多油层分层防砂的技术优势，较好的解决了非均质油藏井段长、砂的技术优势，较好的解决了非均质油藏井段长、夹层大、多油层的防砂难题，施工工序简单、作夹层大、多油层的防砂难题，施工工序简单、作业成本低。因此成为世界各大石油公司开发攻关业成本低。因此成为世界各大石油公司开发攻关的新技术。的新技术。.QUANTUMQUANT

22、UM充填工充填工具总成具总成安全接头安全接头分流筛管分流筛管MZMZ封隔器封隔器分流筛管分流筛管 桥桥 塞塞.一趟管柱完成多层防砂施工可以实现上部油层的压裂充填及下部油层的砾石充填分流筛管的应用使得整个管柱和施工工序更为简单可靠虽然在管柱设计中增加了安全接头，但分流筛管大的外径和MZ皮碗式层间封隔器，后处理困难. 国外技术最大优点：施工过程中层间完全国外技术最大优点：施工过程中层间完全隔离，有利于油层保护；最大的问题：防隔离，有利于油层保护；最大的问题：防砂失效后处理难度大费用高。砂失效后处理难度大费用高。 中国胜利采油院开发的技术则充分考虑中国胜利采油院开发的技术则充分考虑了后处理问题，一般

23、采用小修即可完成。了后处理问题，一般采用小修即可完成。.1 1、将射孔技术与防砂工艺有效集成、将射孔技术与防砂工艺有效集成提高了完井速度，缩短了施工周期，降低了作业提高了完井速度，缩短了施工周期，降低了作业成本；成本；缩短完井液与油层的接触时间，减小漏失，有利缩短完井液与油层的接触时间，减小漏失，有利于油层保护于油层保护2 2、将射孔、防砂与监测技术集成配套，提、将射孔、防砂与监测技术集成配套，提高了油井完善程度与油井产率高了油井完善程度与油井产率.下下入入集集成成管管柱柱坐坐封封射射孔孔封封隔隔器器射射孔孔解封射孔解封射孔封隔器，封隔器，下放管柱下放管柱至防砂设至防砂设计位置坐计位置坐封封隔

24、器封封隔器砾砾石石充充填填防防砂砂施施工工起起出出丢丢手手管管柱柱射射孔孔测测试试装装置置防防砂砂管管柱柱总总成成射射孔孔管管柱柱总总成成.一趟管柱可以完成射孔、防砂、监测所有工序一趟管柱可以完成射孔、防砂、监测所有工序 简简化施工工序，缩短施工周期，化施工工序，缩短施工周期， 节约施工费用，减节约施工费用，减小了地层结构破坏，降低了完井液损失，增加了小了地层结构破坏，降低了完井液损失，增加了储层产率储层产率水力驱动油管运输射孔体系：使射孔精确、快速、水力驱动油管运输射孔体系：使射孔精确、快速、高效高效实时射孔测试系统：可迅速清理射孔以及井眼破实时射孔测试系统：可迅速清理射孔以及井眼破坏形成的

25、碎片坏形成的碎片. 由中国辽河钻采院研发的复合射孔防砂技由中国辽河钻采院研发的复合射孔防砂技术自术自1999 1999 年年10 10 月进入现场应用至今实施月进入现场应用至今实施4646口口井。井。94 % ,94 % ,防砂材料出仓率防砂材料出仓率90 %90 %以上以上, ,枪身孔眼直枪身孔眼直径径18mm18mm20mm 20mm 。但其技术适应性、施工后。但其技术适应性、施工后对产能的影响、防砂有效期、防砂屏障强对产能的影响、防砂有效期、防砂屏障强度等需要进一步深入研究。度等需要进一步深入研究。 .1 1、单项技术向集成技术方向发展、单项技术向集成技术方向发展2 2、井筒向地层周围延伸方向发展、井筒向地层周围延伸方向发展3 3、人工设计向专业软件系统设计方向发展、人工设计向专业软件系统设计方向发展4 4、防砂井近井形态描述实现数模与仿真测、防砂井近井形态描述实现数模与仿真测试相结合试相结合.油水井防砂技术经过油藏工作者的长期实践和总结，已经逐步得到完善和发展，防砂技术也由过去常规的维护性措施演化成防砂与增产同步的进攻性配套措施。今后应继续深入开展研究和推广应用力度，特别是要对不同开发阶段油层出砂的机理、出砂预测开展深入研究，以便增加防砂工作的主动性，使防砂技术不断满足现场生产需要。.