1、 油井防砂技术 1 1 油气井防砂油气井防砂 2 2 采油工程手册采油工程手册 3 3 防砂手防砂手 4 4 井下作业监督井下作业监督 5 5 油气井防砂理论及其应用油气井防砂理论及其应用 6 6 防砂技术研讨会论文防砂技术研讨会论文 参参 考考 资资 料料 一、防砂概述一、防砂概述 二、机械防砂技术二、机械防砂技术 三、化学防砂技术三、化学防砂技术 四、防排砂工艺技术四、防排砂工艺技术 五、水平井防砂技术五、水平井防砂技术 六、其它防砂技术简介六、其它防砂技术简介 七、防砂施工现场监督七、防砂施工现场监督 八、八、防砂质量标准及效果评价防砂质量标准及效果评价 提提 纲纲 3 3 油井出砂的原
2、因油井出砂的原因 3.1 3.1 地层粘结强度低地层粘结强度低 在胶结疏松的地层中，流体流动阻力克服了砂粒间的聚在胶结疏松的地层中，流体流动阻力克服了砂粒间的聚 合力或岩石强度，使油井出砂。特别当原油粘度高，流速合力或岩石强度，使油井出砂。特别当原油粘度高，流速 大，流动阻力也愈大，出砂也愈严重。大，流动阻力也愈大，出砂也愈严重。 3 3 油井出砂的原因油井出砂的原因 3.2 3.2 油、气井产水：油、气井产水： 以粘土为主要胶结物的地层中，当开始产水后，以粘土为主要胶结物的地层中，当开始产水后， 水溶解地层中的胶结物，降低了地层固结强度。水溶解地层中的胶结物，降低了地层固结强度。 有些油田在
3、一次采油期间，不出砂。但在注水有些油田在一次采油期间，不出砂。但在注水 采油期间，尤其在油井产水后开始出砂。含水上采油期间，尤其在油井产水后开始出砂。含水上 升，加剧出砂。升，加剧出砂。 a.a.固井质量不好，固井质量不好， 油井大段窜槽，油井大段窜槽， 高压层封隔不良，高压层封隔不良， 高压油、气水乱高压油、气水乱 窜造成油井出砂窜造成油井出砂. . 3 3 油井出砂的原因油井出砂的原因 3.4 3.4 完井措施不当完井措施不当 4 4 油井出砂预测油井出砂预测 预测油井是否出砂，必须研究地层的出砂临界预测油井是否出砂，必须研究地层的出砂临界 流速和临界压差，定量地分析地层的出砂程度。流速和
4、临界压差，定量地分析地层的出砂程度。 目前出砂预测方法有目前出砂预测方法有现场观测法、经验分析法现场观测法、经验分析法 a.a.现场观测法：现场观测法： （1 1）岩心观察）岩心观察 （2 2）DSTDST（Drillstem testDrillstem test）测试测试 （3 3）临井比较）临井比较 4 4 油井出砂预测油井出砂预测 b b 经验分析法经验分析法 1 1、组合模量、组合模量 根据声波时差及密度测井资料，应用下列公式计根据声波时差及密度测井资料，应用下列公式计 算：通过算：通过组合弹性摸量组合弹性摸量E EC C来预测油层是否出砂。来预测油层是否出砂。 E EC C 岩石的组
5、合弹性摸量岩石的组合弹性摸量 MPaMPa r r 地层岩石体积密度地层岩石体积密度 g/cmg/cm3 3 t tc c 岩石纵波声波时差岩石纵波声波时差 s/ms/m 2 8 1094.9 c r c t E 4 4 油井出砂预测油井出砂预测 组合模量组合模量E EC C 当当E EC C 2.0 2.010104 4MPa MPa 正常生产，不出砂。正常生产，不出砂。 1.5 1.5 10104 4 E EC C 2.02.010104 4MPa MPa 轻微出砂轻微出砂 E EC C 1.5 1.5 10104 4MPa MPa 严重出砂严重出砂 4 4 油井出砂预测油井出砂预测 2
6、2、声波时差法声波时差法 近年来采用近年来采用声波声波在地层中的传播时间在地层中的传播时间T T进行进行 予测，当声波时差予测，当声波时差T T295295微秒微秒/ /米时，则应采米时，则应采 取防砂措施。取防砂措施。 4 4 油井出砂预测油井出砂预测 3 3、孔隙度法、孔隙度法 大于大于3030， 胶结程度差，出砂严重胶结程度差，出砂严重 20 20 3030之间，轻微出砂之间，轻微出砂 小于小于2020， 基本不出砂基本不出砂 4 4、岩心室内实验法：、岩心室内实验法： 包括抗压强度试验、流动破坏性试验。岩心流包括抗压强度试验、流动破坏性试验。岩心流 动破性试验等。动破性试验等。 5 5
7、 油井油井冲砂冲砂 a a 油井油井冲砂冲砂 通过向井筒内打入液体，利用高速的液体将砂冲散、通过向井筒内打入液体，利用高速的液体将砂冲散、 悬浮，同时利用其速度和粘度将砂子携带到地面。悬浮，同时利用其速度和粘度将砂子携带到地面。 冲砂液：水、钻井液、乳化液、气化液等冲砂液：水、钻井液、乳化液、气化液等 冲砂方法：正冲、反冲、正反冲冲砂方法：正冲、反冲、正反冲 b 油井捞砂油井捞砂 软捞、硬捞软捞、硬捞 6 6 冲砂注意事项冲砂注意事项 1 冲砂前要弄清冲砂井的情况，掌握施工设计及施工程序冲砂前要弄清冲砂井的情况，掌握施工设计及施工程序 2 检查好进出口的阀门，防止憋泵。检查好进出口的阀门，防止
8、憋泵。 3冲砂过程不能停泵，若必须停泵，应先循环一段时间，冲砂过程不能停泵，若必须停泵，应先循环一段时间， 停泵后将防砂管拄上提停泵后将防砂管拄上提67m，以防卡管拄。，以防卡管拄。 4 防止井喷，冲砂时注意观察泵压，在气井上冲砂时还应防止井喷，冲砂时注意观察泵压，在气井上冲砂时还应 注意防止火灾事故。注意防止火灾事故。 （防止地层出砂）（防止地层出砂） 防防 砂砂 方方 法法 砂砂 拱拱 防防 砂砂 机机 械械 防防 砂砂 化化 学学 防防 砂砂 焦焦 化化 防防 砂砂 防防 砂砂 方方 法法 机机 械械 防防 砂砂 砂砂 拱拱 防防 砂砂 裸眼产层膨胀式封隔器裸眼产层膨胀式封隔器 防防 砂
9、砂 管管 柱柱 割割 缝缝 筛筛 管，绕管，绕 丝丝 筛筛 管，管， 双双 层层 筛筛 管，胶管，胶 结结 滤滤 砂砂 管管 筛管筛管+预涂层砾石或陶粒充填预涂层砾石或陶粒充填 防砂管柱防砂管柱 +充填充填 压裂防砂压裂防砂 降降 低低 流流 速速 控控 制制 产产 量量 增大射孔段长度，增加射孔密度增大射孔段长度，增加射孔密度 割缝筛管、绕丝筛管割缝筛管、绕丝筛管 或衬管或衬管+砾石充填砾石充填 增大地层径向应力增大地层径向应力 （续表（续表1） 防防 砂砂 方方 法法 化学防砂化学防砂 焦化防砂焦化防砂 树脂胶结树脂胶结 人工井壁人工井壁 其它化学法其它化学法 注热空气固砂注热空气固砂 树
10、脂注入法，树脂地下合成树脂注入法，树脂地下合成 水水 泥泥- - 酸钙混合液固砂酸钙混合液固砂 四四 氯氯 化化 硅硅 固固 砂砂 聚聚 乙乙 烯烯 固固 砂砂 氧化有机化合物固砂法氧化有机化合物固砂法 水水 带带 干干 灰灰 砂砂 乳乳 化化 水水 泥泥 焊焊 接接 玻玻 璃璃 固固 砂砂 树树 脂脂 砂砂 浆浆 水水 泥泥 砂砂 浆浆 树树 脂脂 核核 桃桃 壳壳 氢氢 氧氧 化化 钙钙 固固 砂砂 短期火烧油层固砂短期火烧油层固砂 预预 涂涂 层层 砾砾 石石 （续表（续表2） (2)(2)化学防砂：化学防砂： 适用于渗透率相对均匀的薄层段，井筒中不适用于渗透率相对均匀的薄层段，井筒中不
11、 留任何机械物体，修井作业简单、对留任何机械物体，修井作业简单、对粉细砂粉细砂地层地层 防砂效果优于机械。防砂效果优于机械。 缺点缺点 ：对地层渗透率有一定伤害，有效期短，：对地层渗透率有一定伤害，有效期短， 在稠油注汽吞吐井防砂上，应用程度不如机械防在稠油注汽吞吐井防砂上，应用程度不如机械防 砂广泛。砂广泛。 机械防砂技术：机械防砂技术： 是把机械防砂（滤砂）装置下入井中，阻挡地是把机械防砂（滤砂）装置下入井中，阻挡地 层砂进入井内，而地层液体可以自由通过的防砂层砂进入井内，而地层液体可以自由通过的防砂 方式。方式。 包括：包括： 滤砂管防砂、绕丝筛管防砂、割缝筛管防砂、滤砂管防砂、绕丝筛管
12、防砂、割缝筛管防砂、 砾石充填防砂、压裂防砂以及排砂技术等。砾石充填防砂、压裂防砂以及排砂技术等。 目前国内外的防砂技术，种类繁多已成规模、目前国内外的防砂技术，种类繁多已成规模、 系列化。系列化。 典型机械防砂工艺技术：典型机械防砂工艺技术： 套管内防砂套管内防砂 地层内固砂地层内固砂 预充填筛管防砂技术预充填筛管防砂技术 砾石充填防砂技术砾石充填防砂技术 金属纤维筛管防砂技术金属纤维筛管防砂技术压裂防砂技术压裂防砂技术 金属棉筛管防砂技术金属棉筛管防砂技术 割缝筛管防砂技术割缝筛管防砂技术复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 膨胀筛管防砂技术膨胀筛管防砂技术 目前机械防砂发展主要表现目前机械防
13、砂发展主要表现: : v对于出砂严重、生产压差大的直井、小斜度油对于出砂严重、生产压差大的直井、小斜度油 井，多采用筛管砾石充填防砂；而对于出砂不井，多采用筛管砾石充填防砂；而对于出砂不 太严重或大斜度井、水平井则采用相应的防砂太严重或大斜度井、水平井则采用相应的防砂 筛管防砂。筛管防砂。 v砾石充填趋于正循环挤压充填，尤其是高压大砾石充填趋于正循环挤压充填，尤其是高压大 排量挤压充填排量挤压充填 v低粘度的充填携砂液发展较快，这是因为其砾低粘度的充填携砂液发展较快，这是因为其砾 石填层密实，防砂效果好。石填层密实，防砂效果好。 v专门适用于水平井裸眼井或套管井的新型防砂专门适用于水平井裸眼井
14、或套管井的新型防砂 管不断出现，由于其工艺简单、施工方便而日管不断出现，由于其工艺简单、施工方便而日 益受到现场欢迎。益受到现场欢迎。 筛管筛管 砾石砾石 充填充填 防砂防砂 示意示意 图图 防防 砂砂 原原 理理 砾石充填防砂技术砾石充填防砂技术 防防 砂砂 原原 理理 砾石充填防砂技术砾石充填防砂技术 砾砾 石石 充充 填填 防防 砂砂 技技 术术 砾砾 石石 充充 填填 防防 砂砂 技技 术术 砾石充填防砂技术砾石充填防砂技术 砾石充填防砂技术砾石充填防砂技术 D50/d50之值与砾石渗透率曲线之值与砾石渗透率曲线 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.
15、9 1 1234567891011121314151617181920 砾石与地层砂粒度中值之比 充填前后砾石渗透率之比 砾砾/砂界面清楚砂界面清楚, 防砂有效防砂有效 地层砂进入砾石充填层地层砂进入砾石充填层 造成堵塞造成堵塞 地层砂自由通过砾石充地层砂自由通过砾石充 填层填层,防砂失败防砂失败 图1 砾石直径选择 理理 想想 粒粒 度度 比比 值值 区区 1 1 设计原则和依据设计原则和依据 砾石挡砂机理砾石挡砂机理 D50/d5066 D50/d5014D50/d5014 砾石球度砾石球度 是计量砾石是计量砾石 颗粒的形状颗粒的形状 与球体的接与球体的接 近程度近程度 1 1 设计原则和
16、依据设计原则和依据 b b 砾石的圆度砾石的圆度 砾石圆度砾石圆度 是计量砾石是计量砾石 表面平滑程度表面平滑程度 和曲度的量和曲度的量 (颗粒棱角被颗粒棱角被 磨圆的程度磨圆的程度) 砾石充填径向厚度（英尺）砾石充填径向厚度（英尺） 冲冲/筛比与充填效率的关系筛比与充填效率的关系 冲冲/筛比与充填效率示意图筛比与充填效率示意图 携砂比与填充效率的关系携砂比与填充效率的关系 砾石充填防砂技术砾石充填防砂技术 填充排量与填充效率的关系填充排量与填充效率的关系 井斜与充填效率的关系井斜与充填效率的关系 炮眼冲洗工具炮眼冲洗工具 炮炮 眼眼 冲冲 洗洗 示示 意意 图图 刮管器刮管器 3 施工程序施
17、工程序 防砂管柱防砂管柱 示意图示意图 3 3 施工程序施工程序 1-1-填砂车填砂车 2-2-携砂液罐车携砂液罐车 3-3-予处理剂罐车予处理剂罐车 4-4-反洗车反洗车 5 5、6 6、7 7均为清水罐均为清水罐 车组摆放示意图车组摆放示意图 3 3 施工程序施工程序 完井管柱示意图完井管柱示意图 按设计要求按设计要求: : 丢手丢手 座封座封 并上提管柱并上提管柱 u预充填管柱组合预充填管柱组合 u粉末冶金防砂管粉末冶金防砂管 顶部为丢手封隔器，中部为顶部为丢手封隔器，中部为 地面充填好砾石的双层绕丝筛地面充填好砾石的双层绕丝筛 管，底部是管，底部是2 2 3 3个皮碗口向个皮碗口向 上
18、的滑套沉砂器。上的滑套沉砂器。 预充填管柱示意图预充填管柱示意图 （二）预充填筛管防砂技术（二）预充填筛管防砂技术 （二）预充填筛管防砂技术（二）预充填筛管防砂技术 （二）预充填筛管防砂技术（二）预充填筛管防砂技术 （三）不锈钢绕丝筛管（三）不锈钢绕丝筛管 不锈钢绕丝筛管是在打孔基管之上，用特殊不锈钢绕丝筛管是在打孔基管之上，用特殊 截面的不锈钢丝在专用设备上采用先进工艺技术截面的不锈钢丝在专用设备上采用先进工艺技术 绕焊制造而成，通过不锈钢丝筛缝挡砂。绕丝不绕焊制造而成，通过不锈钢丝筛缝挡砂。绕丝不 锈钢筛管具有结构简单，筛缝均匀，使用方便，锈钢筛管具有结构简单，筛缝均匀，使用方便， 强度高
19、，重量轻，不受温度影响，耐腐蚀性强，强度高，重量轻，不受温度影响，耐腐蚀性强， 过虑面积大，渗流性能好等特点。过虑面积大，渗流性能好等特点。 不锈钢绕丝筛管多数不锈钢绕丝筛管多数与砾石充填联合使用与砾石充填联合使用 。 （三）不锈钢绕丝筛管（三）不锈钢绕丝筛管 （三）不锈钢绕丝筛管（三）不锈钢绕丝筛管 （三）（三）不锈钢绕丝筛管不锈钢绕丝筛管 绕丝筛管砾石充填绕丝筛管砾石充填技术是最普及的防砂技术，技术是最普及的防砂技术， 在全世界范围内应用最广，不完全统计已有在全世界范围内应用最广，不完全统计已有2 2万万 多井次。在胜利油田应用较多，多井次。在胜利油田应用较多，19951995年以前在辽年
20、以前在辽 河油田应用河油田应用400400多井次，防砂效果很好。特别是多井次，防砂效果很好。特别是 近年来，近年来，绕丝筛管加工工艺和携砂液技术的改进绕丝筛管加工工艺和携砂液技术的改进 提高，绕丝筛管砾石充填提高，绕丝筛管砾石充填技术的技术优势得以进技术的技术优势得以进 一步发挥。一步发挥。 （四）金属纤维筛管防砂技术（四）金属纤维筛管防砂技术 防防 砂砂 原原 理理 （四）（四）金属纤维筛管防砂技术金属纤维筛管防砂技术 （四）（四）金属纤维筛管防砂技术金属纤维筛管防砂技术 （四）（四）金属纤维筛管防砂技术金属纤维筛管防砂技术 2. 2.筛管适应条件筛管适应条件 中中粗砂、出砂不严重的地层粗砂
21、、出砂不严重的地层 均匀系数均匀系数CoCo3.03.0时应用筛管防砂效果好。时应用筛管防砂效果好。 （均匀系数均匀系数CoCo：半对数坐标中：半对数坐标中D D40 40/D /D90 90的比值） 的比值） （四）（四）金属纤维筛管防砂技术金属纤维筛管防砂技术 （四）（四）金属纤维筛管防砂技术金属纤维筛管防砂技术 （四）金属纤维筛管防砂技术（四）金属纤维筛管防砂技术 防防 砂砂 完完 井井 管管 柱柱 示示 意意 图图 油层油层 油层油层 （四）金属纤维筛管防砂技术（四）金属纤维筛管防砂技术 （四）（四）金属纤维筛管防砂技术金属纤维筛管防砂技术 （四）（四）金属纤维筛管防砂技术金属纤维筛管
22、防砂技术 ( (五五) )割缝筛管防砂技术割缝筛管防砂技术 该技术是在油管或套管上切割出矩形缝（或该技术是在油管或套管上切割出矩形缝（或 梯形缝），利用割缝实现过滤油流中的颗粒物梯形缝），利用割缝实现过滤油流中的颗粒物 质，实现防砂目的。质，实现防砂目的。 割缝筛管因加工梯形缝难度较大，加工成本割缝筛管因加工梯形缝难度较大，加工成本 相对较高，目前主要以加工矩形缝为主。筛管相对较高，目前主要以加工矩形缝为主。筛管 缝隙的布缝方式，又主要分为缝隙的布缝方式，又主要分为3 3种：交错布缝、种：交错布缝、 平行布缝、螺旋布缝。平行布缝、螺旋布缝。 割缝筛管主要应用于出砂粒径大而均匀的油割缝筛管主要应
23、用于出砂粒径大而均匀的油 井，对于出砂粒径较细的油井一般与填砂技术井，对于出砂粒径较细的油井一般与填砂技术 配合应用。配合应用。 ( (五五) )割缝筛管防砂技术割缝筛管防砂技术 ( (五五) )割缝筛管防砂技术割缝筛管防砂技术 割 缝 筛 管割 缝 筛 管 (六六)膨胀筛管防砂技术膨胀筛管防砂技术 基基 本本 原原 理理 六六 膨膨 胀胀 筛筛 管管 防防 砂砂 技技 术术 (六六)膨胀筛管防砂技术膨胀筛管防砂技术 膨胀筛管结构原理膨胀筛管结构原理 膨膨 胀胀 筛筛 管管 示示 意意 图图 筛管膨胀情况筛管膨胀情况 红色高压，蓝色停压红色高压，蓝色停压 投球打压，悬挂器坐封丢手投球打压，悬挂
24、器坐封丢手 继续打压，胀锥膨胀弹出继续打压，胀锥膨胀弹出 上提管柱，筛管膨胀，贴紧套管上提管柱，筛管膨胀，贴紧套管 停止打压，胀锥收回，越过接箍停止打压，胀锥收回，越过接箍 重复以上过程，全部筛管膨胀重复以上过程，全部筛管膨胀 提出胀锥，施工结束提出胀锥，施工结束 筛筛 管管 打打 捞捞 示示 意意 图图 下入捞矛下入捞矛 卡紧打捞部位卡紧打捞部位 上提管柱上提管柱 筛管径向收缩筛管径向收缩 提出井筒提出井筒 图图24 轴向拉力与径向尺寸变化曲线轴向拉力与径向尺寸变化曲线 4 4 室内试验室内试验 在膨胀试验时，在膨胀试验时， 试件轴向尺寸未见试件轴向尺寸未见 变化。在收缩试验变化。在收缩试验
25、 时，试件轴向伸长时，试件轴向伸长 15mm15mm。整个试验过。整个试验过 程之中，管壁均匀程之中，管壁均匀 光滑，筛管和过滤光滑，筛管和过滤 层没有破损情况，层没有破损情况， 达到设计要求。达到设计要求。 试验现场试验现场 试验现场样件试验现场样件 试验现场样件剖析试验现场样件剖析 (七七) 复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 复合射孔器结构图复合射孔器结构图 结结 构构 图图 (七七) 复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 (七七) 复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 (七七) 复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 图图22 复合射孔器工作过程示意图复合射孔器工作过程示意图 工作工作 过程过程 (七
26、七) 复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 图图22 地层中的状态示意图地层中的状态示意图 (七七) 复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 (七七) 复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 (七七) 复合射孔防砂技术复合射孔防砂技术 工工 艺艺 原原 理理 低 压 循 环 压裂充填 化化 学学 压压 裂裂 防防 砂砂 施工工艺研究施工工艺研究 三通滑阀三通滑阀丢手装置丢手装置 填充封隔器填充封隔器 强度高，通径大，便于后期作业强度高，通径大，便于后期作业 筛管自洁能力强，不易堵塞筛管自洁能力强，不易堵塞 特点特点 0 0 5 5 1010 1515 2020 2525 3030 3535 时间时间 6 6
27、1212 1818 2424 3030 3636 4242 砂比（%）砂比（%） 排量（10-1m3/min）排量（10-1m3/min） 压力（MPa）压力（MPa） 控制加砂和顶替阶段的排量控制加砂和顶替阶段的排量,砂比砂比,携砂液粘度等参数携砂液粘度等参数 使混砂液在油层深部发生脱砂使混砂液在油层深部发生脱砂 施工工艺施工工艺 强制脱砂技术强制脱砂技术 主要技术参数：主要技术参数： 现场应用现场应用359359井次井次 2000.8-2005.122000.8-2005.12 防砂有效率防砂有效率92.192.1 % % 累计增油累计增油113875.0113875.0t t 解决海外河
28、、沈解决海外河、沈6767、洼、洼3838 青龙台等区块出砂难题青龙台等区块出砂难题 v近年来，国外兴起了多种新型的化学防砂方法，近年来，国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。其它化学胶结剂。 v从总体来看，根据防砂需要，研究价廉、实用、从总体来看，根据防砂需要，研究价廉、实用、 高效的新型化学防砂方法成为开发砂岩油田的高效的新型化学防砂
29、方法成为开发砂岩油田的 必然趋势。必然趋势。 （一）（一）树脂胶结固砂树脂胶结固砂 相分离树脂（内固化）相分离树脂（内固化） 后冲洗方法（外固化）后冲洗方法（外固化） 1.1.相分离方法相分离方法: : 此法是在烃溶液中加入相对此法是在烃溶液中加入相对 低的活性树脂。采用相分离方法时，对顶替液低的活性树脂。采用相分离方法时，对顶替液 量要做精确计算。采用相分离方法时，通常在量要做精确计算。采用相分离方法时，通常在 地面加入催化剂，以促进树脂固化。地面加入催化剂，以促进树脂固化。 （一）（一）树脂胶结固砂树脂胶结固砂 相分离树脂（内固化）相分离树脂（内固化） 2.2.后冲洗方法后冲洗方法 相对高
30、浓度的树脂液，然后用后冲洗方法将砂粒间相对高浓度的树脂液，然后用后冲洗方法将砂粒间 的树脂冲刷至残余饱和度，以保持地层渗透率。的树脂冲刷至残余饱和度，以保持地层渗透率。 3.3.树脂固砂前的准备树脂固砂前的准备 树脂固砂前井筒准备对固砂效果的影响非常树脂固砂前井筒准备对固砂效果的影响非常 大，施工时应注意以下问题。大，施工时应注意以下问题。 （一）射孔段长度和孔密；（一）射孔段长度和孔密； （二）固砂深度和树脂用量；（二）固砂深度和树脂用量； （三）地层预处理。对于高的粘土和粉砂含量以（三）地层预处理。对于高的粘土和粉砂含量以 及受钻井泥浆污染的地层，在固砂之前要做酸洗及受钻井泥浆污染的地层，
31、在固砂之前要做酸洗 处理。处理。 人工井壁抗压强度随温度变化曲线人工井壁抗压强度随温度变化曲线 图图39 人工井壁的渗透率随温度变化曲线人工井壁的渗透率随温度变化曲线 330350时抗压强度时抗压强度 330350时渗透率时渗透率 与时间变化曲线与时间变化曲线 与时间变化曲线与时间变化曲线 低温固化后的岩芯耐碱实验低温固化后的岩芯耐碱实验(50(50） 图图1 施施 工工 管管 柱柱 示示 意意 图图 图图2 施施 工工 车车 辆辆 布布 置置 图图 图图40 图图5 井壁 防砂 工艺 原理 多媒 体演 示 施工工艺过程：施工工艺过程： 乳乳 液液 树树 脂脂 施施 工工 示示 意意 图图 四
32、四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 技术指标：技术指标： 排砂量达到排砂量达到7%（体（体 积比）积比） 额定排量：额定排量：10 m3/h 下深下深1800m 井斜度井斜度70 日处理液量日处理液量200m3/d 适用条件：适用条件： 油井大量出泥浆、出油井大量出泥浆、出 细砂的油井。细砂的油井。 水力喷射泵地面处理系统水力喷射泵地面处理系统 地面装置参数地面装置参数 处处 理理 量：量：350m3/d 工作压力：工作压力：20MPa 动力液排量：动力液排量：10m3/h 出井混合液出井混合液 产出液进站产出液进站 低压动力液低压动力液 储砂罐储砂罐 增压部
33、分增压部分 高压动力液高压动力液 排污口排污口 综合处综合处 理装置理装置 油井排砂采油技术油井排砂采油技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 管式防砂卡泵示意图管式防砂卡泵示意图 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术
34、防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 四四 防排砂工艺技术防排砂工艺技术 随着水平井的大量出现，出砂油层水平井的完井尤随着水平井的大量出现，出砂油层水平井的完井尤 其重要。目前采用比较多的完井方式主要是筛管悬挂裸其重要。目前采用比较多的完井方式主要是筛管悬挂裸 眼完井防砂，其次是筛管砾石充填防砂。眼完井防砂，其次是筛管砾石充填防砂。 1 1、技术优势、技术优势 水平井可以提高油井产能，节约土地资源，节水平井可以提高油井产能，节约土地资源，节 省投资。产量是直井的省投资。产量是直井的3 35 5倍，投资仅为直井的倍，投资仅为直井的2 2 倍。是稠
35、油疏松砂岩油藏开发的有效途径之一。倍。是稠油疏松砂岩油藏开发的有效途径之一。 上世纪三十年代美国出现第一口水平井以来，上世纪三十年代美国出现第一口水平井以来， 全世界已有上万口水平井。全世界已有上万口水平井。 2 2、完井方式、完井方式 固井射孔完井固井射孔完井 固井、射孔要求高，污染程度高，完善程度低。固井、射孔要求高，污染程度高，完善程度低。 砾石充填完井砾石充填完井 防砂性能好，成本高，工具复杂，施工难度大，充填防砂性能好，成本高，工具复杂，施工难度大，充填 效果难保证。效果难保证。 筛管完井筛管完井 施工简单、成本低，筛管完井已成为辽河油田水平井施工简单、成本低，筛管完井已成为辽河油田
36、水平井 主要完井技术主要完井技术 3 3、筛管完井优点、筛管完井优点 保护地层砂岩骨架，主动控制出砂规模，防止保护地层砂岩骨架，主动控制出砂规模，防止 地层亏空、坍塌。地层亏空、坍塌。 比射孔完井完善程度高，生产压差和流阻小，比射孔完井完善程度高，生产压差和流阻小， 可提高产量可提高产量20%20%30%30%。 减少地层伤害，节约投资。减少地层伤害，节约投资。 4 4、适用条件、适用条件 同一压力系统，没有分层措施要求；同一压力系统，没有分层措施要求； 地层砂均匀性、分选性好，出砂粒度较粗；地层砂均匀性、分选性好，出砂粒度较粗； 考虑井眼坍塌，筛管强度和防堵性能要求高；考虑井眼坍塌，筛管强度
37、和防堵性能要求高； 防砂要满足注汽热采要求，筛管的抗热应力和防砂要满足注汽热采要求，筛管的抗热应力和 耐腐蚀能力强。耐腐蚀能力强。 5 5、工艺难度、工艺难度 水平井井眼轨迹特殊，曲率半径小；水平井井眼轨迹特殊，曲率半径小； 油层裸露面极大，井筒没有沉砂口袋；油层裸露面极大，井筒没有沉砂口袋； 完井工艺要求高，难度大，风险高。完井工艺要求高，难度大，风险高。 水平井筛管防砂水平井筛管防砂 完井结构示意图完井结构示意图 水平井防砂方式水平井防砂方式 水平井防砂方式水平井防砂方式 水平井防砂方式水平井防砂方式 图26 冷平冷平1井射孔完井管柱示意图井射孔完井管柱示意图 图图27 冷平冷平3井砾石充
38、填完井管柱示意图井砾石充填完井管柱示意图 欢127-平1井井身结构图 图图29 金属棉完井管柱示意图金属棉完井管柱示意图 面面120-120-平平7 7井井身结构图井井身结构图 图图30 井下工具与井眼井下工具与井眼 曲率几何关系图曲率几何关系图 图图34 34 冲筛管比与充填效率冲筛管比与充填效率 关系曲线关系曲线 图图36 水平井砾石充填模拟装置水平井砾石充填模拟装置 图图37 水平段砾石充填全过程水平段砾石充填全过程 水平井砾石充填全过程水平井砾石充填全过程 小结：小结： 水平井对于稠油油田，无论是从开发的水平井对于稠油油田，无论是从开发的 角度还是从防砂的角度，都有许多优越性。角度还是
39、从防砂的角度，都有许多优越性。 与之相伴的如完井、分段防砂、水平井冲砂与之相伴的如完井、分段防砂、水平井冲砂 等系列问题也相应产生。等系列问题也相应产生。 所以研究和开发水平井的防砂技术还有所以研究和开发水平井的防砂技术还有 待于今后进一步的开展，是一项长期的系统待于今后进一步的开展，是一项长期的系统 工作。工作。 六六 其它防砂方法简介其它防砂方法简介 1 1 自然砂桥防砂自然砂桥防砂 2 2 管外膨胀封隔器防砂管外膨胀封隔器防砂 3 3 水泥砂浆井壁防砂水泥砂浆井壁防砂 4 4 螺旋式筛管螺旋式筛管防砂防砂 5 5 高能气体树脂充填防砂技术高能气体树脂充填防砂技术 6 6 热法防砂热法防砂
40、 砂桥形成机理图砂桥形成机理图 图图45 管外膨胀封隔器管外膨胀封隔器 图图46 管外膨胀封隔器管外膨胀封隔器 5 5 高能气体树脂充填防砂技术高能气体树脂充填防砂技术 应用长井段防砂应用长井段防砂 6 6 热法防砂热法防砂 热法防砂是一种有机固砂防砂，可分热法防砂是一种有机固砂防砂，可分 为为注热空气方法注热空气方法和和短期火烧固砂方法短期火烧固砂方法。注。注 热空气固砂的原理是通过向地层注热空气热空气固砂的原理是通过向地层注热空气 使地下原油在高温下氧化，生成焦碳，而使地下原油在高温下氧化，生成焦碳，而 焦碳是一种固结剂，将地层中未胶结砂固焦碳是一种固结剂，将地层中未胶结砂固 结，达到防砂
41、目的。结，达到防砂目的。 6 6 热法防砂热法防砂 短期火烧方法：短期火烧方法：是在防砂井中建立火烧前缘，是在防砂井中建立火烧前缘， 火烧前缘在地层中推进数米后关井，让燃烧所生成火烧前缘在地层中推进数米后关井，让燃烧所生成 的热量重新分布，然后将井投产。的热量重新分布，然后将井投产。 原油在向井筒流动过程中流经燃烧带，在原油在向井筒流动过程中流经燃烧带，在400400 500500温度作用下，原油裂解生成焦碳，将地层中温度作用下，原油裂解生成焦碳，将地层中 未胶结砂固结。原油中的重组分提供了焦碳的来源。未胶结砂固结。原油中的重组分提供了焦碳的来源。 热法防砂适于原油比重大于热法防砂适于原油比重
42、大于0.9340.934的重质稠油油田。的重质稠油油田。 (5) (5) 依据工艺设计核实施工所用工具、材料的性依据工艺设计核实施工所用工具、材料的性 能和质量，可提出复检要求；能和质量，可提出复检要求； (6) (6) 依据设计严格落实防砂管柱的配制、下入程依据设计严格落实防砂管柱的配制、下入程 序及深度，并对施工所用树脂、携砂液、序及深度，并对施工所用树脂、携砂液、 处理处理 液等各种液体配制过程、注入量、注入次序进行液等各种液体配制过程、注入量、注入次序进行 检查核实；检查核实； (7) (7) 依据设计参数和要求，对施工设备、井口和依据设计参数和要求，对施工设备、井口和 施工管线的型号
43、、能力进行核实；施工管线的型号、能力进行核实； (8) (8) 防砂施工过成及要求必须符合防砂工艺设计，防砂施工过成及要求必须符合防砂工艺设计， 如有变更应及时上报；如有变更应及时上报； (9)(9)防砂施工，严格控制施工排量、施工砂比，防砂施工，严格控制施工排量、施工砂比， 并记录施工压力和注入液量等施工数据；并记录施工压力和注入液量等施工数据； (10)(10)强行留塞的防砂工艺，要严格控制顶替液强行留塞的防砂工艺，要严格控制顶替液 量；量； (11)(11)化学人工井壁防砂后，按设计要求确定关化学人工井壁防砂后，按设计要求确定关 井时间、侯凝时间以保证井时间、侯凝时间以保证井壁的强度井壁的强度； (12)(12)完成钻塞后，压井等下一步施工工序。完成钻塞后，压井等下一步施工工序。 ）（ d CPQ F 0 ）（ da CPQ 0 谢谢大家！
