1、 井下管柱工况诊断井下管柱工况诊断一、套管损坏机理及类型一、套管损坏机理及类型二、二、套管损诊断方法套管损诊断方法三、防砂与治砂三、防砂与治砂四、防腊与清腊四、防腊与清腊五、找水与堵水五、找水与堵水六、固井质量检测六、固井质量检测第一部分：第一部分：套管损坏机理及类型套管损坏机理及类型 套管的损坏是不可避免的套管的损坏是不可避免的现象，生产时间越长，套现象，生产时间越长，套管损坏越严重，也越普遍管损坏越严重，也越普遍。我国各主要油田的投产。我国各主要油田的投产时间已达时间已达30年以上，套损年以上，套损现象十分突出。现象十分突出。港西油田油水井套损比例高达港西油田油水井套损比例高达40以上以上
2、 长庆樊家川区块投入开发长庆樊家川区块投入开发13年后，油水年后，油水井套损比例达井套损比例达34 吉林扶余套管变形井至吉林扶余套管变形井至1988年高达年高达1347口，占总井数的口，占总井数的39.4 大庆油田套损井数仍逐年增加，大庆油田套损井数仍逐年增加，1997年年套管损坏套管损坏576口井，口井，2001年套损井超过年套损井超过700口，整个油田已累计损坏超过口，整个油田已累计损坏超过8000口口井。井。套损是国内外遇到的共同问题。随着油气生产过程的进行套损是国内外遇到的共同问题。随着油气生产过程的进行，各国套损日趋严重，各国套损日趋严重美国威明顿油田美国威明顿油田，从，从1926年
3、到年到1986年的开发期间，由于年的开发期间，由于大量采出地下液体，引起该地区较大的构造运动，油田大量采出地下液体，引起该地区较大的构造运动，油田中心地区地面下沉达中心地区地面下沉达9m，水平位移最多达，水平位移最多达3m，造成油，造成油水井成片错断，损失严重水井成片错断，损失严重罗马尼亚的坦勒斯油田罗马尼亚的坦勒斯油田开发开发22年后，已有年后，已有20的套管损坏的套管损坏俄罗斯的班长达勒威油田俄罗斯的班长达勒威油田有有30的油水井因套管损坏而停产的油水井因套管损坏而停产苏联的班长达勒威油田苏联的班长达勒威油田有有30%的井因套管损坏而停产的井因套管损坏而停产 地质因素：地质因素：泥岩吸水蠕
4、变泥岩吸水蠕变 油层出砂油层出砂 岩层滑动岩层滑动 断层活动断层活动 地震活动地震活动工程因素：工程因素：套管材质套管材质 固井质量固井质量 射孔质量射孔质量 井位部署井位部署 高压注水高压注水 压裂施工压裂施工环境因素：环境因素：油田化学（厌氧菌腐蚀，油田化学（厌氧菌腐蚀，COCO2 2腐腐蚀，电化学腐蚀，溶解氧腐蚀，蚀，电化学腐蚀，溶解氧腐蚀，H H2 2S S腐蚀腐蚀 地热（热应力、套管伸缩）地热（热应力、套管伸缩）主要有五种变形形态主要有五种变形形态:即椭圆变形即椭圆变形 径向凹陷变形径向凹陷变形 缩径变形缩径变形 扩径变形扩径变形 弯曲变形弯曲变形 套管破裂：套管破裂：一是一是纵向破
5、裂纵向破裂，二，二是四周破裂，即是四周破裂，即横向破裂横向破裂，还，还有一种是有一种是斜裂纹斜裂纹。套管破裂主。套管破裂主要是要是由于注采压差及作业施工由于注采压差及作业施工压力过高而造成的。压力过高而造成的。此外当套此外当套管钢材有划痕、裂缝缺陷或氢管钢材有划痕、裂缝缺陷或氢脆也可能造成脆性破裂。脆也可能造成脆性破裂。套管挫断套管挫断分为分为非坍塌型非坍塌型和和坍塌型坍塌型两种。两种。非坍塌型套管挫断非坍塌型套管挫断主要是注入水形成主要是注入水形成的浸水域的作用造成的，根据上下断口轴的浸水域的作用造成的，根据上下断口轴线间横向位移的大小分为线间横向位移的大小分为65mm以上大以上大通径形错断
6、、通径形错断、65mm以下小通径形错断以下小通径形错断和断口通径基本无变化的上、下位移型。和断口通径基本无变化的上、下位移型。坍塌型套管挫断坍塌型套管挫断是由于地层滑移、是由于地层滑移、地壳升降等因素造成的套管挫断。地壳升降等因素造成的套管挫断。腐蚀造成套管大面积腐蚀造成套管大面积穿孔穿孔或内外壁出现麻凹或内外壁出现麻凹是油田是油田常见的一种套管损坏形式常见的一种套管损坏形式。其原因是井内介质具有。其原因是井内介质具有腐蚀性。腐蚀性。注水井套管的年平均腐蚀速度：注水井套管的年平均腐蚀速度：0.5 0.6mm 污水对管柱的年平均腐蚀速度：污水对管柱的年平均腐蚀速度：17mm（胜利）（胜利）应力作
7、用下的年平均腐蚀速度：应力作用下的年平均腐蚀速度：14mm（胜利）（胜利）有害物质对管柱的年平均腐蚀速度：有害物质对管柱的年平均腐蚀速度：11mm（中源）（中源）纯水中管柱的年平均腐蚀速度：纯水中管柱的年平均腐蚀速度：17mm被氧饱和后的水中，年平均腐蚀速度：被氧饱和后的水中，年平均腐蚀速度：0.45mm水中含盐量较高时，年平均腐蚀速度：水中含盐量较高时，年平均腐蚀速度：3 5mm 胜利胜利油田现有管线：油田现有管线：20000km20000km，年更换，年更换400km400km,更更换率换率2.5%2.5%，年损失，年损失70007000万元万元大庆大庆油田现有管线：油田现有管线：4000
8、0km40000km，平均寿命，平均寿命9 9年年，年，年更换率更换率12.9%12.9%。油管。油管50000km50000km，平均寿命，平均寿命3 3年年中国石油股份有限公司管现有管线：中国石油股份有限公司管现有管线：70445km70445km，已腐蚀管线已腐蚀管线占占20.58%20.58%美国：管道损坏总数中，腐蚀引起的失效占美国：管道损坏总数中，腐蚀引起的失效占46%46%挪威艾柯基斯油田阿尔法平台：高温立管挪威艾柯基斯油田阿尔法平台：高温立管2 2个月个月后被二氧化碳腐蚀坏，导致严重爆炸事故后被二氧化碳腐蚀坏，导致严重爆炸事故长庆油田：二氧化碳平均含量长庆油田：二氧化碳平均含量
9、3.02%3.02%南海南海13-113-1气井：二氧化碳含量气井：二氧化碳含量22%22%套管套管密封性破坏密封性破坏主要表现主要表现在套管连接处，导致套管在套管连接处，导致套管外返油、气、水。这主要外返油、气、水。这主要是拉伸造成脱扣或套管丝是拉伸造成脱扣或套管丝扣质量等原因造成的。扣质量等原因造成的。套管损坏防护套管损坏防护是一门重要的学科，但是一门重要的学科，但是也要通过各种方法来对套管进行损是也要通过各种方法来对套管进行损坏检测，找到损坏点和损坏类型，争坏检测，找到损坏点和损坏类型，争取及早发现套管所出现的问题并予以取及早发现套管所出现的问题并予以解决，以保证正常生产。这也正是套解决
10、，以保证正常生产。这也正是套管检测的作用所在。管检测的作用所在。对套管的修复对套管的修复首先需要准确地确定故首先需要准确地确定故障类型，并对故障定位，进而通过粘障类型，并对故障定位，进而通过粘结衬套、涂胶洁剂、爆炸焊接等方法结衬套、涂胶洁剂、爆炸焊接等方法进行修补。进行修补。第二部分第二部分套管损诊断方法套管损诊断方法用于检查套管损伤或变形的测井方法有：1 1、机械方法机械方法：包括印模法和井径法：包括印模法和井径法2 2、声波方法声波方法：井壁超声波成像测井仪：井壁超声波成像测井仪3 3、放射性方法放射性方法：伽马：伽马-伽马测井仪伽马测井仪4 4、光学方法光学方法：井下摄像电视测井仪：井下
11、摄像电视测井仪5 5、电磁方法电磁方法：接箍定位器、管子分析仪、电磁：接箍定位器、管子分析仪、电磁 测厚仪、磁测井、电磁探伤测井仪等测厚仪、磁测井、电磁探伤测井仪等 印模法检测是利用专用管柱或钢丝绳下接印模类打印模法检测是利用专用管柱或钢丝绳下接印模类打印工具印工具，对套管损坏程度、几何形状等进行打印，然后，对套管损坏程度、几何形状等进行打印，然后对打印出的印痕进行描绘、分析、判断，最后提出套损对打印出的印痕进行描绘、分析、判断，最后提出套损点的几何形状、尺寸、深度位置。印模法检测可用来判点的几何形状、尺寸、深度位置。印模法检测可用来判断套管变形、错断、破裂断套管变形、错断、破裂 等套损程度和
12、深度位置。等套损程度和深度位置。印模法检测不受环境条件和井况的限制，检测时迅印模法检测不受环境条件和井况的限制，检测时迅速、方便和直观，但印模直径大小的选择比较难。速、方便和直观，但印模直径大小的选择比较难。直径直径过大，打印出来的印模不在变形最明显处，印痕不清晰过大，打印出来的印模不在变形最明显处，印痕不清晰，不可靠，直径过小，打印不出印痕或印痕不明显，因，不可靠，直径过小，打印不出印痕或印痕不明显，因而无法确定某一个变形位置的形态。这种方法主要用于而无法确定某一个变形位置的形态。这种方法主要用于套管损坏的验证，井下落物几何形状、尺寸和深度位置套管损坏的验证，井下落物几何形状、尺寸和深度位置
13、的核定，以及在修井过程中临时需要查明套管技术状况的核定，以及在修井过程中临时需要查明套管技术状况等场合。等场合。井径法通过测量套管内径的变化反应套管纵向和井径法通过测量套管内径的变化反应套管纵向和横向的变形。井径仪是电阻式转换测量仪器，其主要横向的变形。井径仪是电阻式转换测量仪器，其主要原理是当套管内径改变使微井径电桥阻值改变，通过原理是当套管内径改变使微井径电桥阻值改变，通过放大并由地面仪表记录，并转化成相应的井径值，即放大并由地面仪表记录，并转化成相应的井径值，即可得到随井深不同的井径变化曲线。可得到随井深不同的井径变化曲线。井径仪的优点是：井径仪的优点是：井径仪简易、坚固、稳定、可靠井径
14、仪简易、坚固、稳定、可靠、检测速度快，能够较准确地测得全井套变部位及井、检测速度快，能够较准确地测得全井套变部位及井径的变化。径的变化。缺点是：（缺点是：（1）对仪器居中要求很高，偏心会导致对仪器居中要求很高，偏心会导致测量误差。（测量误差。（2）对井径仪接触不到的部分所存在的缺对井径仪接触不到的部分所存在的缺陷是无法检测到的，也探测不到套管外壁的损伤情况陷是无法检测到的，也探测不到套管外壁的损伤情况。（3）当套管内壁有沥青、石腊等杂质时，会导致井当套管内壁有沥青、石腊等杂质时，会导致井径仪与套管内壁接触不可靠，从而影响检测结果。径仪与套管内壁接触不可靠，从而影响检测结果。利用超声波进行套管检
15、测的仪器主要是利用超声波进行套管检测的仪器主要是超超声波成像测井仪声波成像测井仪，其工作原理是利用超声，其工作原理是利用超声波在介质中的传播特性，由井下仪器的超波在介质中的传播特性，由井下仪器的超声换能器在井内旋转扫描，发射和接收脉声换能器在井内旋转扫描，发射和接收脉冲式超声波，对套管内壁或井壁的回波幅冲式超声波，对套管内壁或井壁的回波幅度及时间信息进行处理，放大后经电缆传度及时间信息进行处理，放大后经电缆传至井上经计算机处理成像。至井上经计算机处理成像。超声波成像测超声波成像测井可对套管损坏部位的不同角度、不同形井可对套管损坏部位的不同角度、不同形式的图形加以描绘式的图形加以描绘，其中包括立
16、体图、纵，其中包括立体图、纵横截面图、时间图、幅度图和井径曲线，横截面图、时间图、幅度图和井径曲线，用高分辨彩色监视器显示并拍摄成照片。用高分辨彩色监视器显示并拍摄成照片。超声成像仪检测套管损坏如错断超声成像仪检测套管损坏如错断、弯曲、破裂、孔洞、腐蚀等各、弯曲、破裂、孔洞、腐蚀等各种损坏情况，资料非常直观。种损坏情况，资料非常直观。缺点：缺点：测井速度较低；测井速度较低；液体中的气泡对声波散射严重，液体中的气泡对声波散射严重，造成回波信号降低。造成回波信号降低。利用光学法进行套管检测的仪器主要是利用光学法进行套管检测的仪器主要是井下电视井下电视，仪器利用微型摄像头和光源来获取图像。仪器利用微
17、型摄像头和光源来获取图像。优点：优点：井下电视可对套管的内壁进行检查，观察井下电视可对套管的内壁进行检查，观察井中落物或其它问题，并可估算射孔孔眼中油、气和水井中落物或其它问题，并可估算射孔孔眼中油、气和水的产出情况，以图像方式进行显示，资料直观。的产出情况，以图像方式进行显示，资料直观。缺点：缺点：（1）不能对套管外表面的情况进行检查；）不能对套管外表面的情况进行检查；（2）井眼流体的透明度对图像质量有较大影响；）井眼流体的透明度对图像质量有较大影响；（3）造价较高。）造价较高。电磁法电磁法检测是利用套管和油管在电磁作用下呈现检测是利用套管和油管在电磁作用下呈现出来的电学和磁学性质，出来的电
18、学和磁学性质，根据电磁感应原理来检测根据电磁感应原理来检测井下套管的技术状况井下套管的技术状况。电磁法检测可确定套管的。电磁法检测可确定套管的厚厚度、裂缝、变形、错断、内外壁腐蚀及射孔质量。度、裂缝、变形、错断、内外壁腐蚀及射孔质量。电磁检测仪是一种无损、非接触式的仪器，它电磁检测仪是一种无损、非接触式的仪器，它不受不受井内液体、套管积垢、结腊及井壁附着物的影响，井内液体、套管积垢、结腊及井壁附着物的影响，测量精度较高。同时，电磁检测仪测量精度较高。同时，电磁检测仪可以检测到套管可以检测到套管外层管柱的缺陷。外层管柱的缺陷。由于电磁法检测有其独特的优点，由于电磁法检测有其独特的优点，因此是最有
19、应用前景的套管损伤检测技术。因此是最有应用前景的套管损伤检测技术。国内外利用电磁法对套管进行检测的仪器较多，其国内外利用电磁法对套管进行检测的仪器较多，其中资料介绍较多的是斯伦贝谢的中资料介绍较多的是斯伦贝谢的管子分析仪管子分析仪(PAT)、西、西方阿特拉斯公司的方阿特拉斯公司的垂直测井仪垂直测井仪(Vertilog)，哈里伯顿公，哈里伯顿公司的司的电磁波腐蚀测井仪，电磁波腐蚀测井仪，俄罗斯的俄罗斯的套管探伤仪。套管探伤仪。测量时，仪器产生连续的磁通量在套管内流动。如测量时，仪器产生连续的磁通量在套管内流动。如果套管完好无损，套管内的磁通量路径与管壁平行。当果套管完好无损，套管内的磁通量路径与
20、管壁平行。当套管发生腐蚀、损坏时，套管内的磁通量发生变化，接套管发生腐蚀、损坏时，套管内的磁通量发生变化，接收线圈输出感应电动势的大小与磁通量的变化成正比，收线圈输出感应电动势的大小与磁通量的变化成正比，而磁通量的变化取决于磁场中金属的增加和损失，因此而磁通量的变化取决于磁场中金属的增加和损失，因此可以通过线圈输出的感生电动势确定套管的金属损失。可以通过线圈输出的感生电动势确定套管的金属损失。电磁探伤仪电磁探伤仪成功地解决了在油管成功地解决了在油管内探测套管的厚度、腐蚀、变形破裂内探测套管的厚度、腐蚀、变形破裂等问题，可准确指示井下管柱结构、等问题，可准确指示井下管柱结构、工具位置，并能探测套
21、管以外的铁磁工具位置，并能探测套管以外的铁磁性物质（如套管扶正器、表层套管性物质（如套管扶正器、表层套管等）。等）。对气井的管柱探伤时，不需要对气井的管柱探伤时，不需要提取油管，对保证安全性是十分有利提取油管，对保证安全性是十分有利的。的。电磁探伤仪可电磁探伤仪可在油管内检测油在油管内检测油管和套管的损坏情况，以及在套管和套管的损坏情况，以及在套管内检测套管和表层套管的损坏管内检测套管和表层套管的损坏情况，情况，节省了检查套管情况时起节省了检查套管情况时起下油管的作业费用和时间，下油管的作业费用和时间，这一这一特点使得对油、水井井身结构进特点使得对油、水井井身结构进行行普查普查成为可能。成为可
22、能。宽带脉冲信号可按傅立叶宽带脉冲信号可按傅立叶级数变换理论分解为无限级数变换理论分解为无限多低、中、高频的正弦波多低、中、高频的正弦波之和，所以将重复的宽带之和，所以将重复的宽带脉冲信号代替传统正弦交脉冲信号代替传统正弦交变信号进行激励，能够得变信号进行激励，能够得到被检测对象表面、近表到被检测对象表面、近表面和距表层一定深度范围面和距表层一定深度范围内的检测信息，较好地解内的检测信息，较好地解决了传统检测方法所不能决了传统检测方法所不能兼顾的检测灵敏度和检测兼顾的检测灵敏度和检测深度之间的矛盾。深度之间的矛盾。将发射线圈置于管柱之中，通以双极性将发射线圈置于管柱之中，通以双极性直流脉冲，当
23、发射线圈中的电流发生变直流脉冲，当发射线圈中的电流发生变化时，必将在其周围产生磁场，其磁力化时，必将在其周围产生磁场，其磁力线穿过油管进入套管，在油管和套管中线穿过油管进入套管，在油管和套管中分别产生感应电流分别产生感应电流io和和ic。在直流脉冲。在直流脉冲结束后，二次磁场在接收线圈中产生感结束后，二次磁场在接收线圈中产生感应电动势应电动势。感应电流。感应电流io和和ic与油管或与油管或套管的电磁特性有关，当油管或套管出套管的电磁特性有关，当油管或套管出现孔洞、裂缝，特别是纵向裂缝，将部现孔洞、裂缝，特别是纵向裂缝，将部分或全部切断感应电流分或全部切断感应电流io和和ic的通路，的通路，这将
24、改变感应电动势这将改变感应电动势的幅度。可以通的幅度。可以通过接收线圈的感应电动势来计算出管柱过接收线圈的感应电动势来计算出管柱的壁厚、大小等参数，从而确定套管的的壁厚、大小等参数，从而确定套管的损坏程度。损坏程度。瞬变过程的早期阶段主瞬变过程的早期阶段主要反映导电介质的浅部要反映导电介质的浅部质量信息；中晚期阶段质量信息；中晚期阶段反映导电介质外部的检反映导电介质外部的检测信息。由此可见，研测信息。由此可见，研究电磁场的瞬变过程可究电磁场的瞬变过程可以得到不同导电介质层以得到不同导电介质层的检测信息。的检测信息。管柱情况管柱情况信号幅度信号幅度衰减时间衰减时间a空气中空气中5.15v410u
25、sb有裂缝钢有裂缝钢3.65v6.90msc无裂缝钢无裂缝钢2.78v11.00ms1直缝：直缝：2mm40mm2孔：孔：53小槽。宽：小槽。宽：5mm，深：，深：5mm4大槽。宽：大槽。宽：15mm，深：，深：5mm5孔：孔：56大槽。宽：大槽。宽：15mm，深：，深：5mm斜缝：长斜缝：长70mm，45度分布。度分布。油管有外油管有外腐蚀腐蚀孔洞孔洞 三、防砂与治砂三、防砂与治砂出砂导致容器破裂出砂导致容器破裂出砂造成机械部件的损坏出砂造成机械部件的损坏国内的研究情况国内的研究情况目前，国内还目前，国内还没有油气井出砂监测装置，没有油气井出砂监测装置，所开展的研究主所开展的研究主要是要是河
26、流泥沙含量河流泥沙含量的测量，采用的方法有：的测量，采用的方法有：（1）超声波测量法：）超声波测量法：即利用水介质中固体微粒对超声波的反即利用水介质中固体微粒对超声波的反射和折射现象确定河流中的泥少含量；射和折射现象确定河流中的泥少含量；（2）射线测量法：）射线测量法：利用利用X射线或射线或射线穿过混合介质后的射线射线穿过混合介质后的射线衰减量来确定泥沙含量；衰减量来确定泥沙含量；（3）光电法：）光电法：这种方法取决于光与沙粒的相互作用，当光通这种方法取决于光与沙粒的相互作用，当光通过挟沙水流时，由于泥沙的吸光或散射作用，使透过光的强度过挟沙水流时，由于泥沙的吸光或散射作用，使透过光的强度减弱
27、，依据光的衰减情况就可确定泥沙含量；减弱，依据光的衰减情况就可确定泥沙含量；（4）其他方法：）其他方法：包括红外法、激光法等。包括红外法、激光法等。国外的研究情况国外的研究情况 国外采用过油井出砂监测方法主要有：国外采用过油井出砂监测方法主要有：射线法、声波法、电阻率法。射线法、声波法、电阻率法。（1）射线法：）射线法：采用四种不同能量的放射采用四种不同能量的放射源，测量包含砂粒在内的多相流体的密度源，测量包含砂粒在内的多相流体的密度，从而确定含砂量。，从而确定含砂量。缺点：缺点：这种方法主要适合于出砂量较大这种方法主要适合于出砂量较大的油井，如储层崩塌时的大量出砂情况，的油井，如储层崩塌时的
28、大量出砂情况，系统复杂，放射源数目多，检测电路复杂系统复杂，放射源数目多，检测电路复杂。式式外置式外置式 优点：优点：结构简单结构简单 问题：问题：外置式测量准确性差，内置式可靠性差外置式测量准确性差，内置式可靠性差外置式外置式（2）声波法：）声波法：通过监测砂粒与管壁碰撞所产生的声信号判别流通过监测砂粒与管壁碰撞所产生的声信号判别流体中的含砂量。分为内置式和外置式两种。体中的含砂量。分为内置式和外置式两种。（3）电阻率法。）电阻率法。将一种特殊金属材料制成的探头插入管道将一种特殊金属材料制成的探头插入管道内，当砂粒与该金属探头碰撞时造成金属量的缺损，并引起内，当砂粒与该金属探头碰撞时造成金属
29、量的缺损，并引起电阻率的变化，进而引起探头上电压的变化，从而可计算出电阻率的变化，进而引起探头上电压的变化，从而可计算出含砂量。含砂量。L H I w I RIU WHLR 国外虽然在含砂测量方面开展了一国外虽然在含砂测量方面开展了一定的工作，但未见比较完整的测量系统定的工作，但未见比较完整的测量系统，现有资料中所体现的主要是部分相关，现有资料中所体现的主要是部分相关的室内试验结果和现场的测量结果。的室内试验结果和现场的测量结果。本课题的研究可借鉴的资料较少，本课题的研究可借鉴的资料较少，在技术上有一定的难度。在技术上有一定的难度。（1）密度测量：）密度测量：采用一种敏感面较大的压力或力传感器
30、测量采用一种敏感面较大的压力或力传感器测量长直管段的流体密度，该密度与质量成正比。出砂监测的方法长直管段的流体密度，该密度与质量成正比。出砂监测的方法是比较两个不同时刻密度或质量的增量，从而确定产砂量。是比较两个不同时刻密度或质量的增量，从而确定产砂量。（2 2）压力测量：）压力测量：采用国内外已有的高精度传感器进行压力测采用国内外已有的高精度传感器进行压力测量。量。（3 3）外置式声波压电传感器：）外置式声波压电传感器：采用压电薄膜构成的环形安装采用压电薄膜构成的环形安装结构结构,需要专门研制。不论砂粒与管道的任一内壁碰撞时，都会需要专门研制。不论砂粒与管道的任一内壁碰撞时，都会被有效地检测
31、到。被有效地检测到。（4）感应式线圈：）感应式线圈：采用瞬变电磁信号，在低频情况下，可采用瞬变电磁信号，在低频情况下，可直接穿过管壁，对管内流体的电导阻率进行测量。直接穿过管壁，对管内流体的电导阻率进行测量。（5 5）检测电路）检测电路:信号采集采用信号采集采用2424位高精度位高精度A/DA/D，信号处理，信号处理3232位精度浮点数字信号处理器（位精度浮点数字信号处理器（DSPDSP）,有显示、存储、诊断功能有显示、存储、诊断功能 （1）出砂监测结果的准确性：）出砂监测结果的准确性：国外采用内置式和外置国外采用内置式和外置式探头的测量结果与分离后的实际含砂相比，有时相式探头的测量结果与分离
32、后的实际含砂相比，有时相差差6倍。采用集砂器后，可通检测电路对集砂器清理的倍。采用集砂器后，可通检测电路对集砂器清理的方法对测量结果加以校正，达到较好的效果。方法对测量结果加以校正，达到较好的效果。（2）外置式声波传感器：）外置式声波传感器：一是采用环形压电薄膜，二一是采用环形压电薄膜，二是通过清理管道内壁的方法，使其不被沥清粘结，以是通过清理管道内壁的方法，使其不被沥清粘结，以达到较好的测量效果达到较好的测量效果1.1.制订合理的开采措施制订合理的开采措施2)2)在易出砂油水井管理中，开、关井在易出砂油水井管理中，开、关井操作要平稳操作要平稳。要针对油层和油井条件，正确地选择完井方法，要针对
33、油层和油井条件，正确地选择完井方法，制订合理的开采措施：制订合理的开采措施：1)1)在制订油井配产方案时，要通过矿场试验使所确在制订油井配产方案时，要通过矿场试验使所确定的定的生产压差生产压差不会造成油井大量出砂。如因受压差限不会造成油井大量出砂。如因受压差限制而无法满足采油速度要求时，只能在制而无法满足采油速度要求时，只能在采取其它防砂采取其它防砂措施之后才能提高采油压差措施之后才能提高采油压差，否则将无法保证油井正，否则将无法保证油井正常生产。常生产。3)3)易出砂井应避免强烈抽汲和气举等易出砂井应避免强烈抽汲和气举等突然增大压差突然增大压差的诱流措施。的诱流措施。4)4)对胶结疏松的油层
34、，为解除油层堵塞而采用酸化对胶结疏松的油层，为解除油层堵塞而采用酸化等措施时，必须等措施时，必须注意防止破坏油层结构注意防止破坏油层结构，以避免造成，以避免造成油井出砂。对油井出砂。对粘土胶结的疏松低压油层粘土胶结的疏松低压油层，避免用淡水避免用淡水压井压井，要防止水大量漏入油层，引起粘土膨胀。，要防止水大量漏入油层，引起粘土膨胀。5)5)根据油层条件和开采工艺要求，根据油层条件和开采工艺要求，正确地选择完井正确地选择完井方法和改善完井工艺方法和改善完井工艺。对于油水。对于油水(或气或气)层交互及层间层交互及层间差异大的多油层，常采用射孔完井。差异大的多油层，常采用射孔完井。常用砾石充填有两种
35、：常用砾石充填有两种：裸眼砾石填充裸眼砾石填充和和套管砾石填充套管砾石填充。此种防砂方法是较早的机械防砂法，近年来在理论、此种防砂方法是较早的机械防砂法，近年来在理论、工艺及设备方面不断完善，被认为是目前防砂效果最工艺及设备方面不断完善，被认为是目前防砂效果最好的方法之一，特别是在注蒸汽井中的防砂，其效果好的方法之一，特别是在注蒸汽井中的防砂，其效果更为显著。更为显著。砾石充填防砂方法砾石充填防砂方法属于先期防砂属于先期防砂(即在油井投产前即在油井投产前的完井过程中采取的防砂措施的完井过程中采取的防砂措施)工艺。工艺。对砾石充填就是将地面选好的砾石用具有一定粘对砾石充填就是将地面选好的砾石用具
36、有一定粘度的液体携至井内充填于具有适当缝隙的不锈钢绕丝度的液体携至井内充填于具有适当缝隙的不锈钢绕丝筛管筛管(或割缝衬管或割缝衬管)和地层出砂部位之间，形成具有一和地层出砂部位之间，形成具有一定厚度的砾石层，阻止油层砂粒流入井内的充填方式。定厚度的砾石层，阻止油层砂粒流入井内的充填方式。砾石层先阻挡了较大颗粒的砂子，形成砂桥或砂砾石层先阻挡了较大颗粒的砂子，形成砂桥或砂拱，进而又阻止了细砂入井。通过自然选择形成了由拱，进而又阻止了细砂入井。通过自然选择形成了由粗粒到细粒的滤砂器，既有良好的流通能力，又能防粗粒到细粒的滤砂器，既有良好的流通能力，又能防止油气层大量出砂。止油气层大量出砂。人工井壁
37、防砂通常是指从地面将有特定物理、化人工井壁防砂通常是指从地面将有特定物理、化学性能的学性能的胶结剂胶结剂和和桃壳砂桃壳砂或或其它填充物其它填充物的的支护剂支护剂混合混合均匀，由携砂液携带挤过泡眼后，在出砂部位堆积固均匀，由携砂液携带挤过泡眼后，在出砂部位堆积固化后形成有一定强度和渗透性能，可阻挡地层砂的井化后形成有一定强度和渗透性能，可阻挡地层砂的井壁防砂方法，起到阻止油层砂子流入井内而不影响油壁防砂方法，起到阻止油层砂子流入井内而不影响油井生产的作用。井生产的作用。这类防砂方法也称为这类防砂方法也称为颗粒防砂方法颗粒防砂方法，其中有，其中有水泥水泥砂浆砂浆、树脂树脂、核桃壳核桃壳及及树脂砂浆
38、树脂砂浆等方法。等方法。1.1.捞砂捞砂(机械机械)特点特点:不需外来冲砂液，不会污染油层。但存在一次不需外来冲砂液，不会污染油层。但存在一次捞砂量少，井深时作业时间长，捞砂效率低，不经济捞砂量少，井深时作业时间长，捞砂效率低，不经济等缺点。等缺点。清砂方法包括：清砂方法包括：捞砂捞砂和和冲砂冲砂。对于低压油层，由于地层漏失而无法建立循环的对于低压油层，由于地层漏失而无法建立循环的井，采用钢丝绳下入专门的捞砂工具井，采用钢丝绳下入专门的捞砂工具捞砂筒捞砂筒进行进行清砂。清砂。特点特点:一次冲砂量大、清洗井底完全、工艺简单。但一次冲砂量大、清洗井底完全、工艺简单。但当地层压力系数低时，冲砂液会大
39、量漏进地层，污染当地层压力系数低时，冲砂液会大量漏进地层，污染油层，从而增大排液开采难度；当井很深而地层压力油层，从而增大排液开采难度；当井很深而地层压力较低时，冲砂液难以返至地面，水力冲砂法失效，且较低时，冲砂液难以返至地面，水力冲砂法失效，且易出现砂卡；当地层为水敏性地层时，水力冲砂法易易出现砂卡；当地层为水敏性地层时，水力冲砂法易漏入地层，污染油层。漏入地层，污染油层。冲砂冲砂(水力水力)：向井内打入液体，利用向井内打入液体，利用高速液流高速液流将将砂堵冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带到砂堵冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带到地面。地面。适用条件：适用条件：能建立循环的井。
40、能建立循环的井。清砂成功的关键：选择冲砂液和冲砂方式。清砂成功的关键：选择冲砂液和冲砂方式。常用冲砂液：常用冲砂液：油、水、乳状液、汽化液等。为防油、水、乳状液、汽化液等。为防止油层污染，可在液体中加入表面活性剂。一般油井止油层污染，可在液体中加入表面活性剂。一般油井用原油，水井用清水用原油，水井用清水(或盐水或盐水)，低压井用混气冲砂液。，低压井用混气冲砂液。对冲砂液的要求：对冲砂液的要求：具有一定的粘度，以保证有良好的携砂能力；具有一定的粘度，以保证有良好的携砂能力；具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止井喷；井喷；来源方便，而又不损害油层
41、。来源方便，而又不损害油层。正冲砂正冲砂 冲砂液冲砂液沿冲砂管沿冲砂管(油管油管)向下流动，流出管口时以向下流动，流出管口时以较高的流速冲散砂堵。被冲散的砂和冲砂液沿冲砂管与较高的流速冲散砂堵。被冲散的砂和冲砂液沿冲砂管与套管的套管的环形空间环形空间返至地面。返至地面。是冲力大，易冲散砂堵。是冲力大，易冲散砂堵。反冲砂反冲砂 与正冲砂通路与正冲砂通路相反相反，其优点是，其优点是上返力强上返力强。联合冲砂联合冲砂 利用正、反冲砂的优点，下入联合冲砂利用正、反冲砂的优点，下入联合冲砂管柱，用正冲的方式将砂堵冲开，并处于悬管柱，用正冲的方式将砂堵冲开，并处于悬浮状态，然后迅速改为反冲洗，将冲散的砂浮
42、状态，然后迅速改为反冲洗，将冲散的砂子从冲管内返出地面。子从冲管内返出地面。联合冲砂示意图联合冲砂示意图 负压冲砂负压冲砂 负压冲砂是利用某负压冲砂是利用某种特殊性能的携砂液种特殊性能的携砂液(可可由某种气液混合物组成由某种气液混合物组成)，冲砂时从冲砂管中打入冲砂时从冲砂管中打入从套管返出，使井底建从套管返出，使井底建立低于油层的压力，称立低于油层的压力，称为为“负压负压”，在负压差，在负压差作用下，依靠携砂液冲作用下，依靠携砂液冲散井内积砂并携带出井，散井内积砂并携带出井，达到冲砂的目的。达到冲砂的目的。l负压捞砂工艺：负压捞砂工艺：具有机械捞砂与水力冲砂的优点。具有机械捞砂与水力冲砂的优
43、点。l负压捞砂工艺是利用捞砂管串内外的静液面差在井底负压捞砂工艺是利用捞砂管串内外的静液面差在井底产生负压而吸砂，是针对地层压力系数低的深井而设产生负压而吸砂，是针对地层压力系数低的深井而设计的一种经济、可行的新型捞砂技术。其设计独特的计的一种经济、可行的新型捞砂技术。其设计独特的吸砂头可以破碎砂垢，利于充分吸砂。吸砂头可以破碎砂垢，利于充分吸砂。l适用条件：适用条件：井内液柱高度不低于井内液柱高度不低于1500150020002000米的中深米的中深井。井。l独特的优点：独特的优点：不对地层产生附加压力，因而不污染油不对地层产生附加压力，因而不污染油层；不受油井温度、井深的影响；水力捞砂和机
44、械捞层；不受油井温度、井深的影响；水力捞砂和机械捞砂相结合，冲砂效率高；可加压旋转捞砂工具，破碎砂相结合，冲砂效率高；可加压旋转捞砂工具，破碎砂垢；较普通机械法捞砂而言，一次捞砂量大；工艺砂垢；较普通机械法捞砂而言，一次捞砂量大；工艺简单，操作简便。简单，操作简便。目前，负压捞砂技术已在井深且地层压力系数低目前，负压捞砂技术已在井深且地层压力系数低的塔里木东河油田得到了很好的应用。如的塔里木东河油田得到了很好的应用。如DH1DH16 66 6井井一年半时间砂面上涨一年半时间砂面上涨2424米，沉砂淹没产油层米，沉砂淹没产油层8 8米，且砂米，且砂面还在继续上涨，对该井进行清砂工作势在必行。面还
45、在继续上涨，对该井进行清砂工作势在必行。20022002年年1111月月2727日，塔里木油田利用负压捞砂新技术日，塔里木油田利用负压捞砂新技术对该井进行捞砂作业，仅用对该井进行捞砂作业，仅用0.80.8小时便捞干砂小时便捞干砂363363升，升，使井内砂面从使井内砂面从5810.475810.47米降至米降至5840.285840.28米（钻柱探砂面米（钻柱探砂面），达到了预期清砂目的。），达到了预期清砂目的。实践证明，负压捞砂工艺是一种较理想的捞砂方法实践证明，负压捞砂工艺是一种较理想的捞砂方法，既可有效捞砂，也使油层得到了保护，同时，捞砂，既可有效捞砂，也使油层得到了保护，同时，捞砂专用
46、工具在井底高温、高压恶劣环境下工作正常、安专用工具在井底高温、高压恶劣环境下工作正常、安全可靠。全可靠。1 给日常管理带来大量的工作；给日常管理带来大量的工作；2 油流通道减小，油流阻力增大，降低油井产能；油流通道减小，油流阻力增大，降低油井产能；3 结蜡严重时，会造成清蜡困难；结蜡严重时，会造成清蜡困难；4 清蜡影响油井生产时间；清蜡影响油井生产时间；5 给油气集输、油田开发带来许多困难。给油气集输、油田开发带来许多困难。一、一、油井结蜡原因油井结蜡原因内因：原油中含有蜡内因：原油中含有蜡原因原因外因外因原油组分变化原油组分变化温度变化温度变化压力变化压力变化影响结蜡的主要因素是：影响结蜡的
47、主要因素是：原油的组成原油的组成(蜡、胶质和沥青的含量蜡、胶质和沥青的含量)油井的开采条件油井的开采条件(温度、压力、气油比和产量温度、压力、气油比和产量)原油中的杂质原油中的杂质(泥、砂和水等泥、砂和水等)管壁的光滑程度及表面性质管壁的光滑程度及表面性质内因内因外外因因外外因因同一温度下同一温度下,轻质油不易结蜡轻质油不易结蜡;同一原油同一原油,低温易结蜡低温易结蜡;同一含蜡量，重油易结蜡。同一含蜡量，重油易结蜡。2.原油中的胶质、沥青质原油中的胶质、沥青质（1 1）胶质增加）胶质增加,结晶温度降低。结晶温度降低。（2 2）沥青对石蜡晶体有分散作用。）沥青对石蜡晶体有分散作用。（3 3）管壁
48、积蜡中含有胶质、沥青）管壁积蜡中含有胶质、沥青质时将形成硬蜡，不易被油流冲走。质时将形成硬蜡，不易被油流冲走。温度对蜡溶解度的影响温度对蜡溶解度的影响1-汽油；汽油；2-原油；原油；3-脱气原油脱气原油1.原油性质与温度原油性质与温度3.压力和溶解气压力和溶解气 在在PPb条件下，压力降低，原油不会脱气，蜡的条件下，压力降低，原油不会脱气，蜡的初始结晶温度随压力的降低而降低。初始结晶温度随压力的降低而降低。在在PPb条件下，压力降低时油中气体的逸出与气条件下，压力降低时油中气体的逸出与气体的膨胀都使油温降低，降低了对蜡的溶解能力，因体的膨胀都使油温降低，降低了对蜡的溶解能力，因而使初始结晶温度
49、升高。压力愈低，结晶温度增加的而使初始结晶温度升高。压力愈低，结晶温度增加的愈高。愈高。采油过程中由于压力不断降低，气体的逸出降低采油过程中由于压力不断降低，气体的逸出降低了油对蜡的溶解能力和油温，有利于蜡结晶析出和结了油对蜡的溶解能力和油温，有利于蜡结晶析出和结蜡。蜡。4.原油中的水和机械杂质的影响原油中的水和机械杂质的影响 机械杂质对蜡的初始结晶温度影响不大，但油机械杂质对蜡的初始结晶温度影响不大，但油中的细小砂粒及机械杂质将成为石蜡析出的结晶核中的细小砂粒及机械杂质将成为石蜡析出的结晶核心，促使石蜡结晶的析出，加剧了结蜡过程。心，促使石蜡结晶的析出，加剧了结蜡过程。油中含水率增高后对结蜡
50、过程产生两方面的影油中含水率增高后对结蜡过程产生两方面的影响响:(1)水的比热容大于油，故含水后可减少液流温度水的比热容大于油，故含水后可减少液流温度的降低；的降低；(2)含水率增加后易在管壁形成连续水膜，含水率增加后易在管壁形成连续水膜，不利于蜡沉积到管壁上。因此油井随着含水量增加，不利于蜡沉积到管壁上。因此油井随着含水量增加，结蜡程度有所减轻。结蜡程度有所减轻。5.其它影响因素其它影响因素（1）高产井结蜡比低产井轻。产量高，流速大，温）高产井结蜡比低产井轻。产量高，流速大，温度也减低得慢。度也减低得慢。（2）液流速度大，对管壁的冲刷作用强，悬浮在油）液流速度大，对管壁的冲刷作用强，悬浮在油
