油井防砂工艺技术1

油井防砂技术2011-5-262011-1提纲一、概述二、出砂危害与出砂原因三、防砂技术分类四、机械防砂技术五、化学防砂技术六、排砂工艺技术七、水平井防砂技术八、其它防砂技术2011-5-262011-2一、概述油、气井出砂是砂岩油藏开发过程中经常遇到的问题之一，它直接影响到油井能否正常生产。是世界各国石油工业长期以来所面临的课题之一，每年投入了大量人力、物力和财力进行这方面工作的研究。我国的各油田都有出砂的问题，如辽河油田每年防砂方面耗资上亿元,美国的墨西哥湾地区、克恩河油田，每年在油井防砂上耗资上千万美元，委内瑞拉的英特甘博油田、加拿大的冷湖油田每年也都要投入大量的经费进行防砂。由此可见防砂工作的重要性和迫切性。2011-5-262011-3一、概述通常出砂比较严重的一般为年青的第三系地层，该地层沉积岩距今约2500万年左右，尤其是中新世的地层，出砂尤为严重。世界范围内，美国墨西哥湾地区和洛杉机盆地，加拿大阿尔伯达重油区，委内瑞拉、(原苏联)阿塞拜疆等地区。我国东部地区的胜利油田的孤岛、孤东、大港油田、辽河油田、西部地区的玉门油田等，出砂也较严重。2011-5-262011-4一、概述世界防砂技术领域，美国的防砂技术较为先进。美国的贝克—休斯公司、道威尔—斯伦贝谢公司、哈里伯顿公司、沙龙公司、雪弗龙公司等都拥有自己专门的防砂研究机构，从施工设备、施工工艺到工具（如砾石充填工具、封隔器、滤砂管、泵送设备、施工液体、化学药剂、技术咨询、现场服务等）形式一条龙服务。2011-5-262011-5一、概述六十年代,化学防砂在美国墨西哥湾地区曾占据防砂作业的主导地位，后来随着机械防砂技术的完善和发展，尤其各种新式筛管防砂技术、压裂防砂的快速发展，其主导地位逐渐被取代。进入九十年代后，随着性能良好的固砂剂、树脂砂的不断出现，化学防砂技术又有了新的发展。近年来，随着科技进步，压裂防砂技术、各种新型筛管、固砂剂等防砂技术也迅速发展起来。2011-5-262011-6一、概述防砂技术发展过程早期的油井防砂仅采用限产的办法来控制油、气井出砂。这种防砂方法既影响产量，又较难操作和控制。后来逐渐被割缝套管及后来发展的门类繁多的防砂技术取代。2011-5-262011-7一、概述2011-5-262011-8一、概述20世纪初主要采用限产、简易砂锚防砂?1932年研制出砾石充填防砂方法?1947年研制出化学固砂方法?60年代出现热法固砂防砂方法?80年代，世界各国油井防砂技术日益发展起来。?主要以机械方法为主，约占防砂作业总量的85%。化学防砂技术的树脂、人工井壁防砂技术近年来发展较快。90年代后期，压裂防砂逐渐成为防砂的主导技术。?2011-5-262011-9提纲一、概述二、出砂危害与出砂原因三、防砂技术分类四、机械防砂技术五、化学防砂技术六、排砂工艺技术七、水平井防砂技术八、其它防砂技术2011-5-262011-10二、出砂危害与出砂原因1、油井出砂的危害油井出砂会给采油生产带来很多难题。轻者造成卡泵，使油井不能正常生产，增加采油、作业检泵和冲砂的工作量；严重的会造成砂埋油层和油管，使油井减产、停产，出砂过多会造成地层跨塌而套管损坏等。这些严重后果，不仅会直接影响油井的产能和油田的产量，而且由于地下注采的不平衡还会影响油田的最终采收率。***区块注采井数比为1：2.42；理论注采井数比1：1.68标定采收率32.6%；实际采收率26%2011-5-262011-11二、出砂危害与出砂原因（1）卡泵、掩埋油层、磨蚀设备，增加作业工作量油井出砂，造成卡泵，使油井不能正常生产，不仅直接影响油井的产能和油田的产量，增加采油作业检泵和冲砂的工作量，而且还会对采油设备造成磨蚀。（2）掩埋井下管柱，造成井下事故对于分层开采的油井，大量出砂会将井下封隔器及管柱埋住，造成砂卡事故或井下管柱被拔断。2011-5-262011-12二、出砂危害与出砂原因（3）造成地层坍塌，导致套管变形破坏油层出砂，地层中疏散的砂粒流失，造成地层应力的变化。当大量出砂时，会形成洞穴，最终引起地层坍塌，造成套管变形或损坏，甚至造成油井报废。2011-5-262011-13二、出砂危害与出砂原因2.油井出砂的原因先天性的油层的地质因素?取决于砂岩地层的地质条件，砂岩地层胶结矿物含量及分布、胶结类型、成岩压实作用、地质年代等因素决定。后期开采过程的开发因素?完井、采油及后期措施作业造成的油井出砂2011-5-262011-14二、出砂危害与出砂原因（1）地层胶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。胶结方式a接触胶结b孔隙胶结c基底胶结2011-5-262011-15二、出砂危害与出砂原因更细的划分，将不同的出砂地层分为以下类系型，实际上地层砂没有明显的界限，难以区分。零强度毛管力强度异常弱弱胶结较弱胶结2011-5-262011-16干砂潮湿砂胶结二、出砂危害与出砂原因（2）油、气井产水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。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。含水上升，加剧出砂。2011-5-262011-17二、出砂危害与出砂原因（3）地层压力下降地层内流体的压力支撑上覆岩层的压力。当地层压力，即流体的压力降低后，则上覆岩层的压力转嫁给地层，增加了地层颗粒及胶结物的压力。在胶结差的地层中，随着地层压力下降，增长的压力会压碎胶结物甚至岩石颗粒，造成油井出砂。因此有些油田在一次采油后期才开始出现出砂现象。2011-5-262011-18二、出砂危害与出砂原因地层压力下降对岩层骨架的影响2011-5-262011-19地应力分析应essStr力thg裁判强度nreStStress???二、出砂危害与出砂原因(4)完井措施不当a.固井质量不好，油井大段窜槽，高压层封隔不良，高压油、气水乱窜造成油井出砂.2011-5-262011-24二、出砂危害与出砂原因b.射孔方式不当方位、相位角、布孔方式或射孔枪型、孔径、孔密应用不适当，导致油井出砂。最初射孔密度一般为10孔/米，后来发展为12孔/米、16孔/米以至于现在的32，国外有的实施64孔/米。对于出砂油藏射孔是一项不容忽视的重要问题。2011-5-262011-25二、出砂危害与出砂原因(5)采油工作制度不合理、或作业措施不当a.油井产液激动投产放喷、抽汲过猛，强烈降压，或油井生产压差过大，排液速度过快；油井开关频繁，均会造成油井激动引起油井出砂。b.酸化措施，除去地层中的钙质胶结物，或入井流体与地层不配伍，造成堵塞，加大油流阻力使油井出砂。c.稠油注汽吞吐井，注汽速度过高，高速蒸汽流强烈冲刷地层，冷凝水的高PH值溶蚀地层的胶结物，致使油井出砂严重。2011-5-262011-26二、出砂危害与出砂原因3、判断油井出砂的依据直接法：油井的含砂量?若油井的含砂量超过0.O3%（重量700mg/l）即为出砂。（SY/T5185-2000）间接法：出砂所带来的影响和危害?2011-5-262011-27二、出砂危害与出砂原因4、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流速和临界压差，定量地分析地层的出砂程度。目前出砂预测方法有现场观测法、经验分析法a.现场观测法：（1）岩心观察（2）DST（Drillstemtest）测试（3）临井比较2011-5-262011-28二、出砂危害与出砂原因b经验分析法1、组合模量根据声波时差及密度测井资料，应用下列公式计算：通过组合弹性摸量EC来预测油层是否出砂。?9.94?108?rE?tcc2E—岩石的组合弹性摸量MPaCρr—地层岩石体积密度g/cm3Δtc—岩石纵波声波时差μs/m2011-5-262011-29二、出砂危害与出砂原因组合模量EC①当EC≥2.0×104MPa正常生产，不出砂。②1.5×104＜EC＜2.0×104MPa轻微出砂③EC＜1.5×104MPa严重出砂2011-5-262011-30二、出砂危害与出砂原因2、声波时差法近年来采用声波在地层中的传播时间△T进行予测，当声波时差△T＞295微秒/米时，则应采取防砂措施。2011-5-262011-31二、出砂危害与出砂原因3、孔隙度法Φ大于30％，胶结程度差，出砂严重φ20％～30％之间，轻微出砂Φ小于20％，基本不出砂4、岩心室内实验法：包括岩心抗压强度试验、流动破坏性试验等。2011-5-262011-32二、出砂危害与出砂原因防砂工艺决策系统软件功能：1）出砂预测；2）防砂方法优选；3）产能预测。2011-5-262011-33提纲一、概述二、出砂危害与出砂原因三、防砂技术分类四、机械防砂技术五、化学防砂技术六、排砂工艺技术七、水平井防砂技术八、其它防砂技术2011-5-262011-34三、防砂技术分类防砂方法分类?自然砂桥防砂（自然砂桥）防?筛管防砂砂?地层内固砂（防止地层出砂）机理?井筒排砂2011-5-262011-35三、防砂技术分类防砂方法分类砂拱防砂机械防砂防砂工艺方法化学防砂焦化防砂2011-5-262011-36三、防砂技术分类（续表1）增大射孔段长度，增加射孔密度降低流速控制产量砂拱防砂裸眼产层膨胀式封隔器增大地层径向应力防砂方法割缝筛管，绕丝筛管，双层筛管，胶结滤砂管防砂管柱筛管+预涂层砾石充填割缝筛管、绕丝筛管防砂管柱机械防砂或衬管+砾石充填+充填压裂防砂2011-5-262011-37三、防砂技术分类树脂注入法，树脂地下合成树脂胶结（续表2）预涂层砾石树脂砂浆化学防砂水泥砂浆水带干灰砂树脂核桃壳人工井壁乳化水泥焊接玻璃固砂防砂方法氢氧化钙固砂四氯化硅固砂水泥--酸钙混合液固砂其它化学法聚乙烯固砂氧化有机化合物固砂法注热空气固砂焦化防砂2011-5-262011-38短期火烧油层固砂三、防砂技术分类防砂方法比较(1)机械防砂优点：适应性强，无论产层薄厚，渗透率高低、夹层多少都能有?效地实施。机械防砂成功率高，有效期长等优点。?缺点：井筒内有工具，后期作业及修井困难。?2011-5-262011-39三、防砂技术分类防砂方法比较(2)化学防砂优点：井筒中不留任何机械物体，修井作业简单不影响其它措施井筒中不留任何机械物体，修井作业简单?（分层、注水、深抽等）对粉细砂地层防砂效果优于机械。?缺点：适用于渗透率相对均匀的薄层段；?对地层渗透率有一定伤害；?在稠油注汽吞吐井防砂有效期短。?2011-5-262011-40提纲一、概述二、出砂危害与出砂原因三、防砂技术分类四、机械防砂技术五、化学防砂技术六、排砂工艺技术七、水平井防砂技术八、其它防砂技术2011-5-262011-41四、机械防砂技术机械防砂技术：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。丢手封隔器防砂管筛管柱示油层油层意图沉砂管2011-5-262011-42四、机械防砂技术防砂前井筒准备——油井冲砂油井冲砂?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。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、负压冲砂油井捞砂?软捞、硬捞2011-5-262011-43四、机械防砂技术冲砂注意事项?1冲砂前要弄清冲砂井的情况，掌握施工设计及施工程序2检查好进出口的阀门，防止憋泵。3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6--7m，以防卡管拄。4防止井喷，冲砂时注意观察泵压和出口液量变化，在气井上冲砂时还应注意防止火灾事故。2011-5-262011-44四、机械防砂技术机械防砂技术主要分3类：滤砂管防砂技术：予充填筛管、绕丝筛管、割缝筛管、膨胀?筛管、弹性筛管砾石充填防砂、压裂充填防砂技术?复合射孔防砂技术?2011-5-262011-45常规防砂管柱分层防砂管柱充填防砂管柱四、机械防砂技术目前国内外的