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7.1、研究的目的和意义油井出砂是指油井在生产的过程中,由于地层地质条件、油井开采方式以及作业措施等一系列因素造成井底附近的地层若石结构变化,导致地层砂被产出液携带进入井筒或者地面,从而对油井正常生产造成诸多影响的过程或现象。油井无限制出砂会造成地层堵塞,使油井产能下降,甚至导致油井报废;另外它还会磨蚀地面和井下设备(如分离器、套管、油管、管线等)。目前,在我国海上油田特别是海上疏松砂岩稠油油田的幵发过程中,油井的出砂和防砂成为油田开发的关键。近十年来,国内外在海上油田水平井的开发中,广泛采用高级优质筛管进行防砂,但以往绝大多数油田的防砂设计都是基于严防死守。传统的防砂设计方法,不但施工周期长,增加的防砂工具也大幅度加大了海上油井开发的投入,同时,过于保守的限制了油井生产压差,使油井产能得不到充分合理的发挥。除此之外,过于苟刻的防砂方式致使近井地带附加表皮增大,并且一旦采取的防砂措施失败,很可能导致油井毁灭性的关井停井。海上疏松砂石油藏分布范围广、储量大,这类油藏开采中的主要矛盾之一是油井出砂。因此,油并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。7.3、各种防砂方法应用的油藏条件7.3.1、砂拱防砂通过控制生产压差防砂,适用于各种油层,由于控制井底压力和流速影响生产,一般不采用。特别是对临界压差比较低的油气藏,不能够被采用。7.3.2、机械防砂机械防砂适合除细粉砂地层和高压地层,在无钻机或修井机的情况下也无法施工,但在非均质地层和多油层中适用。7.3.3、化学防砂化学防砂对细粉砂地层的防砂效果优于机械防砂,适用于渗透率相对均匀的薄层,还适用于双层完井作业中的上部地层防砂。适用于浅薄层,使用周期短,不适合于海上作业。7.3.4、焦化防砂适合焦化防砂的出砂井,原油中必须含有一定量的原生胶质、沥青质。焦化防砂的有效期较短,也不适合于海上的作业。7.4、各种防砂方法的防砂效果评价目前主要的防砂方法的防砂效果如下:a)砂拱防砂控制生产压差进行防砂,其费用较低,但是无井下检测出砂仪器,难以准确操作,影响产量,砂拱稳定性差,容易发生砂堵管柱对临界出砂压差较低的油气藏不选用b)滤砂管防砂这种防砂方法施工成功高,对井眼形状适应性强,方法可靠,可用于多层完井,作业简便,有补救方法,可进行酸化解堵,适用于油气井但是,滤砂管容易被堵塞,影响产量,而且滤砂管容易受腐蚀。对细砂分选性好的最长可达5年,一般1~2年。c)砾石水充填防砂这种防砂方法成功率高达95%以上,方法可靠,有效期10年以上,作业相对复杂,需要专门的砾石充填工具,费用较高,材料来源广泛,适用于油气井。但是这种防砂方法不适用于细粉砂地层防砂,对异常高压井不选用,在一定程度上影响产能,多层防砂费用较高,对高产量,修井费用高的井较为实用。d)砾石胶液充填防砂这种防砂方法成功率高达95%以上,方法可靠,有效期10年以上,材料来源广,适用于油气井。这种防砂方法目前不太适合于水平井、分枝井和多底井,不适用于细粉砂岩,不适用于高温高压井,一定程度上影响产能。e)砾石振动充填防砂防砂成功率较高,达95%以上,方法可靠,有效期10年以上,作业相对简单,费用比较高,材料来源广泛,适用于油气井,充填密实。这种方法不适用于细粉砂地层防砂,对异常高压井不选用,在一定程度上影响产能,多层防砂费用较高,井下工具复杂,易出故障。f)压裂法砾石充填防砂井眼附近渗透性高,流动压差低,防砂效果好,方法可靠,有利于高产,有效期长,适用于油气井,特别适宜于细粉砂岩疏松地层的气井防砂。因为细粉砂地层对包括普通砾石充填的有效期都比较短。这种方法目前不适用于水平井、分枝井、多底井,动用设备多,作业相对复杂,施工时间长,不适用于高温高压井,作业费用高。g)化学防砂对细粉砂岩地层的防砂效果优于机械防砂。因为目前的机械防砂的最小孔隙只能达到防0.O6Inln以上的砂粒,0.06Inln以下的粉状砂就只有依靠化学防砂方法。化学防砂的胶结剂进入地层,降低地层的渗透率,胶结剂价格昂贵,成本高,作业成功率低于机械防砂。而且防砂有效期短。目前不适合在海上使用。h)膨胀筛管防砂膨胀筛管主要包括:膨胀基管、滤网、可膨胀的恺装即膨胀外套和可膨胀的整体式接头4个基本组成部分优点:(l)防砂筛管的膨胀实现了与套管的/零环空,降低了套管的油层腐蚀;过盈膨胀提高了套管的机械强度,延长了套管的工作寿命。(2)降低了近井眼处生产压差,减缓了筛管的冲蚀破坏,提高了防砂筛管寿命和单井寿命,延缓了底水的锥进,提高了油气藏的采收率。(3)对于裸眼完井井,零间隙环空降低了近井眼地带地层剥落及坍塌程度,减少了地层微粒运移的数量,从而降低了微型环空中固相微粒的重新排列程度,防止筛管堵塞,降低了生产过程中的近井眼损害程度。缺点:(1)该技术投放市场时间短,其技术性能指标尚未得到实践的进一步检验,定性的数据多,定量的数据少,其可靠性和防砂效果尚须验证。(2)要求井眼规则,下膨胀筛管前要求获取全井段井径数据,在下筛管之前,必须用适当规格的通井规进行通井作业,抗拉和抗扭能力薄弱,遇卡时,活动能力受限制。(3)对套管固井射孔完井生产井,要求对射孔层段用刮管器进行刮管、选用适当规格的通井规进行通井作业。膨胀筛管防砂技术是一种新的防砂技术措施,其筛管过流能力强,防砂有效期长,施工简便,防砂生产效果好,打捞作业容易,具有广泛的应用前景。特别适用于稠油、超稠油等特种油藏的油井防砂7.2、油层出砂原因7.2.1.应力条件由于油藏所处位置在3000米以下。在其他条件相同的情况下。油层埋藏越深。岩石的垂向应力越大。井壁的水平应力相应增加。所以井壁附近的岩石就越容易变形和破坏。从而引起。7.2.2渗透率的影响当其他条件相同时。油层的渗透率越高。其胶结强度越低。油层越容易在采油过程中油层出砂。甚至井壁坍塌。考虑到目标油藏平均渗透率为382.3mD。属于中渗储层。有出砂的可能性。7.2.3岩性分析由测试资料显示地层强度较低。岩性以细砂岩为主。得油层岩石受力状况容易发生变化。也容易引起油层出砂。综上分析。该油井出砂几率很大。海上油田的防砂方式只能采用机械方式。只所以对机械的防砂方式可以进行进一步的选择。7.5、海上适用防砂方法由于海上油田的修井费用比较高和油气井产量高,停产损失大的特点,综合以上各种防砂的优缺点,我们可以得出以下结论,机械防砂是这些方法中几乎唯一适合于海上油气田特点的防砂方法。机械防砂适合于海上的防砂方法主要有以下三种:l、直接下筛管(又叫防砂管):特点是,在水平井中有效期长,成本低。操作简单可靠,不容易发生故事。缺点是:炮眼地层砂堵,产量低,有效期较短,由于炮眼和筛网容易堵,有的甚至影响产量,直至导致油井停产。2、下筛管砾石充填方法,有效期较长,产量高,缺点是作业费用高,作业难度大。3、膨胀筛管的特点是:对套管射孔井没有优点,对裸眼直井和斜井有优点,相对套管射孔井产量可提高2~3倍,缺点是费用高,对松散的地层容易产生缩径,使防砂失效,价格比较高,需要特殊的膨胀工具。对具体的地层而言,砾石和筛管要根据地层的粒径来定。依据3井采用套管射孔完井，所需要防砂层段是海面下3000到4000米，海底防砂操作应该遵循施工周期短、防砂工具简便、施工安全的原则，三井的防砂方式选择直接下筛管防砂。