沖砂防砂講義課件

1、 出 砂 因 素 及 危 害一、地層因素二、開發(fā)因素 三、出砂危害一、地層因素 1.巖層的地質(zhì)條件：巖層物性差，較松散，易出砂。 2.巖層膠結(jié)物：膠結(jié)物含量低，膠結(jié)的結(jié)構(gòu)類型分布不均，容易出砂。 3.地質(zhì)年代和成巖壓實(shí)作用：地層年代越早，壓實(shí)作用越大，地層強(qiáng)度越高，底層結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)，不易出砂；反之容易出砂。 4.地層流體粘度大，攜帶力強(qiáng)，容易出砂。 二、開發(fā)因素（油井生產(chǎn)過(guò)程中，一些不利的因素也能造成出砂或加快出砂速度） 1.油層開采后期含水上升，水造成砂層膠結(jié)物（粘土）膨脹，變得松散，降低膠結(jié)性，加快出砂；液體滲流加大對(duì)砂粒的拖拽，造成過(guò)大壓差及抽汲作用，也會(huì)加快出砂。 2.開采速度越快，越加快

2、出砂的速度。 3.頻繁的修井作業(yè)造成地層的污染加劇，破壞地層結(jié)構(gòu)。 4.后期開采缺乏地層保護(hù)措施或地層保護(hù)措施不當(dāng)。三、出砂危害 1.地層的破壞。由于油水井出砂，破壞了地層的構(gòu)架，造成油藏環(huán)境復(fù)雜化，并形成惡性循環(huán)，出砂破壞加劇坍塌，從而使地面的保護(hù)措施越來(lái)越力不從心，地層保護(hù)效果越來(lái)越差，降低了油層出油能力。 2.嚴(yán)重影響油井的正常出油能力。油水井出砂造成砂埋產(chǎn)層、堵塞生產(chǎn)管柱及磨損集輸設(shè)備，破壞井下抽油設(shè)備，并造成頻繁的砂卡、砂刺現(xiàn)象，使油井維護(hù)成本上升，加劇了開發(fā)負(fù)擔(dān)，造成頻繁的作業(yè)，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，不僅增加了作業(yè)工作量及清砂工作，還嚴(yán)重降低采油時(shí)率。 3.套管損壞。由于大量的出砂，地層結(jié)

3、構(gòu)破壞，地層內(nèi)部虧空，地層坍塌，擠壓套管，使套管變形，甚至錯(cuò)斷，造成油氣井的大修，甚至報(bào)廢。 4.油田開發(fā)越到后期，出砂的危害越見明顯，使井下情況更加復(fù)雜。 沖 砂 方 式1.正沖砂 2.反沖砂 3.正、反沖砂 4.氣化水沖砂 1.正沖砂：油管進(jìn)液套管返液。正沖砂，由于沖砂管直徑較小，沖刺力大，容易沖散砂堵。但套管的直徑比沖砂管的直徑大，正沖砂，沖砂液上返速度小，攜砂能力較弱，大顆砂粒不容易帶出。優(yōu)點(diǎn)：沖刺力大；缺點(diǎn)：攜砂能力較弱。2.反沖砂：套管進(jìn)液油管返液。在套管直徑較大時(shí)采用反沖砂。優(yōu)點(diǎn)：攜砂能力較大，上返速度快：缺點(diǎn)：沖刺力小。3.正、反沖砂：采用正沖砂的方式?jīng)_散砂堵，并使沙粒呈懸浮狀

4、態(tài)，然后，迅速改用反沖洗，將泥砂全部帶到地面，提高沖砂效率。這種方式集中了正沖砂、反沖砂的優(yōu)點(diǎn)。4.氣化液沖砂：在一些地層壓力低的井中，由于液柱壓力過(guò)大而產(chǎn)生嚴(yán)重漏失，無(wú)法建立循環(huán)。可采用氣化液沖砂。 二、沖砂液 1.原油 2.清水 3.鹵水 4.優(yōu)質(zhì)壓井液注意：根據(jù)目前試油設(shè)備的局限性，不應(yīng)采用泥漿沖砂。三、沖管沖砂 撈砂 連續(xù)油管沖砂 1.沖管沖砂：用小直徑管子下入油管內(nèi)沖砂，清除砂堵。 懸掛堵塞器式?jīng)_管沖砂。 同心管沖管沖砂。 2.撈砂：利用絞車將撈砂筒下入井內(nèi)撈取積砂。 活塞式撈砂筒。 真空撈砂筒。 3.連續(xù)油管沖砂。 四、沖砂注意事項(xiàng) 1.井口裝符合設(shè)計(jì)要求的防噴器并試壓合格，管柱接

5、旋塞閥，井口裝自封封井器。 2.沖砂作業(yè)應(yīng)使用筆尖。 3.沖砂作業(yè)應(yīng)使用符合設(shè)計(jì)要求的壓井液。 4.沖砂作業(yè)應(yīng)專人坐崗，觀察循環(huán)罐液面，注意是否漏失或溢流。 5.泵排量大于500L/min，下放管柱速度小于0.3m/S。 6.停泵后換接單根要快，以防砂卡。 7.每沖下一根管柱應(yīng)沖洗5min接換下一根管柱，連續(xù)沖下五根管柱，徹底洗井一周，防止砂卡。 8.沖砂至設(shè)計(jì)深度后循環(huán)洗井一周以上，停泵觀察30min以上確認(rèn)井口無(wú)溢流，再進(jìn)行下步作業(yè)。一、防砂分為機(jī)械防砂和化學(xué)防砂及其它方法 二、機(jī)械防砂 1.管柱濾砂 1）防砂泵防砂 2）濾砂管防砂 繞絲篩管 割縫篩管 金屬粉末或樹脂砂粒濾砂管 多孔陶瓷濾

6、砂管 金屬棉纖維濾砂管 雙層預(yù)充填濾砂管2.充填防砂：充填防砂是將繞絲篩管（或其它濾砂管）下入后，用篩選的礫石充填于篩管和井壁之間的環(huán)空及進(jìn)近井周圍地層，阻擋砂運(yùn)移，起到防砂作用。 1）管內(nèi)礫石充填防砂：對(duì)套管射孔完成井的礫石充填。 反循環(huán)充填 正循環(huán)轉(zhuǎn)換充填 循環(huán)擠壓充填 2）裸眼礫石充填防砂：是一種先期防砂完井技術(shù)。 3）多層礫石充填防砂：對(duì)于多油層的疏松砂巖油藏，采用礫石充填防砂，技術(shù)相對(duì)要復(fù)雜一些。多層油井的礫石充填防砂工藝（套管射孔完成）分兩類。 “接力式”多層管內(nèi)礫石充填的技術(shù)原理和施工技術(shù)與單層井管內(nèi)礫石充填完全相同，只是將單層井的施工技術(shù)應(yīng)用多層井。 “一次管柱”多層礫石充填。

7、 3.機(jī)械防砂施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng) 全面準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)地下情況，選用合理的防砂工藝技術(shù)，做好單井施工設(shè)計(jì)。 認(rèn)真抓好工具組裝、設(shè)備配備、現(xiàn)場(chǎng)配置、井筒準(zhǔn)備等工作，確保施工質(zhì)量。 施工前嚴(yán)格檢查設(shè)備，確保施工中設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)防砂卡事故。 下井工具及深度認(rèn)真檢查、丈量、組配，確保施工質(zhì)量。 做好防砂前期準(zhǔn)備工作，包括壓井、通井、沖洗炮眼等工作。 充填防砂時(shí)，必須保證攜砂液清潔、無(wú)固體雜質(zhì)、無(wú)聚合物結(jié)塊。 防砂后及時(shí)開井生產(chǎn)，盡快排出施工液及攜砂液。 三、化學(xué)防砂1.固砂劑防砂：固砂劑防砂是一種典型的化學(xué)防砂技術(shù)，施工簡(jiǎn)便，效果好。（尤其是對(duì)尚未嚴(yán)重出砂的油井）固砂劑防砂是向地層擠入有機(jī)或無(wú)機(jī)化學(xué)劑預(yù)充

8、填砂層，使地層砂粒膠結(jié)形成強(qiáng)度較高、滲透性好的砂層，使砂粒不松散，降低砂粒的運(yùn)移，是防砂的重要手段之一。酚醛溶液地下合成固砂是利用過(guò)量的甲醛與苯酚在堿性及井底溫度下，可縮聚成線型酚醛樹脂，當(dāng)溫度繼續(xù)增加變成不溶不熔的固體型樹脂的原理。酚醛溶液地下合成固砂防砂效果較好，有效期長(zhǎng)，但溶液腐蝕性強(qiáng)，有毒性，應(yīng)用性推廣并不理想。樹脂溶液固砂是按一定比例將苯酚、甲醛、氨水充分混合，加熱制成樹脂溶液，擠入地層后，用活性柴油增孔，再擠入鹽酸固化，在地層內(nèi)，促使樹脂進(jìn)一步縮聚成不溶不熔酚醛樹脂，固結(jié)疏松砂巖，起到防砂和降低地層出砂的作用。水玻璃溶液固砂是根據(jù)水玻璃與氯化鈣或氯化鎂反應(yīng)形成硅酸鹽及硅膠，能加固井

9、壁而起到防砂作用。為了增強(qiáng)抗水性，加入苯酚與柴油的混合液。高溫固砂劑防砂是將特定的化學(xué)劑擠入油井周圍地層，在注汽高溫條件下，將地層砂膠固，阻止地層砂運(yùn)移，達(dá)到防砂采油的效果。2.人工井壁防砂：人工井壁防砂是化學(xué)防砂中的重要方法，是利用膠結(jié)劑和顆粒物按一定比例在地面或井下混合均勻，用油或水?dāng)y帶蹦入井內(nèi)，在油層套管外堆積填滿出砂間隙，在溫度及固化劑的作用下，膠結(jié)形成具有一定強(qiáng)度及滲透性的人工井壁阻擋地層砂進(jìn)入井筒，達(dá)到防砂目的。 1）樹脂涂層礫石防砂：經(jīng)篩析后的石英砂表面通過(guò)物理或化學(xué)方法均勻涂覆一層極薄的樹脂，在常溫下陰干，形成分散的顆粒，稱為覆膜砂。 常溫覆膜砂 高溫覆膜砂 2）水泥砂漿人工井

10、壁防砂是用水泥做膠結(jié)劑，石英砂為顆粒填料，兩者按比例加適量水拌合均勻，用原油做攜砂液泵入井內(nèi)，通過(guò)炮眼，在油層套管外充填出砂洞穴。由于原油的增孔作用，水泥凝固后形成具有一定強(qiáng)度和滲透性的人工井壁，防止油層出砂。 3）水?dāng)y干灰砂防砂是將水泥和石英砂按一定比例在地面拌合均勻，用活性水?dāng)y帶泵入井內(nèi)，通過(guò)炮眼在油層套管外充填出砂洞穴，凝固后形成具有一定強(qiáng)度和滲透性的人工井壁，防止油層出砂。 4）復(fù)合陶粒防砂主要適用于疏松砂巖油藏開發(fā)中后期生產(chǎn)層大量出砂的油井，更適用于有注水或邊底水能量補(bǔ)充的井，對(duì)出砂嚴(yán)重不能注水的注水井有較好的防砂效果。 5）樹脂杏殼（核桃殼）人工井壁防砂是以一定粒度的杏殼（核桃殼）

11、作為支撐劑，酚醛樹脂作為膠結(jié)劑，兩者在地面按一定比例拌合均勻，用原油做攜砂液泵入井內(nèi)，通過(guò)炮眼，在油層套管外充填出砂洞穴，在鹽酸作用下砂漿固化，在近井地帶形成具有一定強(qiáng)度和滲透率的人工井壁，防止油層出砂。 6）塑料預(yù)包砂防砂是美國(guó)研制的一種新型修井材料，用于防砂、壓裂的施工。塑料預(yù)包砂防砂是特制的樹脂包在優(yōu)質(zhì)的石英砂表面，待溶劑揮發(fā)后，樹脂干固，形成包有樹脂薄膜、分散單粒的顆粒預(yù)包砂。施工時(shí)將混有預(yù)包砂的攜砂液泵入出砂地層，攜砂液滲透于地層深處，預(yù)包砂在地層表面堆積，充填洞穴，在井底溫度及攜砂液的作用下，砂粒表面的樹脂包覆層軟化，砂粒粘結(jié)，樹脂在井底條件下進(jìn)一步縮結(jié)成不溶不熔的塑料，形成有一定

12、強(qiáng)度、高滲透性的穩(wěn)定人工井壁，達(dá)到防砂目的。 3.氟硼酸防砂（針對(duì)粉細(xì)砂、粘土砂巖） 通過(guò)試驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)氟硼酸（HBF4）進(jìn)入儲(chǔ)集層后，能緩慢水解生成HF。凡是氟硼酸能達(dá)到的地方都有HF生成，因此，氟硼酸酸化能夠深穿透。目前這一項(xiàng)技術(shù)仍處于研究發(fā)展階段。四、其它方法防砂 1.砂拱防砂是在油（氣）井射孔完井后，不再下入機(jī)械裝置或擠入化學(xué)劑的防砂方法。實(shí)質(zhì)是依靠一種機(jī)械作用力強(qiáng)迫壓實(shí)出砂的裸眼井壁，提高地層應(yīng)力達(dá)到甚至超過(guò)地層原始應(yīng)力，減少出砂。優(yōu)點(diǎn)：容易進(jìn)行補(bǔ)救性作業(yè)，地層傷害小，產(chǎn)能損失小。缺點(diǎn)：砂拱穩(wěn)定性差，防砂效果不易保證。 套管外膨脹式封隔器防砂 割縫襯管防砂 2.水力壓裂礫石充填防砂 優(yōu)點(diǎn)：防砂更可靠，有效期長(zhǎng)。根本上消除了近井地層傷害，減輕了生產(chǎn)過(guò)程的地層深部傷害。找到了一條使油井既高產(chǎn)又防砂的有效途經(jīng)。五、化學(xué)防砂的施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng) 1.結(jié)合地質(zhì)及工程，深入分析井史、測(cè)試資料、區(qū)塊地質(zhì)特征，制定合理的工藝措施及施工參數(shù)、用料和配方。 2.確保制定方案、采購(gòu)用料、設(shè)備配備、地層預(yù)處理、防砂施工、油井管理等各個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)