浅谈油井防砂工艺技术

1、浅谈油井防砂工艺技术- 12 -目录第一章 前言.1第二章 机械防砂工艺技术.22.1 目前现场应用的几种机械防砂泵.22.1.1 长柱塞防砂抽油泵.22.1.2 等径柱塞防砂抽油泵.3.2.1.3 串联式抽稠泵.42.2 封隔高压一次充填防砂技术 .5第三章 化学防砂工艺技术.83.1 主要特点.83.2 适用井况8第四章 复合防砂及防砂预测104.1 复合防砂.104.2 疏松砂岩出砂预测与防治措施优化研究.104.2.1 研究目标104.2.2 研究内容114.2.3 指标评定114.4 低成本防砂技术配套与试验.114.4.1 研究目标114.4.2 研究内容114.4.3 指标评定1

2、14.4.4 经济指标11第五章 总结.512致谢13参考文献14第一章 前言 大港油田大部分区块属疏松砂岩油藏，易出砂，且随着油田步入开发后期，含水上升快，绝大部分油井进入高含水阶段，也导致出砂日益严重，防砂难度越来越大，砂害问题也越来越突出，以至影响到了全油田的开发生产。 经过多年的开发，目前已发展了多种防砂工艺，很多工艺都已系列化，有力地解决了油田相当部分防砂难题，为油田的开发生产作出了很大贡献。但是，随着油田向效益型转化以及防砂难度的加大，一些技术成熟的防砂工艺已经不能完全满足油田发展的需要，防砂措施费用也相对较高，为了适应油田经济开发的需要，措施工艺必须向高效性和低投入方向发展，以满

3、足目前油田大量油水井的防砂需求，尤其是对于我油田油井产量普遍 较低、含水高、措施经济效益不佳的现状，研究低成本防砂技术显得尤为必要。根据不同井况，我针对三大方面讲述石油井防砂方式。第二章、机械防砂工艺技术研究新型防砂衬管挡砂技术和循环充填防砂工艺，简化施工程序，节约大型车组费用，从而降低措施费用，并提出以下几条工艺思路，按照防砂原理可大体分为两大类。一类是下入防砂管柱后进行砾石充填，这种防砂方法能有效地把地层砂阻挡在地层内，确保地层具有较稳定的原始力学结构，防砂效果好，有效期长。另一类则是直接下入防砂管柱挡砂，防砂管柱与套管环空不充填砾石，滤砂管由地面预制，如双层预充填筛管、金属棉滤砂管、胶结

4、成型的滤砂管等，这类防砂方法简便易行，但使用范围受到局限。机械防砂最近在国内发展较快，胜利油田根据不同区块油层情况研究开发出了数十种防砂工艺，主要有：1. 绕丝筛管砾石充填防砂工艺； 2. 双层预充填绕丝筛管防砂工艺；3. 金属棉滤砂管防砂工艺；4. 树脂胶结砂粒滤砂管防砂工艺；5. 金属粉末滤砂管防砂工艺；6. 陶瓷滤砂管防砂工艺。2.1目前现场应用的几种机械防砂泵：2.1.1长柱塞防砂抽油泵：长柱塞、短泵筒及泵下沉砂、侧向进油结构。主要由：长柱塞、短泵筒、双通接头、沉砂外筒、进出油阀、水力连通式挡砂圈等零部件组成，如图1-1所示。其防砂卡的工作原理是借助挡砂圈及漏失液的共同作用，阻止砂粒进

5、入柱塞与泵筒之间的密封间隙，从而杜绝了砂卡。当油井停抽时，下沉的砂粒沿沉砂环空沉入泵下尾管，防止了砂埋。具有防砂卡、防砂埋 、防砂磨、耐腐蚀、寿命长、减轻杆管偏磨、使用维修方便等多种特点，也是现场出砂少抽油机井最常用的防砂方式。图1-12.1.2等径柱塞防砂抽油泵如图1-2所示该抽油泵通过对常规抽油泵在结构上进行优化改进，不仅能提供常规抽油泵所具有的一切特点，而且能有效防止出砂油井中砂卡柱塞、砂磨柱塞泵筒等现象的发生，大大减缓柱塞与泵筒间的磨损，延长出砂油井生产周期，使用操作、检修等与常规抽油泵相同，因此，可取代各种常规泵用于各类油井中，由于采用了独特设计的流线型阀罩，该泵也适用于部分稠油出砂

6、井。最大特点：价格低，效率高，以常规抽油泵的价格，获得比常规抽油泵有效延长油井生产周期的效用。节省大量的油井生产材料费用和作业费用，降低生产成本，适用于含砂在0.2%以内、原油粘度不超过2000mPa.s（地面50时脱气原油）的各类油井。图1-22.1.3串联式抽稠泵串联式抽稠泵由直径不同的两台普通抽油泵通过专用件连接而成，小泵在上，大泵在下，结构原理如图1-3所示。下井前大小泵是分开的，以便运输。串联式抽稠泵专为解决稠油井、高凝油井用常规泵生产出现的光杆下行困难、充满程度差、泵效低、检泵周期短等问题而设计的一种新型抽油泵。特点：串联式抽稠泵运用浸入式进油原理，并同液力反馈原理结合起来，解决了

7、稠油井生产中出现的难题。结构简单、使用维修方便、节省投资、经济效益高，适用于粘度2000-4000mPa.s的常规稠油井、蒸汽吞吐稠油井抽油生产，含砂小于0.1%，含气少的稠油井。图1-32.2封隔高压一次充填防砂技术封隔高压一次充填防砂工艺技术，是胜利油田胜通新科技开发中心立项投资开发的，并独家经营实施的油井防砂专利技术。该项技术是针对油气井防砂作业常规工艺技术上的缺陷，经多年总结、改进、完善，将各种常规防砂方法的优点和长处融为一体而发明的一项实用新型技术。它的研发成功和投入使用，有效地克服了颗粒型化学防砂、绕丝管砾石充填防砂和复合防砂等各种常规防砂方法存在的各种弊端。同时又采用了封隔高压一

8、次充填的工艺技术，将防砂砾石-石英砂一次充填至油层空，同处和滤砂管与套管环形空间，经高压一次充压结实，形成高效能、大半径的挡砂屏碍。从而提高了采液强度，延长了防砂有效期，确保了防砂效果。而且又简化了施工程序，避免了环境污染，减轻了生产工人的劳动强度，综合经济效益十分可观。原理：封隔高压一次充填防砂技术是将砾石-石英砂，以大排量的携砂液带到油气井产层管外的空洞处和滤砂管与套管的环形空间。经沉淀、高压压实形成高效能的挡砂屏障。在需要进行防砂作业的油气井内，将包括丝堵、滤砂管、封隔高压一次充填工具、安全接头、可溶解性扶正器和油管组成的封隔高压一次充填管柱下至预定位置，座封封隔器，打开充填通道，地面泵

9、组提供高压携砂流体，经油管、封隔高压一次充填工具的充填通道进入油管、套管环形空间，最后进入油层，随着加砂量的逐渐增加，地层被充填结实，随后井筒也被充填结实，这时地面泵压升高，达到预定压力值后，停止充填，从油管、套管环形空间泵入洗井液体，经封隔高压一次充填工具的反洗通道，将油管内的砂子冲洗至地面，完成封隔高压一次充填作业。上提管柱正转倒扣丢手，充填孔道自动关闭，中心管自动打开，完成封隔高压一次充填防砂作业，封隔高压一次充填防砂工艺和常用防砂方法相比有以下优点：1、施工简单：封隔器与高压一次充填结合在一起，减少了起下管柱次数，减少了作业占井时间，节约了地面施工费用。2、防砂有效期长：由于大排量高压

10、将地层充填与井筒充填结合在一起，确保了充填砾石与空洞周壁紧密镶嵌，有效防砂半径大，形成了高效能的挡砂屏障，故有效期长。3、采液强度高：由于套管内下入了高强度的割缝管，地层与环空又被砾石充填结实，故采液强度高，适用于大排量提液。4、携带力强：由于套管内下入了割缝油管，流通面积小，流速大，易将砾石运移到空洞边界，把空洞填满挤实，故携带能力强。5、油层保护：由于地层充填与环空充填合二为一，减少携砂液进入地层，减少了油层污染。6、修井的难度降低：由于该管柱配套了安全接头和可溶解性扶正器，便于套洗和解卡，减少了转大修的机会，小修队就可以处理。7、具有一定的解堵作用：表1-1序号防砂工艺方法施 

11、 工  工  艺占井时间主要材料 1封隔高压一次充填防砂工艺 起原并管柱、冲砂、通井、下封隔高压充填防砂管拄、防砂施工、丢手、下生产管柱，共七道工序。 3-5天石英砂配套工具 2涂料砂防砂工艺起原井管柱、冲砂、通井、下防砂管柱、防砂施工、关井候凝5天、起防砂管柱、钻冲砂塞、下生产管柱、共九道工序。  15-17天涂料砂 3地层充填加滤砂管防砂工艺 起原井管柱、冲砂、通井、下防砂管柱、防砂施工、关井候凝5天、起防砂管柱、钻冲砂塞、下滤砂管、丢手、下生产管柱、共十一道工序。16-18天 涂料砂配套工具 4地层充填加绕丝

12、管充填防砂工艺 起原井管柱、冲砂、通井、下防砂管柱、地层充填、关井候凝5天、起防砂管柱、钻冲砂塞、下绕丝管防砂管柱、套管内充填防砂、丢手、下密封生产管柱，共十二道工序。     18-20天  石英砂配套工具第三章 化学防砂工艺技术 利用化学反应来胶结地层砂或充填砂，建立高强度、高渗透的人工井壁，有效的阻止地层中承载骨架砂的运移，流体则通过挡砂屏障进入井筒。最终达到防砂产油的目的。该项工艺技术主要特点是：施工简单，防砂后井内无遗物，后期处理方便。近几年该项工艺技术得到了迅速发展，并在胜利等油田内外进行了大面积推广应用，见到了良好的防砂

13、效果，逐步成为一项主要的化学防砂工艺技术。 化学防砂最近几年发展较快，可用于常温、低温和高温井防砂。最常用的有三种：1、酚醛溶液地下合成防砂2、水带干灰砂人工井壁防砂 3、树脂涂敷砂防砂油气田防砂工艺技术研究已经有几十年的历史，人们对地层出砂的机理、探测出砂的手段、防砂的钻井完井方法、各种防止出砂的措施有了较多的研究，对某些砂岩地层的机械成化学防砂工艺技术已较为成熟。但对于某些特殊地层，如含有粘土的粉细砂及多层薄层砂岩地层只能采用化学固砂。而已尼投入现场应用的酚醛树脂、树脂、呋喃树脂固砂剂对这些特殊地层效果差。长江大学（原江汉石油学院）从1995年开始研究新型固砂剂及应用工艺，并在青海及胜利、

14、辽河油田等现场试验及推广应用；摸索了一套现场工艺经验，现场应用100多井次，取得了非常好的效果。3.1 主要特点：1、施工简便，固砂树脂和固砂剂可均匀混合，粘度低水于50mPa.s,单液法挤入地层。2、固结强度高，抗压强度可达1036Mpa，对地层渗透率损害小于30%。3、在油、水中均能固化。4、在地面配制时基本不反应，在地层条件下反应加快，可在48小时内完全固化。5、固结后耐酸、盐、油、水腐蚀。6、有效期长，超过一年。7、无毒、无腐蚀性，运输等储存完全可靠。8、施工方便，配制方便，对环境无污染。9、适用范围广，温度201600C，0×10420×104 ppm，渗透率0.

15、00120m2 ,粘土矿物含量3%40%。3.2 适用井况：1、对于粘土含量高的多层系砂岩地层，均可采用该新型固砂剂。2、  对于疏松砂岩油气藏地层，渗透率较好（>0.1 m2）,可采用酸化因砂工艺；3、  对于粘土含量高，渗透率较低的地层，可采用压裂固砂工艺；4、  对于钻井过种程泥浆漏失，采用分层因砂工艺；5、  对于多层系砂岩地层，采用分层固砂工艺；第四章 复合防砂及防砂预测4.1 复合防砂“复合防砂”是指用两种或两种以上的防砂方法进行组合的防砂技术，它们挡砂强度更高，防砂更可靠，有效期也更长。复合防砂工艺技术是针对出砂严重的老井，地层亏空大

16、，粉细砂岩油藏的防砂技术，因其它单一的防砂工艺起不到有效的作用而开发出来的。90年代初期，随着胜利油田的不断勘探开发利用，稠油粉细砂岩油藏、老井高含水等油、水井的增多，使化学或机械防砂难度增大，失效井聚增。为了有效的解放这些油藏，最大限度的挖掘油井产能，采用了化学和机械复合防砂工艺，建立高强度多层挡砂屏障，防止了地层骨架砂运移，达到了防住地层骨架砂的目的。 目前，现场最常用的复合防砂技术的组合有： (1)压裂与砾石充填复合防砂； (2)预涂层砾石与砾石充填复合防砂； (3)预涂层砾石与（各类）滤砂管复合防砂； (4)固砂剂与滤砂管复合防砂。总之，复合防砂技术发挥了单一防砂技术的优势，扬长避短，

17、相互补充。要根据地层条件选择最佳的技术组合，这是复合防砂技术成功的关键。44.2疏松砂岩出砂预测与防治措施优化研究长期以来发现石油井都不会一如既往的能量不泄，慢慢的各种问题都会呈现，含水率增高、出砂井掩埋油层、套管变形、漏失等等在各个油田井相继出现。石油行业只有不断的通过改进技术水平，不仅开发新型的工艺技术能解决，还要有新型的科技预测能力来对油井的各种数据进行预测，获得数据，分析各种情况的影响，最后制定出具体的防砂措施。用准确的预测结果来配备节能降耗的工艺措施，完成防砂井的防砂施工，缩短维修周期。4 4.2.1研究目标：通过出砂预测和防治措施优化技术的研究并结合现场应用，在建立防砂数据库的基础

18、上，编制出适合大港油田防砂措施优化应用软件，实现我油田疏松砂岩开发理论水平提高和砂害治理措施的优化配套。4.2.2研究内容：1出砂机理研究和出砂规律预测；2合理生产制度和临界生产条件的确定；3防砂措施的适用特点和应用的基础研究；4各种防砂措施的施工规模、参数优化、成本和效益研究；5防后产能及效果预测；6出砂预测和措施优化程序软件编制。4.2.3指标评定：1出砂预测和防治措施符合率达80%以上；2防砂有效期提高至一年以上，有效率高于80%。4.4低成本防砂技术配套与试验4.4.1研究目标：针对我油田不同出砂区块的情况，在保证防砂稳产的基础上实现射孔完井和防砂措施一次完成，达到简化工序、缩短施工周期、降低综合成本、减少对地层伤害的目的。4.4.2研究内容：1砾石循环充填防砂技术的施工质量控制和监测，工艺改进及参数的优化匹配、油层保护措施配套等；2复合射孔防砂一体化技术的适用性研究，适应大港油田的射孔管柱、防砂