油井防砂工艺技术(胡)2002-7-14

油井防砂工艺技术辽河油田钻采工艺研究院2002-7-142/2/20231目

录

一、概述二、套管内筛管砾石充填防砂技术三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术四、复合射孔防砂技术五、膨胀筛管防砂技术六、水平井防砂技术七、化学防砂技术八、其它防砂方法九、油井防砂质量标准及效果评价2/2/20232一、概述1前言

油、气井防砂是当今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。美国克恩河油田，每年在防砂工作中就耗资600万美元。我国辽河油田及胜利油田，每年在这方面也耗资几百万元以上。由此可见防砂工作的重要性和迫切性。

2/2/20233一、概述1前言

出砂比较严重的一般为第三系地层。如美国墨西哥湾地区和洛杉机盆地，加拿大阿尔伯达重油区、印尼、尼日利亚、特立尼达、委内瑞拉、罗马尼亚以及苏联阿塞拜疆等地区。我国东部地区的胜利油田、大港油田、辽河油田的欢127、洼38、青龙台、曙一、曙三区，西部地区的玉门油田等，出砂也较严重。2/2/20234一、概述1前言

最早，人们采用限产的办法来控制油、气井出砂，后来采用射孔套管或割缝衬管防砂，1932年开始采用砾石充填办法，1947年开始大规模采用化学固砂方法。近二十年，我国随着稠油油田投入开发，也开始采用热法固砂等方法。2/2/20235一、概述2油井出砂的原因

油井出砂虽然原因众多，但归结起来有两方面，即先天性的油井地质条件及开发措施不当的人为因素。2/2/20236一、概述2油井出砂的原因2.1地层粘结强度低：尤其是在未胶结地层中，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。特别当原油粘度愈高，流速愈大，流动阻力也愈大，出砂也愈严重。研究证明，当地层的抗剪切弹性摸数G与地层体积压缩系数C之比，即G/C＞5.6×1010Kg/cm2时，则不出砂。最初用此指标来予测油层出砂。近年来采用声波在地层中的传播时间△T进行予测，当△T＞295微秒/米时，则应采取防砂措施。根据经验：当油气井的生产压差大于该井岩芯抗压强度的1.7倍时，也会造成地层出砂。2/2/20237一、概述2油井出砂的原因2.2油、气井产水：在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。

2/2/20238一、概述2油井出砂的原因2.3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。2/2/20239一、概述2油井出砂的原因2.4固井质量不好或完井措施不当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，据某油田统计，在22口固井质量不合格的油井中，出砂严重的油井共有8口，占36.4%。b.射孔方案不当，采用不合理的射孔枪型，或孔径、孔密不适当，致使套管变形或损坏，导致油井出砂。如某油田因射孔问题使12口井套管变形损坏，先后停产，后改进射孔枪型，调整射孔方案，套管损坏及油井出砂问题就迎刃而解。2/2/202310一、概述2油井出砂的原因2.5采油工作制度不合理或井下作业措施不当a.油井投产放喷过猛，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，造成油井激动等原因均会引起油井出砂。据某油田资料统计，出砂严重的40口油井中，其中进行过强烈放喷的共16口，占40%。2/2/202311一、概述2油井出砂的原因2.5采油工作制度不合理或井下作业措施不当b.滥用酸化措施，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。抽汲降液过猛，气举降压过大，均会造成油井出砂。c稠油注汽井，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。2/2/202312一、概述3油井出砂的危害

油井出砂会给采油工艺带来很多麻烦和难题。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，自喷井会磨损采油树闸门和油嘴；出砂严重的井会造成砂埋油层（不出油）和油管砂卡，使油井停产，出砂过多会造成地层跨塌而挤毁套管等。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。2/2/202313一、概述4油井开采中的出砂规律

辽河油田自1970年至今已开采三十年了。1982年开始蒸汽吞吐开采稠油试验，1985年稠油油田大面积推广蒸汽吞吐开采。随着生产规模的不断扩大、抽油机械能力的提高，注蒸汽能力和采油强度的增加，随之而来的是油井出砂问题的出现。经过几年的实践、摸索和研究，找出了一些油井的出砂规律。2/2/202314一、概述4油井开采中的出砂规律4.1出砂量随采油强度的增加而增加4.2出砂量随原油粘度增高而增加4.3蒸汽驱的初期出砂量多4.4出砂粒径由小逐渐变大，而且随生产时间增长，排液量的增大而增大。2/2/202315一、概述5防砂方法分类油井防砂方法分为两大类。一类是出砂不严重地层，则允许产液中含砂，不采取防砂措施，让油井带砂采油。如美国加州的凯特峡谷稠油油田采用一种特殊结构的抽油泵采油。我国许多油田已研制出型式各异的排砂泵，对于出砂轻微、砂粒直径较小的油井采用带砂抽油生产。另一类防砂方法是防止地层出砂，根据防砂机理，又分为机械、化学、热法和稳定砂桥等防砂方法，详见表1。各种防砂方法均有着不同的优缺点及其特有的应用条件。详见表2。2/2/202316一、概述表1防砂方法分类

2/2/202317一、概述防砂方法优

点缺

点适用条件割缝衬管、预制砾石衬管和筛管

1费用低。2可用钢丝绳或油管下入井内、作业简便。3可用于多层完井。

1不能防细砂。2衬管易堵塞，影响产能。3衬管、筛管受地层砂冲蚀，寿命短。

中—粗砂、出砂不严重的地层。

2/2/202318一、概述防砂方法优

点缺

点适用条件稳定砂桥

1最经济的防砂方法。2简单易行。

1降低流速及控制井底压降影响产能。2往往由于产能低不能用此防砂方法。

1高产能，出砂不严重地层2多层段、直、斜井。

2/2/202319一、概述防砂方法优

点缺

点适用条件砾石充填

1防砂成功率高，达80~90%,方法可靠,有效期长达10~15年。2作业相对简单,费用中等,尤其是浅井、直井的单层充填作业费用低。3砾石货源广,砾石及携砂液无毒。4作业效果不受地层非均质及井段长短的影响,一般情况下也不受井温影响。5裸眼砾石充填完井产能高,为射孔井产能的120~130%。

1井内有留物，修井作业较复杂，修井费用大。2不适合于细砂层防砂。3多层、斜井以及异常高压井防砂费用高。4管内砾石充填影响产能，未预充填的管内砾石充填井的产能为射孔井的11~33%。

1小—中砂粒地层。2直井、斜井长短井段。

2/2/202320一、概述防砂方法优

点缺

点适用条件树脂固砂

1工艺简单,可用井内现有管柱施工,可节省钻井费用。2井内无留物适用于单层,多层及小井眼防砂,固砂成功率70~75%。3适用于包括细砂在内的不同砂粒直径的地层防砂。1作业后地层渗透率下降,影响产能,特别是重复固砂作业,地层渗透率下降大。2较昂贵,特别是长井段固砂费用更大。3树脂有毒,易燃,要求特别仔细的防护措施。4作业液易受污染,同时注入多种流体要求仔细控制注入速度及流体粘度。5作业效果受地层非均质及粘土含量影响,当地层内活性粘土含量＞4%时作业成功率低。6不适用于裸眼井,已出砂井及井筒有机械故障井防砂效果差。

1洁净、均匀、细—粗砂及垂向渗透性好的地层。2新井、未出砂井及小井眼井。3防砂井段小于3米。4多层完井上层防砂。5高储层压力井。

2/2/202321一、概述防砂方法优

点缺

点适用条件树脂涂层砾石防砂

1工艺简单,可用现有管柱施工2树脂用量为化学固砂的20~30%,费用较低,可用于6米以内井段防砂,产能高3砾石可充填井壁洞穴,可用于已出砂的老井及含页岩、粉砂岩井段。4井内无留物,可用于多层、小井眼井防砂。5树脂涂层砾石强度大，渗透率高，可用于套管损坏井。

1费用较高。2树脂有毒、易燃，要求采取特别和仔细的防护措施。3不适用于裸眼井。

1细—粗砂地层短井段防砂。2新井、老井、小井眼井及套管损坏井。3多层完井上层防砂。

2/2/202322一、概述防砂方法优

点缺

点适用条件热法固砂

1费用相对较低。2能承受高温。3有热增产作用。1井身管柱应能承受高温。2短期火烧防砂使地下原油储量损失5~6%。3注热空气固砂应严格控制操作，防止原油自然。

1原油比重大于0.934的储层。2热采及热增产措施井。3含油饱和度大于40%，含水饱和度小于60%储层。

2/2/202323一、概述6防砂工艺技术发展历程

八十年代初、中期，世界各国油井防砂主要以机械方法为主，约占防砂作业的85%，随着科技进步，近年来，化学防砂有日益增长的势头。2/2/202324一、概述6防砂工艺技术发展历程6.1滤管防砂6.2绕丝筛管砾石充填防砂6.3化学防砂

2/2/202325二

套管内筛管砾石充填防砂技术

套管内绕丝筛管砾石充填防砂技术是属于机械防砂方法的范畴，是目前世界上公认最有效的防砂方法。2/2/202326二

套管内筛管砾石充填防砂技术

它具有对油层伤害小，渗透面积大，油井采油指数高，适应性强，防砂效果好，有效期长等优点，应用范围十分广泛：

a可用于稀油井，也可用于稠油注汽热采井。b可用于直井，也可用于斜井及水平井。c可用于单层一次充填，也可用于分层多次充填。2/2/202327二

套管内筛管砾石充填防砂技术

套管内绕丝筛管砾石充填防砂，由于技术成熟，工具设备配套完善，现场应用井次多，经验丰富，因此成功率也较高，一般在95%以上，有效期可以长达十年，油井防砂后，出砂率一般低于0.03%。2/2/202328二

套管内筛管砾石充填防砂技术1防砂原理2/2/202329二

套管内筛管砾石充填防砂技术2施工准备2.1高密度大孔径射孔技术为了增大井筒周围的泄流面积,降低近井地带生产压降，国内外普遍采用高密度大孔径射孔技术，如果采用传统的射孔参数，砾石充填防砂后采油指数将明显下降。国外有关报导下降67～89%，因此，采用高密度大孔径射孔技术是必要的。

2/2/202330二

套管内筛管砾石充填防砂技术

2施工准备

2.2地层预处理技术

该项技术主要是解决近井地带的地层堵塞，提高地层渗透率。因为有些井的油层在防砂前可能被严重伤害，需要进行酸化解堵。有的老井死油等赃物造成炮眼及井筒附近严重堵塞。

2/2/202331二

套管内筛管砾石充填防砂技术

2施工准备2.3炮眼冲洗技术

炮眼冲洗技术主要是应用炮眼冲洗工具（见图2）对炮眼赃物进行清洗，同时冲出井筒附近的松散地层砂，为充填砾石提供清洁的通道与场所。

1上接头2皮碗3上调节环4分水接头5中心管6下接头7钢球8丝堵图2炮眼冲洗工具2/2/202332二

套管内筛管砾石充填防砂技术2施工准备2.4刮管热洗技术1主体焊接件2固定销钉3防松销钉4刮刀片5压块6弹簧

图3刮管器2/2/202333二

套管内筛管砾石充填防砂技术2施工准备2.5入井流体过滤技术

筛管砾石充填防砂井，在作业施工中有多种流体进入井内。但不论何种工作液，除了要求与地层流体相配伍以外，还必须要求十分清洁，以防止固相颗粒堵塞油层、炮眼和充填体。经有关计算表明：30m3未经过滤的液体中至少含有15升固相颗粒，它们足以堵死孔径12mm，深330mm的炮眼390个，颗粒一旦侵入油层，渗透率会下降70～80%，所以，工作液的过滤是非常重要的。2/2/202334二

套管内筛管砾石充填防砂技术2施工准备

2.6资料录取a地层砂样分析在出砂井段取出有代表性的砂样，然后进行砂样分析，确定地层砂粒度中值、泥质含量和润湿性。b原油物性资料主要确定原油粘度和油气比。c井深结构油层套管尺寸；井斜；油补距；防砂井段；人工井底；孔密；固井质量等。2/2/202335二

套管内筛管砾石充填防砂技术2施工准备2.6资料录取d生产简史

投产日期；防砂前日产油量、水量及累计产油量；防砂前含砂量、出砂量及砂面；防砂前工作制度；防砂前检泵周期；防砂前注汽量、注汽干度、注汽压力；目前生产状况。e地层压力及温度

该井是否进行过压裂、酸化、降粘、调剖堵水等作业。f作业简史该井是否进行过压裂、酸化、降粘、调剖堵水等作业。2/2/202336二

套管内筛管砾石充填防砂技术2施工准备2.7施工设计确定工具及筛管的类型确定砾石的种类、大小及用量确定压井液、处理剂、携砂液及冲洗液的种类及用量，编写正式施工设计书。筛管长度确定；前置液用量确定；砂比及排量大小确定；确定冲洗压力冲洗排量、填砂压力、填砂排量、挤注压力、挤注排量、挤注用量及丢手压力的控制范围。确定填砂车组的类型及摆放。确定填砂车的试车及管线的试压范围及压力表的选择2/2/202337二

套管内筛管砾石充填防砂技术2施工准备2.8施工前的准备工作a施工设计方案应提前两天以上送交各有关施工单位，并做技术交底，以便做好与之配合的准备工作，避免出现差错，影响施工正常进行。b井场正常作业所需要的各种车辆、工具应当准备齐全，并且保证灵活好用。c所配备的压力表、指重表必须灵活、准确。d各种型号的短节及接头应当配备齐全。2/2/202338二

套管内筛管砾石充填防砂技术2施工准备2.8施工前的准备工作e下入井内的所有管柱、工具、筛管及其它配件一定要丈量准确，并记录其型号、名称。f所有下井管柱及工具、下井前必须认真检查，如有损坏现象，不得下入井内。g下井管柱及工具必须清洁，避免污染地层。h入井流体必须按要求配制。i装液体的车辆或其它设备，在装之前必须彻底清理干净，以防污染液体。2/2/202339二

套管内筛管砾石充填防砂技术3施工程序3.1用设计的压井液压井，探砂面（若是老井必须用80～90℃的洗井液洗净井内稠油再压井探砂面）3.2用压井液冲砂至油层底界以下8～10m。3.3下刮管器，刮掉井筒内稠油、水泥碎块及其它污物。在下放过程中遇阻不得大于30KN严防卡死。3.4下炮眼冲洗工具、彻底冲净炮眼、地层内各种堵塞物及近井地带松散地层砂。2/2/202340二

套管内筛管砾石充填防砂技术3施工程序3.5用化学试剂对地层进行预处理主要目的是解除近井地带堵塞，提高地层渗透率，如果是粘土含量高的地层，还要进行防膨处理。3.6配管柱：按设计要求把井下工具、信号筛管、盲管、生产筛管等部件连接完整。填砂前地面摆好施工车辆，车试好压见图4。

2/2/202341二

套管内筛管砾石充填防砂技术3施工程序1填砂车2携砂液罐车3清水罐车4反洗车5、6、7清水罐图4车组摆放示意图2/2/202342二

套管内筛管砾石充填防砂技术3施工程序3.7管柱下入

3.8反洗井见图53.9充填砾石见图53.10反洗井见图63.11丢手座封：按设计要求完成丢手，并上提管柱。见图7。3.12起出施工管柱：以5m/min速度平稳起出施工管柱，需要时再下生产封隔器。

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套管内筛管砾石充填防砂技术3施工程序3.8反洗井见图5图5填砂管柱示意图2/2/202344二

套管内筛管砾石充填防砂技术3施工程序3.9充填砾石见图5图5填砂管柱示意图2/2/202345二

套管内筛管砾石充填防砂技术

3施工程序3.10反洗井见图6图6反洗管柱示意图

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套管内筛管砾石充填防砂技术3施工程序图7完井管柱示意图

3.11丢手座封：按设计要求完成丢手，并上提管柱。见图7。2/2/202347二

套管内筛管砾石充填防砂技术4施工安全及环境保护

砾石充填防砂井施工周期长，工作量大，入井流体多，化学药品多，各种车辆多，同时又是高压作业。所以施工人员必须注意以下几点：（1）填砂施工时，工作人员应远离高压管线。（2）所有管线在试压范围内不得有刺漏现象。（3）井场上所有液体不得随意排放。其它固体化学药品应放在指定位置。2/2/202348二

套管内筛管砾石充填防砂技术4施工安全及环境保护

（4）作业工作人员必须听从统一指挥。

（5）井场严禁烟火，关闭手机。（6）施工井场应配备消防器材。（7）施工人员必须穿工作服、戴安全帽。（8）施工场地要洁净。2/2/202349二

套管内筛管砾石充填防砂技术5油井防砂后生产管理及注意事项5.1生产初期压差不能过大，以后可逐渐增大。5.2生产作业不能损坏上部封隔器。5.3对于砾石是石英砂的防砂井，注入流体的PH值要控制在7～8范围内。过高的PH值容易使石英砂溶蚀。5.4筛管在搬运及下井过程中避免碰坏。为了避免筛管被井口刮坏，大钩必须对正井口，作业人员要扶正筛管慢慢下入。2/2/202350二

套管内筛管砾石充填防砂技术5油井防砂后生产管理及注意事项5.5丝扣油要涂在公扣上，油管扣要上紧避免脱扣及泄漏。5.6地面管线试压25MPa不刺不漏。5.7试车为了保证填砂的顺利进行，避免大的事故发生，在填砂前进行试车，在运转正常情况下，方可进行砾石充填。5.8反洗要及时，否则容易造成砂卡事故。2/2/202351二

套管内筛管砾石充填防砂技术5油井防砂后生产管理及注意事项5.9施工质量标准5.9.1压井必须要做到压而不死，溢而不喷。5.9.2探砂面必须硬探（连续三次）记录清楚。5.9.3冲砂必须冲到油层底界以下8～10m。5.9.4刮管器下井之前必须检查各刀片是否压死，通孔是否畅通，管扣是否上紧，否则不能下井。注意刮管器不能接反。5.9.5炮眼冲洗工具下到油层底界以下5～10m，试压8MPa，测试皮碗是否完好，否则提出换掉重下。5.9.6井场油管及其它设备要摆放整齐，不得随意乱放。5.9.7入井流体必须符合有关标准，否则不能入井。2/2/202352二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.1对携砂液的功能及性能要求6.1.1携砂液的功能

携砂液是携带砾石从地面送到防砂井段的工作液体。它在砾石充填作业中起着非常重要的作用。性能优良的携砂液，不仅能提高砾石充填率，同时能减少对地层的污染，从而提高砾石充填防砂井的有效率。因此，携砂液也是砾石充填工艺技术研究重点之一。国内外采用和研制了很多种类携砂液，其中主要有以下几种类型：按携砂液的基液性质，可分为水基携砂液、油基携砂液和泡沫携砂液；按携砂液的粘度，可分为未稠化携砂液和稠化携砂液。为保证砾石充填防砂井的有效率，对携砂液有着较高的要求。2/2/202353二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.1对携砂液的功能及性能要求

6.1.2携砂液的性能要求（a）高的携砂液能力（b）低的污染程度（c）容易破胶

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套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.2砾石的选用原则及依据6.2.1砾石粒径的选择很长时间以来，人们一直选用尽可能大的砾石，以获得高渗透率。可是，如果砾石不能阻止油层砂流动，砂子运动到砾石内，填满其孔隙，其结果就会降低砾石渗透率，砾石和油层砂混合物的渗透率完全可能比油层砂体本身渗透率还低。因此，所选砾石的直径必须充分的考虑到出砂层位的粒度中值，以求达到既能防止出砂，又能有较高的渗透率。资料表明，当砾石与地层砂粒度中值比大于14时，地层砂可不受限制地穿过充填层流动如图8。由于充填层渗透率高，地层砂在充填层内不能形成砂桥，因此大量出砂会使筛管受到严重冲蚀。

2/2/202355二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.2砾石的选用原则及依据

6.2.1砾石粒径的选择图8直径比值填

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套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.2砾石的选用原则及依据

6.2.1砾石粒径的选择

当中值比为6～14时，由于地层砂侵入充层使渗透率下降。当中值比为5～6时，可绝对阻挡地层砂进入充填层，为理想的充填砾石尺寸。当中值比小于5时，则砾石层的绝对渗透率太低。目前我国在砾石充填防砂中都遵照这个原则来选择砾石尺寸；根据上述资料介绍，我们的实践，目前所选用砾石大小是按以下标准选取：2/2/202357二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.2砾石的选用原则及依据6.2.1砾石粒径的选择对均匀度μc=D40/D90＞3时，其砾石的最大直径=6D50，砾石的最小直径=4D50。对均匀度μc=≤D40/D903时，其砾石的最大直径=10D50，砾石的最小直径=5D40。式中：D90——表示地层砂累计百分曲线上百分之九十点的地层砂直径。D40——表示地层砂累计百分曲线上的百分之四十点的地层砂直径。2/2/202358二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.2砾石的选用原则及依据

6.2.1砾石粒径的选择D50——表示地层砂累计百分曲线上的百分之五十点的地层砂直径。而国外和国内目前所采用砾石的大小，均采用地层砂粒度中值的5～6倍，即D=5D50～6D50式中：D——砾石直径2/2/202359二

套管内筛管砾石充填防砂技术

6如何提高成功率6.2砾石的选用原则及依据6.2.2砾石的圆度和球度要求

砾石圆度和球度标准如图9和图10，在砾石充填作业中，要求砾石的圆度和球度均应在0.6以上，尽量防止含有扁平和带棱角的砾石。研究表明，含有较多带棱角颗粒的砾石在负荷作用下容易破碎形成细粒，影响充填层的渗透率。超大或过小尺寸砾石颗粒含量不得超过总量的2%。2/2/202360二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.2砾石的选用原则及依据6.2.2砾石的圆度和球度要求图9砾石球度2/2/202361二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.2砾石的选用原则及依据

6.2.2砾石的圆度和球度要求图10砾石圆度2/2/202362二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率

6.2.3对砾石物化性质要求a砾石的酸溶度酸溶度是衡量砾石质量的一个重要标准，充填的砾石层应当有较强的耐酸性。其具体讲就是在66℃砾石在浓度为15%的盐酸中，经一小时后的溶解度＜2.3%，66℃砾石在浓度为12%的盐酸，3%的氢氟酸中，经两小时后的溶解度＜5%。2/2/202363二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.2.3对砾石物化性质要求b砾石的均匀程度砾石颗粒尺寸的变化范围愈小，即砾石愈均匀，则充填层的渗透率越大。国外报导充填砾石的均匀系数应小于1.5。c砾石的润湿性砾石的润湿性对油的相对渗透率有较大影响。亲油砾石大大降低了原油的渗透率。所以如果砾石亲油，事先应用1%亲水表面活性剂溶液清洗，可使亲油砾石转变为亲水砾石。2/2/202364二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率

6.2.3对砾石物化性质要求d砾石抗破碎强度砾石应当有高的抗碎强度，以免在充填过程中，在负荷作用下破碎、降低充填层渗透率。其莫氏硬度≥7，砾石的石英含量应≥98%。e砾石的热稳定性因为在热采防砂井中注汽温度可达350℃，因此，注汽热采井要求砾石具有热稳定性，使充填层免遭损坏。2/2/202365二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率

6.2.3对砾石物化性质要求我们目前常用的砾石种类有石英砂和陶粒。尽管石英砂在热采井应用时有热溶蚀，但从货源和成本方面考虑，在热采注汽井，采取相应的措施。尽量避免在地层中高PH值的发生，因此，石英砂仍可作为充填的砾石。也就是说在30%质量的蒸汽297±2.5℃情况下，经过2d引起的重量损失≤3.31%。2/2/202366二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.3筛管的选择公称尺寸NorminalSize(in)23/827/831/2441/2551/265/8775/885/8基管外径BasepipeOD(mm)60.373.088.9101.6114.3127.0139.7168.3177.8193.7219.1筛管Scieenpipe外径OD(mm)76.188.8104.7117.4130.214.30155.7184.6194.1210.2235.7外径ID(mm)63.175.891.7104.4117.2130.3142.7171.6181.1197.2222.718202428303436444650563绕丝不锈钢筛管技术参数表2/2/202367二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.3筛管的选择（1）筛缝宽度的选择

根据有关资料介绍，因为筛管的缝隙至少要以砾石的最小直径减去安全系数0.0762mm，另外还要减去一个附加公差系数0.038mm之后的值，作为缝隙宽度。也就是说，筛管缝隙的宽度应比最小的砾石尺寸小0.1143mm为宜。2/2/202368二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.3筛管的选择（2）流通面积的大小；（3）内外径的大小；（4）强度大小（抗拉、抗压、抗挤）；（5）价格、效益。2/2/202369二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.4砾石充填层厚度充填厚度愈大，效果愈好，如图11所示。因此，建议充填厚度应在0.25英尺以上。

图11砾石充填径向厚度（英尺）2/2/202370二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率

6.5砾石渗透率与地层渗透率之比砾石渗透率与地层渗透率之比愈大，其效果越好见图12。图12砾石填充厚度（英尺）

2/2/202371二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.6冲筛比当冲管外径与筛管内径之比在0.8时为最佳，也就是说，在此比值之下，其充填效率最好，见图13。冲管外径与筛管内径之比图13冲/筛比与充填效率的关系

2/2/202372二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.7砾石与地层砂混合率对产量的影响由图14、15曲线可见，当地层砂与砾石之比达10%以上时，其渗透率将急剧下降，也就是说在进行砾石充填防砂时，要杜绝与地层砂相混合，才能提高其防砂效果。2/2/202373二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.7砾石与地层砂混合率对产量的影响图1440目砾石与俄克拉荷马1号砂子混合的渗透率图1512目砾石与俄克拉荷马1号砂子混合的渗透率

2/2/202374二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.8携砂比与充填效果的关系由图16可见，其填充效率是随携砂比的提高，而呈直线上升的，也就是说，充填防砂效果是随携砂比的提高而提高的。携砂比（%）图16携砂比与填充效率的关系2/2/202375二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.9填充排量与填充效率的关系由图17可见，其填充效率是随填充排量的上升而呈直线下降的，也就是说防砂效果是随排量的上升而降低的。图17填充排量与填充效率的关系2/2/202376二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.10油井倾角对充填效率的影响由图18可见，其充填效率直井最好，当油井倾斜大于45º时，其充填效率将会急剧下降。图18井斜与充填效率的关系2/2/202377二

套管内筛管砾石充填防砂技术6如何提高成功率6.11射孔深度对油井产能的影响由图19可见，射孔深度越大，产量越大，但达到4英寸以后，就呈缓慢状态。图19射孔穿透深度（英寸）

2/2/202378二套管内筛管砾石充填防砂技术动画演示2/2/202379二

套管内筛管砾石充填防砂技术2/2/202380动画演示结束谢谢！2/2/202381三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术

1适应范围

该防砂管柱适用于直井、斜井、侧钻井及水平井套管完井的各类油水井和裸眼完钻的上述各类油水井的防砂。

2原理及特点（见图20）2/2/202382三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术图20防砂完井管柱示意图

2原理及特点（见图20）2/2/202383三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术3技术指标

技术参数类型筛管通径mm抗内压MPa抗外压MPa孔隙度%过滤单元厚度mm渗透率μm2

挡砂最小粒径mmC102-7878-862028326.5-9.5

330.07X108-82822228356.5-9.5

380.07CH140-1201202332386.5-9.5

470.07CH146-1201202532356.5-9.5

380.072/2/202384三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术4应用效果该工艺技术自1994年4月投入市场应用到现在已施工1180多井次，用于各种井下砂锚620多井次，施工成功率大于98%，防砂后有效率达96%。2/2/202385三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术5特点（1）采用整体结构，具有强度高，外径尺寸一致，这就有利于水平井，侧钻井的下入，而且也有利于油井的维修作业。（2）通径大，这就给冲砂带来了极大方便。（3）由于采用了不锈钢丝滤网，且分布均匀，流通面积大，过虑层厚，油砂分离性好，渗透率高。（4）耐温、耐腐蚀，有效期长。（5）施工工艺简单，作业时间短。（6）适用范围广：不论稀油，还是稠油，也不管是直井还是斜井，侧钻井，水平井均可采用。2/2/202386三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术6与之配套的封隔器技术性能指标见表4表4封隔器主要技术性能指标技术指标类型最小通径mm长度m悬挂负荷KN

座封压力MPa

抗压差MPa丢手压力MPa

耐温℃

备注

Y115-104Ф75

1.1512KN128-10350支撑式Y115-150Ф1201.2015KN128-10350支撑式Y245-152Ф1001.5322020MPa129-11350水力式Y245-114Ф721.2515015MPa108-10350水力式2/2/202387三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术7施工程序（1）收集有关地质生产资料，然后作施工方案（2）压井、冲砂、探砂面。（3）刮洗套管。（4）下防砂管柱见图20。（5）投球丢手，坐封，然后起出送入管柱。（6）下生产管柱。2/2/202388三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术8注意事项（1）筛管严禁乱摔，碰撞，下井前应保持干净，无死油污尘土。（2）下井前油管、筛管、及下入工具要丈量准确，确保下入深度的准确性。（3）投球丢手后，上提2m左右，向下压2—3次，坐封吨

2/2/202389三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术8注意事项（4）下井前井下稠油、死油一定要用热水清洗干净。（5）在下筛管入井时要扶正，不要刮碰井口。（6）施工前一天要通井，以确保防砂管柱的顺利下入。（7）投球丢手时，人要离开高压管柱，杜绝用软管线蹩压丢手以防伤人。（8）施工中严禁一切东西掉入井内。2/2/202390三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术动画演示2/2/202391三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术2/2/202392三、整体烧结金属纤维筛管防砂技术型号:TBS-Ⅰ--Ⅳ型挡砂粒径：0,1-0,3mm渗透率:80-160µm2适用5”、5-1/2”、7”井，裸眼、侧钻、水平井产品系列化2/2/202393动画演示结束谢谢！2/2/202394四、复合射孔防砂技术简介1原理复合射孔防砂技术是在射孔的过程中，将防砂作业同时完成。其途径是在普通射孔弹前方设置一个前仓，前仓内充填能让岩液通过，但能阻挡流砂的多孔介质，如金属棉等。其结构如图21。2/2/202395四、复合射孔防砂技术简介1弹壳2主装药3药型弹4金属丝绵5前仓6推进剂

图21复合射孔器结构图1原理2/2/202396四、复合射孔防砂技术简介1原理当普通射孔弹起爆后，驱动金属射流在油层中射孔。由于射流速度很高，它走过的途径周围，（特别是多孔材料中心孔附近）就形成了一个低压区：另外射孔器中炸药的爆轰，爆轰产物讯速膨胀，（加上助推剂药的爆燃），导致本装置内部压力急剧升高，这两者共同作用下将多孔材料从前仓的孔道中推出，充填在射流打出的孔道中。形成一阻砂层。推出过程如图22所示。2/2/202397四、复合射孔防砂技术简介图22复合射孔器工作过成示意图1原理2/2/202398四、复合射孔防砂技术简介2基本要求a穿深不低于普通射孔器，即多孔材料的推进过程不应影响射孔器的正常射孔；

b按要求将封堵塞（阻砂层）送入射流打出的孔道中；c如果加入助推药不应对枪管、套管及井下设施，造成新的破坏。2/2/202399四、复合射孔防砂技术简介3几大技术指标a穿深＞350mm；

b复合射孔孔径≥16mm；c强度10MPa；d防砂粒径≥0.15mm，即大于等于此值的地层砂应阻止在地层面内，小于此值的地层砂应让它排出来；e孔道过滤层渗透率≥32μm2。

2/2/2023100四、复合射孔防砂技术简介4传输方式传输方式与测井正常射孔基本一致，也分为油管传送和电缆传送两种方式。5地面及中间模拟试验的技术指标·穿深≥350mm；

·孔径≥16mm；·孔道渗透率≥45μm2左右。·挡砂粒径为0.15mm；·强度10MPa；2/2/2023101四、复合射孔防砂技术简介6项目进展情况99年先后在北京，山东吉林等地共进行了24次地面及中间模拟试验及反复修改，基本上解决了弹间干扰问题，前仓、药型罩的改进定型问题、配方的配比、药型罩的压制工艺成型及装配工艺导爆器的改进等，以及配套器材的改进定型。现在可以说完全具备了进入现场实施的阶段。2/2/2023102四、复合射孔防砂技术简介6项目进展情况

99年10月22日首先在锦607井实施中，获得了圆满的成功，其施工数据如表5。进一步证明了该项目已由室内走入现场实施阶段，虽然在这次实施中也暴露了一些小毛病，但都是可以解决的，该井的实施效果见表6、7所示。

2/2/2023103四、复合射孔防砂技术简介6项目进展情况表5锦607井射孔记录油层号油层厚度弹数发射弹射孔弹备注应装实装24909.7-902.86.969606060127枪23900.5-899.21.31310101022897.0-894.82.22218181821892.9-892.00.9910101020889.8-883.86.0605757572/2/2023104四、复合射孔防砂技术简介表6锦607井注汽数据表时

间（t）

注汽量（m3）

压

力（MPa）

干

度（%）

累注量（m3）

备

注

10.244：0013.010.8130：0040.011.25310.258：0010.011.570639:00管线漏停炉，20:40起炉。

4：0057.014.0401200：00143.212.540263.210.268：00141.816.046405.04：00136.016.245541.00：00136.016.245677.06项目进展情况2/2/2023105四、复合射孔防砂技术简介时

间（t）

注汽量（m3）

压

力（MPa）

干

度（%）

累注量（m3）备

注

10.278：00135.316.354812.34：00130.416.354942.70：00130.413.3751073.110.288：00145.513.5701218.69:00管线漏停炉，20:40起炉。

4：00148.013.5701366.60：00148.013.5701514.610.298：00148.013.5701662.64：00148.013.5701810.60：00148.013.5701958.6表6锦607井注汽数据表6项目进展情况2/2/2023106四、复合射孔防砂技术简介6项目进展情况表7锦607井射孔防砂结果时

间

日产油t日产水m3

含砂量%（Wt）

备

注

11.4123投放喷54180.4167626停喷7下泵投产87249191710281811311212722/2/2023107四、复合射孔防砂技术简介时

间

日产油t日产水m3

含砂量%（Wt）

备

注

13下电缆开井1444生产5小时15221816231217231318231519201020188211686项目进展情况表7锦607井射孔防砂结果2/2/2023108四、复合射孔防砂技术简介6项目进展情况2001年5～7月间在杜84块馆陶组现场试验4井次。生产过程中从未因出砂造成作业停井，井口化验含砂0.02～0.03%。其中杜84-38-172井，6月8日施工，井段685.0～654.0m，GT4油层组，25.0m/2层，经过两轮注汽，压力14.0MPa，注汽量1600m3，目前日产液25.4m3/d，日产油18.5t/d，累计增油2230t。2/2/2023109四、复合射孔防砂

技术简介动画演示2/2/2023110四、复合射孔防砂技术简介工艺原理2/2/2023111四、复合射孔防砂技术简介工艺原理2/2/2023112动画演示结束谢谢！2/2/2023113五、膨胀筛管防砂技术

1研制目的

在储层胶结疏松砂岩油藏的开采过程中，特别是进入开发中后期时，地层出砂变得越来越严重，成为制约油井正常生产的主要原因之一。在机械防砂领域曾先后出现了绕丝筛管、割缝筛管、金属棉筛管、TBS筛管。这些筛管的防砂机理是同样的：即地层砂进入井筒之后，较细的砂粒，经过筛管过滤层，随油流排至地面，而一些较粗的砂粒滞留于井筒与筛管之内的环套空间中，形成过滤砂桥，并起到初级过滤作用。

2/2/2023114五、膨胀筛管防砂技术

1研制目的

这些筛管存在以下二个缺点：

①当地层砂分选性差时，细砂填充于粗砂孔隙之间，难以形成高渗透率的油流通道。根据达西定律，油流通过时，造成很大的压力降，增大了油流流动阻力，限制了油井的产量。②因环套空间存在砂环，当打捞作业时，易卡死筛管，造成大修，增加作业成本。针对以上缺点和不足之处，我们提出并研究试验了膨胀扩张式油井防砂技术，该技术的主要工作部件是膨胀筛管和大通径悬挂器，两者的合理设计和组合，有效地解决筛管堵塞和打捞困难问题，并收到了良好的防砂效果。

2/2/2023115五、膨胀筛管防砂技术

2结构原理和技术特点2.1

结构原理

膨胀筛管（见图23）由膨胀外套，膨胀基管，过滤层组成。当筛管与封隔器联接在一起下到设计位置时，通过一个胀锥，使其径向膨胀，贴紧套管壁。当打捞作业时，通过一个捞锚，在轴向拉力作用下，筛管径向收缩，解卡提出。

1膨胀外套2膨胀基管3过滤层图23膨胀筛管结构原理2/2/2023116五、膨胀筛管防砂技术2结构原理和技术特点2.2技术指标（见表8）项目

单位

技术指标

外径

mm145内径

mm120长度

mm4000挡砂粒径

mm0.100.150.20渗透率

μm2

260300340径向膨胀量

mm24膨胀拉力

KN50-60最大径向收缩量

mm22最大收缩拉力

KN4002/2/2023117五、膨胀筛管防砂技术2结构原理和技术特点2.3技术特点

膨胀筛管的独特结构决定了它具有以下技术特点：①由于在油层中筛管紧贴套管壁，筛管与套管之间没有砂环，增大油流过流面积，减少流动阻力，不存在防砂后期因细砂堵塞而造成产能下降问题。②该筛管可径向膨胀，对某些套管损坏井起到一定程度的修复作用。2/2/2023118五、膨胀筛管防砂技术2结构原理和技术特点③当筛管打捞时，径向收缩，增大筛套空间，减少了因砂卡而提捞吨位过大造成大修的现象。④膨胀筛管防砂技术与砾石充填防砂技术相比，施工简单，作业成本低，不存在作业风险。同时由于没有砾石和流体进入地层，有利油层保护和提高油井产能；与目前采用的各种筛管防砂技术相比，可以防止地层砂运移，保护地层砂骨架，保证地层原有渗透率及过流能力不变。2/2/2023119五、膨胀筛管防砂技术3大通径悬挂器的研制目前防砂筛管配套使用的普通悬挂器内径Ф100，21/2″油管接箍Ф89，出砂时容易砂卡管柱；用2″油管冲砂，油管在管柱压力作用下，容易弯曲，甚至折断。此外普通悬挂器锚定力小，不能满足膨胀筛管的使用要求。此需要设计大通径悬挂器，它与普通悬挂器技术性能指标比较见表9。2/2/2023120五、膨胀筛管防砂技术3大通径悬挂器的研制表9大通径悬挂器技术指标

项

目

单

位

指

标

普通悬挂器打通径悬挂器外

径mm152152内

径mm100110长

度mm1.01.5座封压力MPa8-128-12丢手压力MPa20-2520-25锚

定

力KN150250耐

温

℃

3503502/2/2023121五、膨胀筛管防砂技术4室内试验研究4.1室内试验研究

室内试验主要研究膨胀筛管的膨胀和收缩性能。采用长度1m，内径120mm，A、B、C、D四种不同壁厚及加工方式的试件，胀锥外径140mm，在100t拉力机上试验。当拉力达到5～6t时，筛管开始膨胀，内径达到124mm，略大于胀锥外径。增大的尺寸与胀锥锥角和拉伸的速度有关，目前这项试验仍在进行中。2/2/2023122五、膨胀筛管防砂技术4室内试验研究4.1室内试验研究

当筛管膨胀之后，把两端连结在100t拉力机上，做径向收缩试验。这里采用的最大试验拉力为油井小修所能允许的最大拉力40t。在收缩试验过程中，A、B、C、D四种试件收缩程度不同，见表10。样件收缩量拉力（t）

ABCD50010100120150141201361302418540472210表10试件拉伸试验数据表2/2/2023123五、膨胀筛管防砂技术4室内试验研究4.1室内试验研究这说明壁厚及加工方式起决定作用。只有试件C满足设计要求，当拉力30t时，最大径向收缩量为18mm。当拉力达到40t时，最大径向收缩量为22mm，拉力与径向收缩量之间变化关系见图24。图24轴向拉力与径向尺寸变化曲线2/2/2023124五、膨胀筛管防砂技术4室内试验研究4.1室内试验研究在膨胀试验时，试件轴向尺寸未见变化。在收缩试验时，试件轴向伸长15mm。整个试验过程之中，管壁均匀光滑，筛管和过滤层没有破损情况，达到设计要求。2/2/2023125五、膨胀筛管防砂技术4室内试验研究4.1室内试验研究2/2/2023126五、膨胀筛管防砂技术4室内试验研究表10试件拉伸试验数据表样件收缩量拉力（t）ABCD500101001201501412013613024185404722102/2/2023127五、膨胀筛管防砂技术4室内试验研究图24轴向拉力与径向尺寸变化曲线

2/2/2023128五、膨胀筛管防砂技术4室内试验研究4.2大通径悬挂器室内试验研究大通径悬挂器是在内径100mm普通悬挂器基础上的改进，其中液缸、卡瓦及丢手、锁定机构尺寸都有较大变化，需要进行坐封和打捞试验。试验时将悬挂器膨胀筛管和胀锥连接在一起，放入试验井中，连接地面试压泵。投球打压，压力19MPa时丢手坐封。上提丢手头后，做拉力试验。当拉力达到30t时，悬挂器锚定良好，未见移动。下入悬挂器打捞锚，上提8t悬挂器解封起出。试验结果满足试验要求。2/2/2023129五、膨胀筛管防砂技术5

现场试验膨胀筛管因科研费下达较晚，以及筛管加工成本高，合适厂家寻找困难，因此进入现场试验较晚。2000年11月17日开始在锦45块和海外河现场试验5井次，见图25。这5口井从未卡泵，生产效果良好，截止12月4日累增油380t。2/2/2023130五、膨胀筛管防砂技术5

现场试验锦45-016-25井2000年11月17日施工，射孔井段1141.8～1157.9m。用筛管24m，挡砂粒径0.1mm，粒度中值0.28mm，丢手压力25MPa，膨胀拉伸上提管柱25t，施工完成顺利。该井次日投产，日产油11.0t/d，日产水6.0m3/d，至今未卡泵，化验井口含砂0.02%，截止12月24日增油162t。该井原来曾采用TBS筛管防砂，初期日产油6.0t/d左右，防砂222d后产量下降供液不足后提出。2/2/2023131五、膨胀筛管防砂技术5

现场试验锦45-4-017井2000年11月24日施工，射孔井段1171.4～1189.1m，冲砂砂样0.44mm。用筛管20m，粒度中值0.15mm，施工时悬挂器丢手压力21MPa，膨胀拉伸上提管柱29t。该井原为出砂严重停产井，25日投产后，日产油9.6t/d，日产水11.5m3/d，一直未卡泵，化验井口含砂0.03%，截止12月4日，累增油76t。2/2/2023132五、膨胀筛管防砂技术6结论

6.1膨胀筛管防砂技术，筛管过流能力强，防砂有效期长，打捞作业容易，是传统机械防砂技术的改进与提高，是一种新的防砂措施。6.2现场试验表明膨胀筛管防砂技术，施工简便，防砂生产效果好，具有广泛的应用前景。6.3膨胀筛管收缩性能已经过多次地面试验，但在井下的打捞性能还有待于进一步实践检验。2/2/2023133五、膨胀筛管

防砂技术动化演示2/2/2023134五、膨胀筛管防砂技术悬挂器活塞筛管油管钢球接箍胀锥膨胀筛管示意图2/2/2023135五、膨胀筛管防砂技术筛管膨胀情况红色高压，灰色停压投球打压，悬挂器坐封丢手继续打压，胀锥伸出上提管柱，筛管膨胀，贴紧套管停止打压，胀锥收回，越过接箍重复以上过程，全部筛管膨胀提出胀锥，施工结束接箍内径120mm筛管内径144mm2/2/2023136五、膨胀筛管防砂技术筛管收缩情况下入捞矛卡紧打捞部位上提管柱筛管径向收缩提出井筒2/2/2023137动画演示结束谢谢！2/2/2023138六、水平井防砂技术

1水平井防砂技术简况辽河油田水平井防砂先后进行过四种方式，他们是套管射孔完井、绕丝筛管砾石充填完井，整体烧结筛管（TBS筛管）完井，金属棉筛管完井，见图26、27、28、29。2/2/2023139六、水平井防砂技术

1水平井防砂技术简况图26冷平1井完井方式示意图

2/2/2023140六、水平井防砂技术

1水平井防砂技术简况图27冷平3井完井方式示意图2/2/2023141六、水平井防砂技术1水平井防砂技术简况图28杜84平1-1井井身结构示意图2/2/2023142六、水平井防砂技术1水平井防砂技术简况图29齐40平-1井完井方式示意图

2/2/2023143六、水平井防砂技术

2冷平3井砾石充填防砂

2.1冷平3井油井基本情况冷平3井位于冷43块构造，钻探目的层S3，于1992年8月23日开钻，11月14日完井，斜深2281.72m，垂深1743.0m，水平段长360m.·井眼直径：φ215mm；·技术套管：φ244.5mm；·井身剖面：造斜点1481.9m，造斜率20.8～28.77/100m；2/2/2023144六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂

2.1冷平3井油井基本情况·最大井斜角：90°；·储层岩石为砂砾岩；·泥质胶结，粘土矿物含量10.4%；·平均孔隙度14.9%，平均渗透率0.26μm2；·地层压力系数1.0。2/2/2023145六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题悬挂器设计，管柱的居中，油层保护，砾石的选择，筛管的选择，热胀冷缩的予防，携砂液充填密实问题，排量、砂比、防砂管柱。2/2/2023146六、水平井防砂技术

2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题2.2.1充填工具的几何形状

由于井眼弯曲，下井工具的几何形状受到限制，根据水平井的井身结构与井眼轨迹剖面而专门设计了井下工具的几何形状。根据冷平3井设计井眼轨迹曲率半径R＝87-214m，筛管悬挂器最大外径d＝0.21m，技术套管最大内径D１＝0.224m，最小内径D２＝0.217m，计算悬挂器允许最大长度L的数值。图30井下工具与井眼曲率几何关系图2/2/2023147六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题2.2.1充填工具的几何形状根据图30的几何关系得出如下关系式：L＝2aR＝87m，d＝0.21m，D１＝0.224mL１＝2bR=87m，d＝0.21m，D２＝0.217mL２＝2即下井工具的最大外径必须小于0.21m，长度必须小于2.21m。

2/2/2023148六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题2.2.2砾石的选择（a）砾石粒径：根据试验得知，砾石粒径与地层砂粒径的配比对于砾石充填的渗透率影响很大见下图31。图31砾石－地层砂中值比与砾石充填层渗透率关系曲线2/2/2023149六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题2.2.2砾石的选择根据冷平3井产层岩芯粒度筛分曲线见图32。求得冷平3井砾石粒度中值为0.246mm，按砾石与地层粒度最佳配比为图32冷平3井储层岩芯粒度的筛分分析2/2/2023150六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题2.2.2砾石的选择d砾石＝（4－6）d地层中值根据上述关系式，计算砾石的粒度。最佳的砾石粒径：d砾石１＝4×0.246＝0.984mmd砾石２＝6×0.246＝1.476mm因此，确定砾石粒径选用12－20目（1.68－0.838mm）

2/2/2023151六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂

2.2冷平3砾石充填应考虑的问题

2.2.2砾石的选择

b砾石材料

冷平3井油稠，可能要进行注汽热采，根据油层特征与井深估算注汽压力可达16～17MPa，对应温度可达350℃，地层温度也可达300℃以上，由于蒸汽冷凝水PH值可高达10～11，在强碱条件下，石英砂的硅质溶解度急剧上升，失重率可达56%，而高Al2O3含量的陶粒失重量只有3.5～3.7%，见表11。因此确定选用陶粒。2/2/2023152六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂

2.2冷平3砾石充填应考虑的问题

2.2.2砾石的选择b砾石材料

表11不同物质热稳定性研究结果

砾石类型主要成分温

度

时间小时

酸碱度重量损失%16-20目渥太华砂16-20目渥太华砂12-18目委内瑞拉砂20-40目合成陶粒20-40目高Al2O3含量陶粒20-40目树脂涂层砾石20-40目树脂涂层砾石

石英含量99.9%石英含量99.9%石英含量95%Al2O3含量87%Al2O3含量94-95%

282-304.4260-282276.7-298.9293.3-315.6293.3-315.6248.8-260.0271.1-298.919272727272727271111111171131.946.156.03.53.70.524.32/2/2023153六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题2.2.2砾石的选择c圆、球度·圆、球度高，砾石充填层渗透率高。·圆、球度高，意味着砾石扁平度小和带棱角小，不容易破碎。·圆、球度高，抗压强度大。一般砾石充填要求砾石圆球度在0.6以上即可，为了保证砾石充填层的高导流能力，冷平3井选用圆球度0.8以上。2/2/2023154六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题2.2.2砾石的选择c圆、球度冷平3井陶粒主要化学成分Al2O3含量%=87.7～79SiO2=3～7V2O5=3～4Fe2O3=5～8其它=1.3～2冷平3井陶粒主要技术性能圆度=0.7～0.9球度=0.7～0.9堆积密度=1.9/cm3耐酸1.9～4.1%（溶解度）（12%HCl）耐碱3.5％（失重率）（PH＝11）2/2/2023155六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂2.2冷平3砾石充填应考虑的问题

2.2.3携砂液携砂液对砾石充填起着十分重要的作用，因此必须认真对待。2.2.3.1性能要求

a与产层岩石及流体相配伍携砂液侵入近井地带不会产生乳化、水锁等反应，也不会引起粘土矿物水化膨胀，发生细粒运移，不会与产层流体发生化学反应而产生沉淀或絮凝，不含固体颗粒，以免堵塞地层。2/2/2023156六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂

2.2冷平3砾石充填应考虑的问题

2.2.3携砂液2.2.3.1性能要求b密度与产层压力系数相匹配携砂液造成的液柱静水压力与地层压力相匹配，既要压住地层，又不致把油层压死。c悬砂性能合适携砂液既要有一定的悬砂能力，以便将砾石从井口携带至油层，在砾石到达油层后需要从砂浆中分离出来，再沉积于预定位置。2/2/2023157六、水平井防砂技术2冷平3井砾石充填防砂

2.2冷平3砾石充填应考虑的问题

2.2.3携砂液2.2.3.2携砂液体系优选及其主要参数a携砂液体系经过室内研究与试验，选择生物聚合物XC作携砂液的增稠剂，用卤水作基液，再加入KCl作防膨剂，主要特点是：增粘性能好，具有优异的剪切稀释性能，悬砂性能好，能抑制粘土水化膨胀。b具体配方增稠剂：生物聚合物0.24%防膨剂：KCl2%2/2/2023158六、水平井防砂技术2冷平3