砾石充填防砂工艺

1 砾石充填防砂井砾石尺寸设计实例砾石充填类防砂是目前主流的防砂工艺，砾石尺寸设计是砾石充填类防砂设计的关键步骤之一，砾石尺寸的大小会影响防砂效果和油气井生产动态。

较大的砾石尺寸有利于获得较高的产能，但会导致地层砂侵入砾石层；相反，较小的砾石尺寸挡砂效果好，但对油井产能的影响较大。

油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸如表1所示。

目前国内外的主要砾石尺寸设计方法为三类：(1) 第一类：设计依据简单，仅依据地层砂某一特征尺寸的设计方法，包括Karpoff、Smith、Tausch&Corley、Saucier等四种设计模型；(2) 第二类：信息依据丰富，基于地层砂筛析曲线的设计方法，主要包括DePriester和Schwartz两种设计模型；(3) 第三类：基于砾石层孔喉结构模拟的砾石尺寸设计方法。

上述砾石尺寸设计方法均已在中国石油大学(华东)研制开发的Sand control Office软件中实现。

我国西部某出砂气田S-14井地层砂为粉细砂，图3中的曲线D为其筛析曲线，经粒度分析，d10= 0.151 mm，d40= 0.082mm，d50=0.065mm，d70=0.032 mm，d90=0.008mm，分选系数2.043，均匀系数10.036，标准偏差系数0.231。

表1 油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸第一类设计方法的设计结果如表2所示。

使用DePriester方法进行砾石尺寸设计结果如图2所示。

设计中的取值为：A=5.5，Cmin=1.5，Cmax=3.0，计算得到系数B的取值范围为[25.4，35.9]。

图中曲线A、B分别为B取最小值和最大值时的砾石尺寸分布曲线；曲线C为B取平均值时得到砾石尺寸范围曲线，对应的设计结果为砾石尺寸范围0.227～0.560mm，匹配的砾石标准为0.25～0.42mm。

使用Schwartz方法设计该井的砾石尺寸，设计中的取值为：Cmin=1.2，Cmax=1.5；选择设计点为d70，设计结果如图3所示。

砾石充填防砂工艺参数优化设计砾石充填防砂工艺是一种常用的防止水土流失和保护土壤的措施。

通过充填砾石，可以提高土壤的稳定性，减少河流或河岸的冲刷和侵蚀，保护生态环境和人类安全。

为了进一步提高砾石充填防砂的效果，需要对工艺参数进行优化设计。

首先，要确定砾石的大小和种类。

砾石可以分为不同的等级和规格，一般有5-10cm、10-20cm、20-40cm等规格可供选择。

选择砾石的大小和种类应根据具体工程的需要和水文地质条件来确定。

一般来说，对于大型水利工程，可以选择大小规格较大的砾石，以增加充填层的坚固性和稳定性。

其次，要确定充填砾石的厚度和密度。

充填砾石的厚度决定了其对土壤的保护效果，过薄的砾石层容易被水流冲刷，过厚的砾石层则会增加工程的成本和施工难度。

一般来说，砾石充填层的厚度应在20-40cm之间。

充填砾石的密度决定了其对土壤的压实效果和稳定性，过松的砾石层易被水流冲刷，过紧的砾石层则可能导致土壤的排水性不佳。

因此，在充填砾石时，应根据土壤的类型和水文地质条件来确定合适的压实措施，例如辊压、振动等。

另外，要确定砾石充填层的倾斜度和边坡设计。

倾斜度是指充填砾石层的坡度，通常取45°-60°之间。

较大的坡度可以增加充填层的稳定性和抗冲刷能力，但也会增加工程的成本和土地的占用。

边坡设计是指充填层的边缘线形，一般可以选择直线形、斜线形、曲线形等。

边坡设计应根据充填层的厚度、坡度和土壤的稳定性来确定，以确保工程的安全性和稳定性。

最后，要进行充填砾石的施工技术和质量控制。

充填砾石的施工技术包括挖掘、运输、充填、压实等环节。

在施工过程中，要选择合理的施工设备和方法，并进行密实度测定和质量检测，以确保充填砾石的均匀性、稳定性和工程质量。

总之，砾石充填防砂工艺参数的优化设计是一项复杂而关键的工作。

只有合理选择砾石的大小和种类，确定充填层的厚度和密度，以及进行倾斜度和边坡设计，同时结合施工技术和质量控制，才能提高砾石充填防砂的效果，减少水土流失，保护土壤和生态环境。

稠油水平井砾石充填防砂工艺分析及矿场模拟评价赵洪涛1,齐　勇2(1.中石化胜利油田分公司石油开发中心,山东东营　257000;2.中石化胜利油田分公司临盘采油厂,山东德州　251507) 摘　要:近年来,伴随着国内水平井完井的大规模应用,水平井砾石充填防砂工艺得到了快速的发展,相关的室内模拟和研究工作成果也非常多,但没有此类矿场模拟报道,本文主要以一口稠油水平井充填模拟试验数据为基础,验证和探索水平井砾石充填效果及模式。

关键词:砾石充填;水平井;防砂;稠油油藏 中图分类号:T E358+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0150—02 对于出砂油藏的水平井,砾石充填防砂完井是一项有效的防砂手段。

与其它完井方式相比,水平井砾石充填具有更大的优越性,尤其是对于疏松砂岩易出砂的稠油油藏,砾石充填是水平井首选的防砂方式。

水平井砾石充填研究成果更主要集中在物模和数模试验的相关报道及文献,矿场使用情况较少,本文主要通过一口单井的矿场模拟结果进行深入验证及分析。

1　矿场模拟试验矿场试验为简化充填过程中砂浆流动形态,设计在两层滤砂管中间进行砾石充填,通过压力、砂量、反排情况确定充填效果。

1.1　单井基本条件1.1.1　油藏条件坨826-平19井是王庄油田坨826区块的一口水平井,该区块属于典型的高孔高渗超稠油区块,岩性以含砾砂岩为主,油层有效厚度26～28m 。

1.1.2　完井条件该井垂直井深1368m ,水平段长216.29m ,采用7口寸高精密滤砂管完井。

在1494m 以上采用一次固井,水泥返到地面。

1.2　试验条件为简化试验条件,循环通道为7口寸和4口寸两层滤砂管环空,环形单边通道19mm,局部通道只存在液体交换,保证固体砂粒的沉积。

7口寸滤砂管顶部有M 点,充填时砂浆可以通过,模拟套管单一孔眼。

在该点存在液体和固体的交换。

4口寸滤砂管内设计73等径冲管,冲筛比为0.82,保证充填效果(见图1)。

绕丝筛管砾石充填防砂砾石充填（gravel pack）防砂是应用最早，也是应用最广泛的机械防砂方法。

常用的砾石充填方式有两种：一是用于裸眼完井的裸眼砾石充填；二是用于射孔完井的套管内砾石充填。

裸眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果好，有效期长，对油层产能影响小。

常用于油井先期防砂，工艺较复杂，且对油层结构要求具有一定强度，对油层条件要求高(如厚度大、无气、水夹层的单一油层)。

其它情况则采用套管射孔完井后，再进行套管内砾石充填。

砾石充填防砂的施工设计应符合三条基本原则：一是注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和工艺步骤，以达到阻止油层出砂的目的；二是采用先进的工艺技术，最大限度地减少其对油井产能的影响；三是注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率，降低成本。

防砂设计要形成一套完整的程序，有利于方案的系统化和规范化，从而提高施工设计的质量。

一般程序为：充填方式选择－>地层预处理设计－>砾石设计－>防砂管柱设计－>携砂液设计－>施工工艺设计。

1) 充填方式选择根据防砂油层、油井的特点和设计原则，结合完井类型选择合适的砾石充填方式。

2）地层预处理设计根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况，确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施，同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。

这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。

3）砾石设计砾石设计主要包括确定砾石尺寸、砾石质量控制和砾石用量。

（l）砾石尺寸选择通过筛析实验取得防砂井油层砂样粒度中值d50后，根据计算公式求得所需用的砾石尺寸，即砾石的粒度中值D50。

目前普遍采用Saucier公式D50＝(5～6) d50该公式是在大量实验基础上得到的，实验测得的砾／砂粒径比与渗透率的关系曲线如图8－6所示。

图8－7为砾石挡砂机理示意图，图中(a)表示D50／d50＜6时，砾石与油层砂界面清楚，砾石挡住了油层砂，油气井无砂生产；图中(b)表示6＜D50／d50＜14时，油层砂部分侵入砾石充填层，造成砾／砂互混，砾石区渗透率下降，尽管油气井不出砂，但产量下降；图中(c)表示D50／d50＞14时，油层砂可以自由通过砾石充填层，防砂无效。