砾石充填防砂工艺参数优化设计

水平井裸眼砾石充填防砂工艺技术优化研究与应用刘树新杨喜柱等（大港油田公司采油工艺研究院滩海工艺室）摘要：本文通过对埕海一区储层、流体性质分析，基于理论分析、地层砂粒经分析试验，提出水平井裸眼砾石充填防砂工艺，优化了工艺设计参数，实施后已取得显著效果，该工艺的成功实施大大提高了我油田水平井防砂工艺技术水平，也将对环渤海类似储层的滩海油田开发具有良好的借鉴作用。

主题词：埕海一区裸眼水平井防砂工艺研究裸眼砾石充填防砂应用效果1 引言埕海油田位于渤海湾滩海- 浅海地区，由于储层为疏松砂岩，前期研究结果表明必须采取先期防砂才能投产，而本区采用人工岛开发，井型以水平井为主，且井底位移大，水平段长，在防砂工艺方面存在极大难度。

因此开展了水平井裸眼砾石充填防砂工艺技术优化研究与应用课题。

在国内，该项技术的研究工作起步较晚，仅在胜利油田进行了试验与应用，但对于超过700m长水平井段的防砂仍然存在很大技术难度。

1 地质概况埕海一区位于大港油田滩海区南部埕北断阶区，地理位置位于河北省黄骅市关家堡村以东的滩涂一海域水深4m的极浅海地区。

该区主要包括二个井区：庄海4X 1、庄海8断块。

自下而上发育Es、Ed、Ng Nm等四套含油层系。

其中，Ngl 1组为主力油组，有具有以下油藏特征：油藏埋藏较浅。

埋深为1240 - 1268m储层成岩作用弱，属于岩性-构造底水油藏。

油层胶结疏松，易出砂。

试采井存在出砂的现象。

储层呈现高孔、高渗的特征，根据庄海802井粘土矿物X衍射分析报告来看，储层粘土以伊蒙间层为主，平均含量达到62.5%,其中蒙脱石含量约为70％，伊/ 蒙混层是易水化膨胀的矿物，易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。

原油性质具有三高、三低的特点。

即高密度、高胶质沥青含量、高初馏点、低凝固点、低含蜡、低含硫。

该地区地层水矿化度平均为10350mg/L,水型为NaHCOO型。

油藏属于正常的温度压力系统。

针对该区上述储层特点，储层极易出砂，同时，原油粘度较高对出砂影响较大，本区地处滩海，以水平井为主，防砂难度大，因此开展了该区水平井防砂工艺研究与应用。

砾石充填防砂粒径筛选和施工参数优选方法研究[摘要]：油井出砂会造成井下设备和工具的磨蚀及井眼的堵塞，使油井的产量降低甚至停产。

绕丝管砾石充填防砂是目前应用最广泛最主要的防砂工艺。

但对油层厚度大、油层多等油井防砂成功率不是很高。

本文通过对充填砾石规格和施工排量的研究，并就地层砂筛析曲线及砾石和施工排量的优选方法进行了阐述。

[关键词]：砾石充填砾石尺寸砂侵最小排量中图分类号：td872+.8 文献标识码：td 文章编号：1009-914x（2012）12- 0102 -011 防砂效果的影响因素1.1 防砂效果与砾石尺寸的关系砾石充填井中砾石层是主要的挡砂屏障。

由于地层砂较细，地层砂会不同程度侵入砾石层导致防砂失败。

地层砂侵入砾石层的程度取决于砂砾比gsr（砾石与地层砂中值之比）：gsr15，地层砂可以自由通过砾石层，起不到防砂作用。

1.2 防砂效果与炮眼中砾石充填过程的关系砾石充填过程中，炮眼内流动的携砂液达到一定值后，固体颗粒开始呈砂堤状向前推移，流速继续增加颗粒的悬浮程度增加，颗粒完全悬浮后，混合物的流动阻力将随流速的增加而增加。

炮眼中的流速必须高于淤积流速，才能将砾石携带到炮眼以外地层，因此，淤积流速是砂浆的最低流速。

用清水或地层污水做携砂液时，因其携砂能力差，砾石问题首先沉积于炮眼入口处，若炮眼吸液速度高于淤积流速，砾石在液流携带下，沿着沉积下来的砂堤逐渐向炮眼深处蠕动，当砂堤推进到射孔孔眼端部地层亏空部位后，再反向充填平衡堤上部区域。

2 砾石充填施工参数的优化2.1 砾石尺寸的选择tausch和corly法：建立在半对数筛析曲线的基础上，它建议最小砾石应等于4d10，最大砾石应等于6d10，即dmin=4d10；dmax=6d10。

saucier法：建立在完全挡砂的机理上，d50=（5～6） d50，即砾石的粒度中值为地层砂粒度中值的5～6倍，此时砾石充填带的有效渗透率/地层渗透率最大。

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。

浅论疏松砂岩长效防砂优化技术摘要：近年来加强油藏适应性及热采工艺技术配套，形成筛管砾石充填为主导工艺的防砂模式。

但近1/4井防砂后产量下降快，防砂周期短，现场解剖发现防砂管堵塞及出砂现象均存在，导致这种情况的原因是砾石设计不合理。

合理的砾石设计，应保证有好的防砂效果，必须使砾石层本身有高的渗流能力，以保证油井有高的产量。

影响砾石层渗流能力的因素包括砾石尺寸、砾石粒度均匀、圆度、球度以及地层中进入砾石层中的砂粒和粘土。

通过研究砾石直径、砾石层厚度、粘土含量对砾石层渗流能力的影响，筛选出具有好的防砂效果和高的渗流能力的防砂砾石显得尤为必要。

合理确定挡砂精度或选择防砂方式，对疏松砂岩油藏快速、高效的开发有广泛借鉴作用。

关键词：油田开发；疏松砂岩；挡砂精度；防砂方式；参数匹配油田位于构造是一比较完整背斜，稠油区位于背斜构造侧翼。

由于油层胶结疏松，开采过程中油井出砂严重，防砂是热采井生产需解决的最突出的矛盾之一。

疏松砂岩油层出砂程度加剧、治砂难度大，通过开展油水井后期长效防砂技术优化研究及应用。

主体工艺优选、油层保护、技术参数匹配和施工过程的实时监测等措施，实现了防砂有效期的延长和出砂井产能的稳定。

疏松砂岩油藏分布较广，在开采中占有重要地位，采用筛管完井防砂，往往由于泥质含量高而导致产能下降严重，一般认为，粘土含量小于5%时防砂筛管都不容易堵塞，高于10%时，致密过滤结构的筛管不适合使用。

1 目前所用的充填材料有复合陶粒砂、固结剂、包覆石英砂等，各类充填材料的渗透率及各出砂油田的地层渗透率见表1：曲线可以看出，当 Kg/Kf ＜100时PR随着 Kg/Kf 的增大而明显上升，当图1砾石与地层渗透率比值对产能比的影响＞100后 PR 上升趋势变得缓慢，因此一般取Kg/Kf ＞100便可满足防砂后产能保持的需要。

1.2 工艺优选严重出砂油田的地层渗透率在1μｍ2左右，由以上图、表中数据对比可以看出，石英砂与地层的渗透率比值大于100最有利于防后产量的保持，因此充填材料优选石英砂砾石，同时为了炮眼充填的稳定和防止充填砂的回流，最终优选机械筛管（割缝管）＋砾石充填工艺为油田防砂的主体技术。

115砾石充填防砂是一种防砂效果好、有效期长的防砂方法之一，渤海油田常用的砾石充填方式为高速水砾石充填。

高速水充填是使充填压力接近地层的破裂压力，但不压漏地层，所以选择合适的充填参数对防砂效果起决定性作用。

本文旨在研究套管内高速水砾石充填参数的优化方法，从而为高速水砾石充填参数的优化选择提供理论依据和手段，对提高套管井防砂效果，提高采收率具有实际意义。

1 砾石充填的机理砾石充填防砂的基本原理就是利用具有一定性质的携砂液，携带标准砾石充填到筛套环空内以及炮眼内，依靠筛管的阻挡，使流体通过筛管进入冲管，返出井口。

砾石被阻挡在筛套环空内，形成具有一定厚度、高孔隙、高渗透的砾石层，防止地层砂在生产过程中进入油井。

当地层流体流向井筒时，粒径较大的地层砂首先被砾石层遮挡，形成砂桥，阻止更细的砂子入井，从而形成了由粗到细的过滤器。

2 砾石尺寸的选择目前渤海常用的砾石尺寸的选择方法是Saucier 方法：Saucier 方法假设砾石为大小一致的球形颗粒。

重叠球体的剖面有两种情况，一种是矩形结构，一种是三角形结构（图 1）。

图1 重叠球体的剖面结构图中黑色球为充填砾石，它的直径为D 。

通过几何分析可计算出上面两种情况下砾石直径D 和内接圆直径d 之间的关系分别为：第一种情况：D =2(+1)d ≈ 5d ；第二种情况：D = (2+)d ≈ 6d。

分析可知，当最大充填砾石按第一种情况堆积时，所形成的孔隙是充填砾石层中的最大孔隙，而当最小充填砾石按第二种情况堆积时，所形成的孔隙是充填砾石层中的最小孔隙。

因此，建议最小砾石直径应 5 倍于允许出砂的最大砂粒直径，最大的砾石直径应 6 倍于允许出砂的最大砂粒直径。

根据Saucier方法，它选用砾石的粒度中值为地层砂粒度中值的5～6倍。

即D 50=（5～6）d 50。

根据给定的地层砂， 首先进行筛析分析， 然后根据筛析结果，利用上述Saucier方法进行砾石尺寸设计。

3 筛管精度的选择在砾石充填完井中，筛管主要是用来支撑砾石层，筛缝提供流体入井的通道。

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。

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。

砾石充填防砂粒径筛选和施工参数优选方法研究[摘要]：油井出砂会造成井下设备和工具的磨蚀及井眼的堵塞，使油井的产量降低甚至停产。

绕丝管砾石充填防砂是目前应用最广泛最主要的防砂工艺。

但对油层厚度大、油层多等油井防砂成功率不是很高。

本文通过对充填砾石规格和施工排量的研究，并就地层砂筛析曲线及砾石和施工排量的优选方法进行了阐述。

[关键词]：砾石充填砾石尺寸砂侵最小排量中图分类号：td872+.8 文献标识码：td 文章编号：1009-914x（2012）12- 0102 -011 防砂效果的影响因素1.1 防砂效果与砾石尺寸的关系砾石充填井中砾石层是主要的挡砂屏障。

由于地层砂较细，地层砂会不同程度侵入砾石层导致防砂失败。

地层砂侵入砾石层的程度取决于砂砾比gsr（砾石与地层砂中值之比）：gsr15，地层砂可以自由通过砾石层，起不到防砂作用。

1.2 防砂效果与炮眼中砾石充填过程的关系砾石充填过程中，炮眼内流动的携砂液达到一定值后，固体颗粒开始呈砂堤状向前推移，流速继续增加颗粒的悬浮程度增加，颗粒完全悬浮后，混合物的流动阻力将随流速的增加而增加。

炮眼中的流速必须高于淤积流速，才能将砾石携带到炮眼以外地层，因此，淤积流速是砂浆的最低流速。

用清水或地层污水做携砂液时，因其携砂能力差，砾石问题首先沉积于炮眼入口处，若炮眼吸液速度高于淤积流速，砾石在液流携带下，沿着沉积下来的砂堤逐渐向炮眼深处蠕动，当砂堤推进到射孔孔眼端部地层亏空部位后，再反向充填平衡堤上部区域。

2 砾石充填施工参数的优化2.1 砾石尺寸的选择tausch和corly法：建立在半对数筛析曲线的基础上，它建议最小砾石应等于4d10，最大砾石应等于6d10，即dmin=4d10；dmax=6d10。

saucier法：建立在完全挡砂的机理上，d50=（5～6） d50，即砾石的粒度中值为地层砂粒度中值的5～6倍，此时砾石充填带的有效渗透率/地层渗透率最大。

渤海老油田砾石充填防砂方法研究引言随着能源需求的不断增加，对油田开发的需求也日益增加。

在油田开发中，渤海老油田一直以来都是我国油田开发的重要区域之一。

渤海老油田存在着一些独特的问题，比如水平井开发中的砂粒堵塞问题。

为了解决这一问题，需要对渤海老油田的砾石充填防砂方法进行研究，本文旨在对该方法进行一定的探讨。

一、渤海老油田的砂粒堵塞问题渤海老油田是我国海域重要的石油生产区之一，其油田地层主要由砂岩和砾石组成。

在水平井开发过程中，随着地层产能的开发，地下水渗透增强，导致砂粒的运移能力增加，使得砂粒易于堵塞水平井井筒和井底装置。

砂粒堵塞问题不仅会影响油田产能，还会增加生产开销，因此解决砂粒堵塞问题对于油田开发至关重要。

二、砾石充填防砂方法的研究意义砾石充填防砂方法是一种解决水平井砂粒堵塞问题的有效措施。

这种方法主要通过在井筒中充填一定的砾石，形成一定的支撑和过滤作用，从而减少砂粒堵塞的发生。

由于渤海老油田地层中含有大量砾石，因此砾石充填防砂方法在该地区具有重要的应用前景。

砾石充填防砂方法的研究将为渤海老油田的开发提供重要的技术支持，提高油田的开发效率和产能。

三、砾石充填防砂方法的研究内容1. 渤海老油田地层特点分析首先需要对渤海老油田地层的特点进行分析，了解地层中砾石的含量、大小分布和形态特征等，为后续的砾石充填防砂方法研究提供基础数据。

2. 砾石充填防砂方法的原理研究通过理论分析和实验研究，深入探讨砾石充填防砂方法的原理，包括砾石的支撑作用、过滤作用和渗透能力等关键问题，为设计合理的砾石充填方案提供理论支持。

3. 砾石充填防砂方法的优化设计在了解了地层特点和原理基础上，对砾石充填防砂方法进行优化设计，包括砾石的选用、充填密度和充填方式等关键参数的确定，确保砾石充填防砂方法在实际应用中具有高效性和可操作性。

4. 砾石充填防砂方法的应用效果评价通过现场试验和实际应用效果的评价，验证砾石充填防砂方法在渤海老油田的应用效果，从而为该方法的推广和应用提供重要的参考依据。

1 概述砾石充填防砂是指涉及使用砾石、陶砾等固相颗粒充填到井筒或地层中，该技术应用的过程中具有良好的防砂效果，因而在油气田防砂过程中得到了广泛的应用。

然而，上述优点基于合理的设计工艺参数。

由于防砂技术的复杂性和高成本，有必要优化施工工艺参数，以达到良好的防砂效果。

防砂工艺参数设计的合理性将直接影响防砂作业。

本文提出了砾石充填防砂控制过程的砾石粒度选择方法和程序。

 2 砾石充填防砂工艺中砾石的尺寸优选携砂液中砾石的体积浓度与充填效率的关系为随砾石体积浓度的增加充填效率降低。

砾石颗粒大小的优化是砾石充填防砂的关键。

防砂效果和产量是2个相互矛盾的方面，两者都受到砾石尺寸的影响。

砾石的尺寸太小，虽然它可以有效地过滤地层砂，但可能导致更高的表皮系数，从而降低油气井产量，这对产量有更大的影响；相反，虽然可以获得更高的产量，但是防砂周期短，效果差。

中值粒径仅代表地层砂的一般特征，并不反映特定的特征，例如粒度范围、分布和均匀性。

砾石层孔喉直径是指砾石层空隙中能够容纳的最大球形颗粒的直径。

由于砾石颗粒的随机充填，砾石层的孔喉直径并不均匀，对于非等径的砾石更是如此，对于阻挡地层砂的砾石层而言，如果砾石孔喉结构分布与地层砂尺寸分布匹配相当，则砾石层可以起到很好的挡砂效果。

本文采用砾石层孔喉模拟方法模拟砾石沉降过程。

砾石粒度分析和选择过程中需要通过计算机模拟砾石层的孔喉结构。

砾石粒度设计过程如下：根据地层砂的中值粒径，从工业砂砾标准中选择几个中值比为5~8的砂砾。

假设砾石颗粒尺寸是正态分布的，通过计算机模拟了砾石的孔喉结构，绘制了孔喉尺寸的分布曲线。

通过使用地层砂筛曲线绘制每个砾石的孔喉尺寸分布曲线。

砾石粒径的选择与地层砂的大小相同，孔隙度曲线小于地层砂筛曲线。

这确保了砾石层的孔喉尺寸小于整个分布中地层砂的孔喉尺寸。

3 填充量和携砂比优选砾石充填的关键是确保携砂液体能够通过水平射孔并到达炮眼端部。

炮眼中携砂液体是水平管流。

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。

机械防砂工艺油水井机械防砂是在井内下入各种类型的防砂管柱，如割缝衬管、绕丝筛管、滤砂管、双层或多层筛管等，将地层砂砾阻挡在防砂管柱外。

为防止地层泥砂堵塞防砂管柱，可在防砂管柱外充填砾石，使地层结构保持相对稳定，以提高防砂效果、延长防砂有效期。

1管内绕丝筛管砾石充填防砂工艺1.1原理管内绕丝筛管砾石充填防砂工艺，是先将地面预制好的绕丝筛管和井下配套工具依次下入井内，使绕丝筛管对准出砂层位，然后用携砂液携带一定粒度的砾石向地层、炮眼及筛管与套管环空填充，如图1所示。

或先对地层和炮眼填砂，再下充填管柱对环形空间充填砾石。

充填砾石对地层砂形成挡砂屏障，绕丝筛管则使充填的砾石始终保持在防砂井段，确保挡砂屏障的形成，因此砾石粒度与地层砂粒度、绕丝筛管缝隙应有一定的对应关系，即选择的砾石必须能完全挡住地层砂。

图1套管内砾石充填图2金属绕丝筛管1.2砾石充填设计1.2.1砾石设计砾石设计主要是确定砾石的大小、几何形状及化学成分。

砾石粒径大小根据冲砂作业时采集的地层砂样来确定，通过砂样筛析，绘出S型筛析曲线，求出地层砂粒度中值d50，并根据砾石尺寸计算方法求得砾石粒度中值D50，然后圆整得标准工业砾石直径。

目前现场普遍应用sauder计算方法，即D50=(5～6)d50，这样的砾石不仅能阻止地层砂的流动，还能在生产过程中保持最大的有效渗透率。

为满足防砂作业需要，除控制砾石尺寸外，充填砾石还应满足以下要求：强度大，不易被压碎；颗粒均匀，圆度好；杂质含量少，不易堵塞地层。

目前，国内防砂用砾石仍以石英砂为主，材料来源较广，而且无需经过复杂的加工处理即可使用。

1.2.2筛管设计绕丝筛管是将不锈钢丝或窄铜条缠绕在中心管上，然后焊接而成，其腐蚀和磨损小、强度高、产能系数大。

中心管可用打孔管，也可用割缝衬管，如图2所示。

筛管绕丝缝隙宽度的大小，可根据地层砂粒径大小而定，原则上要求筛缝尺寸为充填砾石粒度中值的。

1/2～2/3，即δ=(1/2～2/3)D50筛管直径设计主要考虑两方面的因素：过流面积与充填层径向厚度。

砾石充填工艺技术砾石充填工艺技术是一种常用于土地开发、建筑工程和环境保护等领域的技术。

它的主要作用是利用砾石的特殊性质，将其充填入土壤或其他材料中，以提高地基的稳定性和承载能力。

下面将介绍砾石充填工艺技术的具体步骤和优点。

砾石充填工艺技术的步骤主要包括场地准备、砾石选择、充填和压实等环节。

首先，需要对充填场地进行准备。

这包括清理场地上的杂物和污染物，确保场地平整和清洁。

其次，需要选择合适的砾石材料。

砾石的选择主要考虑其颗粒大小、强度和稳定性等因素。

通常选择颗粒大、形状规则、强度高的砾石材料。

接下来，将砾石充填到需要加固的地方。

在充填过程中，需要按照工程设计要求将砾石均匀地分布在土壤或其他材料的上方或下方。

最后，通过压实工艺使砾石充填体达到理想的稳定状态。

压实工艺可以利用机械设备，如压路机等，将强力传递给砾石，使其更加紧密和稳定。

砾石充填工艺技术的优点主要体现在以下几个方面：首先，砾石充填可以提高地基的稳定性和承载能力。

砾石的颗粒大、形状规则，具有较高的强度和稳定性，可以有效地支撑土地或建筑物的重量，减轻地基的沉降和变形。

其次，砾石充填可以提高土壤的排水性能。

砾石之间的间隙较大，可以增加土壤的渗透性，使水分能够更快地排出，防止地基水分积聚导致的问题。

此外，砾石充填工艺技术还具有施工周期短、施工效率高、施工成本相对较低等优点。

相比于其他地基加固方法，砾石充填的施工过程简单，不需要复杂的施工设备和材料，可以快速完成。

然而，砾石充填工艺技术也存在一些问题。

首先，对砾石的选择和处理要求较高，需要考虑砾石的强度和稳定性等因素。

其次，砾石的充填需要严密控制充填体的厚度和均匀度，避免出现底部松软或过度厚度的情况。

综上所述，砾石充填工艺技术是一种常用的地基加固方法，具有提高地基稳定性和承载能力、改善土壤排水性能、施工周期短、施工效率高等优点。

在实际工程中，可以根据具体情况选择合适的砾石材料和施工工艺，以达到预期的效果。

高压砾石充填防砂解堵技术设计探讨发布时间：2022-03-23T06:21:44.827Z 来源：《科学与技术》2021年第25期作者：马文东1 胡小青2 [导读] 针对高泥质含量、低能量疏松砂岩防砂难题，马文东1 胡小青2 1胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司 2胜利油田石油开发中心有限公司，山东东营 257000摘要：针对高泥质含量、低能量疏松砂岩防砂难题，结合高压砾石充填防砂解堵技术原理，从油层预处理设计、砾石设计、防砂管柱设计、筛管缝隙尺寸与直径及长度设计等方面，对高压砾石充填防砂解堵技术进行设计，大幅度地提高防砂的有效率，实现良好的增油效果。

关键词：油藏开发；高压砾石充填防砂解堵；技术设计在油田油藏开发过程中，高泥质含量、低能量疏松砂岩防砂难题一直困扰油藏开发进程。

针对高泥质含量、低能量疏松砂岩油藏区域存在的胶结疏松、易出砂，虽然采取多种防砂方法。

但防砂后，均出现了不同程度的降产，有的甚至完全不出，制约了原油生产。

通过室内试验分析，认为造成减产的原因是充填砂与地层砂形成的混合带堵塞。

在此现状下，通过实施绕丝管（割缝管）砾石充填防砂工艺与解堵工艺的有机结合，采取高压砾石充填防砂解堵技术，就可以有效解决高泥质含量、低能量疏松砂岩防砂难题，且技术成功率高、防砂有效期长且成本低，有较强的适应性，可以大幅度地提高防砂的有效率，确保原油生产顺利进行。

1高压砾石充填防砂解堵技术原理高压砾石充填防砂方法是应用较早的防砂方法。

由于近年来理论、工艺及设备的不断完善，这种方法被认为是目前防砂效果最好的方法之一。

该方法首先对地层进行高压预充填，填补地层因出砂造成的亏空，然后将割缝管或绕丝筛管下入井内防砂层段处，用一定质量的流体携带地面选好的具体有一定粒度的砾石，充填于管和油层之间，形成一定厚度的砾石，以阻止油层砂粒流入井内的防砂方法。

多数出砂井由于先期防砂为滤砂管防砂，地层已有一定程度的亏空，一般采用先对地层进行高压预充填，然后再进行套管内砾石充填的防砂方法。