油井出砂的危害及防砂技术

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指油井在生产过程中，地层中的砂颗粒进入井筒，导致生产井筒中的砂量增加。

油井出砂不仅会降低油井的产能，还会对油井设备造成损坏，影响油井的稳定性。

探讨油井出砂的因素分析和防砂技术对策非常重要。

油井出砂的主要因素可以归纳为地层力学性质、油井完井、地层流体动力学以及产层特征等四个方面的因素。

地层中的力学性质是导致油井出砂的重要因素之一。

地层中如果存在弱层、疏松层、脆性层等地质构造，容易发生砂粒脱离地层进入井筒。

地层中的水动力作用也是导致出砂的重要因素，水流对地层中的砂粒起到冲刷作用，使砂粒脱落进入井筒。

了解地层的力学性质，对油井出砂的预测和防治非常重要。

油井完井对油井出砂的影响也非常大。

完井中的水泥固井质量、套管完井质量等都会影响到油井的防砂效果。

如果完井质量不好，套管间存在裸眼区或存在裂缝，会使得地层中的砂粒从这些位置进入到井筒中。

提高完井的质量，采取防砂措施非常重要。

地层流体动力学也是导致油井出砂的重要原因之一。

地层中的流体动力学主要与地层渗透性、井底流速、井底流量等因素有关。

如果井底流速过大，会使地层中的砂粒被冲刷进入到井筒中。

控制井底流速、流量，合理管理油井的生产参数，可以有效减少油井出砂。

产层特征也对油井出砂起到重要影响。

一些产层细颗粒砂岩、脆性砂岩等，容易发生砂粒脱离地层进入井筒。

在选择油井开发方案时，要根据产层特征合理选择防砂技术。

为了有效防止油井出砂，可以采取以下防砂技术对策：1. 合理选择完井方案：在完井过程中，应严格按照设计要求进行套管的安装和水泥固井，避免存在裸眼区或存在裂缝，确保完井质量。

2. 使用防砂工具：如防砂套管、防砂滤管等，可以阻止地层中的砂粒进入到井筒中。

3. 调整井底流速：合理管理井底流速和流量，减小油井的生产参数，降低地层中的砂粒冲刷进入井筒的风险。

4. 人工增注剂：通过注入人工增注剂来改变地层渗透性或黏结砂粒，减少砂粒从地层中脱离的可能性。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指在油井生产过程中，地层中的砂粒被带上来并随着产出的油一起流出井口。

油井出砂不仅会造成生产设备的磨损和损坏，还会影响油井生产的稳定性和效率。

分析油井出砂的因素并探讨相应的防砂技术对策，对于提高油田开发的经济效益和生产效率具有重要意义。

一、油井出砂的主要因素分析1. 地层的力学性质油井出砂的主要原因之一是地层内在的力学性质。

地层中岩石颗粒有大小不一的孔隙空间，当油井生产时，地层中的砂粒会随着产油液一起流出井口。

这种现象通常发生在地层的疏松砂岩和砾岩中，这些岩层的孔隙结构比较复杂，容易存在砂化现象。

2. 油藏流体的性质油藏中的流体性质也是导致油井出砂的重要因素之一。

当油井生产时，油藏中的油、水和天然气会随着压力的变化而混合流出井口。

在油藏中，这些流体常常伴随着一定量的固体颗粒，这些颗粒在流动过程中会随着流体一起被带上来，导致油井出砂的现象。

3. 井筒结构和操作方式油井的井筒结构和操作方式也会对油井出砂产生影响。

井筒的设计和施工质量直接影响着井筒的稳定性和完整性，如果井筒的结构不合理或者工艺不当，容易引起井底发生砂化现象。

操作方式也会影响油井生产的稳定性，不当的操作容易导致井底压力变化剧烈，加剧砂化现象。

二、油井出砂的防砂技术对策探讨1. 地层工程技术地层工程技术是油井出砂的重要防治手段之一。

通过对油藏地层的调查和分析，了解地层的力学性质和岩石结构分布，可以合理选择井眼位移和井口周围的封隔材料，从而减少地层砂化带来的影响。

2. 井口系防砂技术在油井井口周围，可以采用井口系防砂技术来减少油井出砂现象。

比如通过设置适当的井口防砂装置，合理利用固控技术，控制井口的流体压力和流速，避免砂粒的被带上来。

3. 井底环境改造技术井底环境改造技术也是防治油井出砂的重要手段。

可以通过注入固化剂、封堵剂等化学材料，改善井底环境，减轻地层砂化的程度，从而减少油井出砂现象。

4. 提高油井生产管理水平提高油井生产管理水平也是防治油井出砂的关键。

第二类机械防砂的优缺点
充填防砂具有施工可靠、成功率高、费用适中，而 且目前已成功用于水平井的防砂的优点，缺点是不 适用于防止细粉砂地层的出砂，且施工后井内流有 物件，在对油层压裂改造等措施时常需大修取出。
化学防砂
优点
缺点
化学防砂的主要 优点是施工简便，只 需加入化学剂即可， 井下不留任何装置， 如果防砂失败，容易 进行补救措施对未严 重出砂的地层和低含 水油井成功率较高。
油井防砂控砂
2014年7月
目
1
录
油井出砂的机理 油井出砂的危害
2 3 4
防砂的方法与技术
出砂判断和控砂措施
出砂的机理
主要表现为射孔后弹孔周围地层应力 集中，产生塑性变形，从而导致弹孔 周边的骨架砂粒剥落、坍塌。
地层坍塌
出砂的机 理
拉伸破坏
拉伸破坏和流体的粘度、流体在地层中 的流速有关，原油粘度越高、流体速度 越大，对砂粒的冲刷力与拖拽力越强， 拉伸破坏越严重，地层容易出砂。
坍塌而损坏套管和衬管、砂埋油层导致油井停产 ,水平井冲
砂很难将地层砂冲到地面.
出砂严重油井的正常生产，降低油井的生产时率，增加生产
成本。为控制井底流体的流速，不得不控制生产压差，必然 影响油井产量，尤其是高产量油井的出砂。
出砂严重影响我们的日常生产
同时油流中的砂子不断的沉积在井底，直至埋掉生
产油层使油井产量不断的降低，含水率不断的升高
，油井失去生产能力
油井出砂威胁着我们的生产设备
油井出砂造成设备的损坏,增加生产成本.油气井产出流体 中含有地层砂，会使设备严重磨损失效。对于井下设备的 损耗更为严重，出砂会造成电潜泵叶轮磨损、电潜泵负荷
增加,严重会发生过在停机以致烧泵。对于地面设备的影

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指在油井生产过程中，地层中的砂粒被带入采油系统中，导致设备磨损、管道堵塞甚至井口堵塞。

油井出砂不仅会影响油田的产量和开采效率，而且还会增加生产成本，降低油田的经济效益。

研究油井出砂的因素、防砂技术及对策，对提高油田的开采效率和经济效益具有重要意义。

一、油井出砂的主要因素1. 地层岩石特性地层中的砂粒含量、形状和大小是油井出砂的重要因素。

当地层中的砂粒含量较高、砂粒颗粒较大时，油井出砂的风险就会增加。

这些砂粒在采油过程中易被输送到地面，导致油井出砂问题。

2. 产量及采出液量油井的产量和采出液量也是影响油井出砂的重要因素。

产量过大或者采出液量过高会导致地层压力降低，砂层容易崩塌，从而导致油井出砂问题。

3. 井底流速井底流速是指地层流体在井底的流速，它是影响油井出砂的一个重要因素。

井底流速过高时，砂层容易被冲击破坏，导致油井出砂问题。

4. 井筒结构及完井方式井筒结构及完井方式直接影响到油井出砂的发生。

当井筒结构不合理或者完井方式不当时，容易引起地层砂粒的涌入和输送，从而形成油井出砂问题。

二、油井出砂的防治技术1. 人工堵砂人工堵砂是指通过添加一定的物质或者采取一定的措施，将地层中的砂粒固定在原位，防止其被输送到井口或者地面的一种技术手段。

这种方法包括注浆、注漏、封堵等工艺，通过固化地层砂粒，防止其对采油系统的侵蚀。

2. 防砂管柱防砂管柱是一种专门设计的管柱，能够有效地阻挡地层中的砂粒进入油井系统。

这种管柱通常采用特殊的材料制成，并且具有特殊的结构设计，能够有效地过滤掉地层中的砂粒，保护采油系统的安全运行。

3. 人工举升液柱人工举升液柱是通过提高井口液柱的压力，使得地层中的砂粒无法通过液柱的阻挡，从而达到防止油井出砂的目的。

这种方法能够有效地防止地层砂粒对油井系统的损害，保护油井设备的安全运行。

4. 井底提前砂化井底提前砂化是一种通过在井底注入一定的砂化剂或者添加一定的砂化剂，从而使地层中的砂粒得到固化和稳固的技术手段。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指油井开采过程中，由于各种因素的影响，地层裂缝内的砂粒从原有位置脱离，经过油井井筒沉积在井底或沉积管道内，严重影响钻井作业和生产。

那么，导致油井出砂的因素有哪些？又如何进行防砂技术对策探讨呢？一、导致油井出砂的因素（一）地层因素1、砂岩岩性差：砂岩岩性差，孔隙度高，岩石组织结构不稳定，易于破坏，所以砂粒容易从岩石间脱落。

2、同层夹嵌：沉积体系复杂，在地质过程中容易引起变形，同层内发生夹层、夹冻、夹泥、夹石等现象，造成砂性岩石的不连续性。

（二）生产因素1、初始生产压差不当：短时间内，高的井底流压和低的地层压力差，容易使砂粒产生剪切力和振砂的力，影响孔隙和砂岩之间的粘附力和摩擦力，引起砂岩中的砂粒从原有位置脱离或沉积沿井筒运到沉积管道内。

2、卡塞现象：井筒砂堵导致产量下降，产生气锁现象，触发后效应引起剧烈振动，再加上流速下降容易形成沉积，堵塞更加严重。

（三）井控因素1、井口堵塞：井渣等杂物在井口形成堵塞，孔隙狭小，使流体流速增大，容易拖动砂粒导致井底沉积剧烈出现。

2、抽油机工作不正常：抽油机工作不正常是导致井底产生剪切力和振动力的原因之一，同时引起井流并阻碍油气的正常流动。

二、防砂技术对策探讨为了防止油井产生砂，需要综合考虑地质条件、油井控制、井筒维修等因素，并采取合理的措施防治油井出砂。

（一）地质投资1、加强勘探：通过深入的勘探，了解地质构造、岩性、结构、气水含量等详细信息，准确判断地质条件，提前设备和防砂措施，减少井口堵塞和产生砂的风险。

2、分层开采：通过分层开采措施，可将地下的砂和其他岩性分层开采，减少地下砂和岩石的折损破碎，减缓沉积物的堆积，减少井口砂堵。

（二）井口控制及维护1、井口清理：清理井口堵塞，及时清理井口积沙杂物，以降低井底剪切力和振动力，保证油井生产长期稳定。

2、防塞措施：通过采取防插器、串高断裂等措施防止油井卡塞，减少气锁现象的形成。

油水井出砂危害油水井出砂是国内外各油田普遍存在的一个自然现象。

从油、水井完井开始到采油、注水或修井过程中，每一步施工作业对地层出砂都有影响，其中有些因素可以避免，有些则无法避免。

如果地层出砂得不到有效防治，油水井出砂会越来越严重，致使油、水井减产、减注甚至停产、停注，严重时还可能造成砂卡、套管损坏或油、水井报废。

因此，分析油水井出砂原因，掌握油水井出砂规律并适时采取有效的防砂措施，控制油水井不出砂或砂面基本保持稳定，以减少冲砂、检泵及大修作业，是油田开发过程中必须解决的一个至关重要的问题。

1油水井出砂原因油水井出砂是由近井地带岩层结构破坏引起的，与地层应力和地层强度有关。

地层应力包括地层结构应力（如弹性、塑性应力）、地层孔隙压力、上覆岩层压力、流体流动时的拖拽力和生产压差。

地层被钻开后，井壁岩石原始应力平衡状态首先被破坏，并且在整个采油过程中始终保持最大应力。

因此，在一定的外部条件作用下，井壁岩石将首先发生变形和破坏。

地层强度大小则主要取决于地层岩石结构、胶结强度、孔隙度、渗透率及其他地层物理特性。

当地层应力超过地层强度时，地层结构受到破坏，油水井就有可能出砂。

由上可知，油水井出砂原因是多方面的，根据内外因可划分为两大因素：地质因素与开发因素。

地层出不出砂与地质因素有关，什么时候出砂则取决于开发因素。

1.1地质因素1.1.1地层胶结疏松地层胶结疏松时，地层流体在生产压差作用下向井眼方向渗流，致使岩石颗粒间的胶结力不断削弱，地层结构破坏引起出砂。

流体密度粘度越高、含气量越大，流动阻力越大，就越容易出砂。

地层疏松与否主要取决于岩石颗粒间胶结力的强弱，胶结强度与胶结物的种类、数量及胶结方式有关。

容易出砂的地层主要是接触胶结，胶结物数量少，而且泥质较多。

当其他条件相同时，渗透率越高，岩石强度越低，地层越容易出砂。

1.1.2地层构造变化地层在构造上发生急剧变化的区域，例如在断层多、裂缝发育、地层倾角大及边水活跃的地区，由于地层岩石原始应力状态被复杂化，极易引起地层出砂。

２ 主 要 防 砂 技 术
２ ． ２携 、 排砂配套技 术 ２ ． ２ ． １有杆泵 高效携、 排砂采油配套技术 该技术主要对地层 出液富含细粉砂 ，且不能被抽油泵 同
２ ． １ 防砂 配套 技 术
针对不同油井地质 出砂 的机理进行深入分析，应用 了砾 步抽 至 井 口、 砂 埋 油层 ， 砂 堵 井 筒 和 泵 下尾 管 、 频 繁 作 业 冲 砂 石充填割缝管防砂 、 循环充填防砂、 Ｃ Ｓ ． １ 新型固结剂 防砂 ， 还 检泵 的出砂井， 在井 内配置合理 的井下工具 ， 达到延长油井检 引进了 Ｐ Ｃ Ｓ Ｑ覆膜 砂新型防砂工艺，该种新型覆膜砂 防砂工 泵 周期 的 目的 。 艺的机理决定了具有 防砂效果好， 有效期长， 防砂后 油井 的渗 高等优点， 还可 以在侧钻井小井眼 内实施防砂 ， 这是以往 防砂 对不同油井出砂情 况有 的放矢选择适应性较强 的防砂工 艺。 主要机具构成及工作原理：系统配套硬件主要组成一抽 泵上管柱沉砂 器： 通过虹吸管沉砂 ， 解决砂卡泵 问题 。在 柱 内的沉砂沉积入抽油泵磨擦副 ，相对减少了砂卡抽 油泵 的 透率高， 施工后井筒 内可以不 留塞 ， 形成 的挡砂人工井壁强度 油泵 、 泵 上 管 柱沉 砂 器 、 泵下水力冲砂器。 工艺都实现不了的。同时我们根据不同的防砂工艺机理 ，针 油井停抽或生产过程， 率先挡砂 并积砂 ， 防止抽 油泵上部油管
废 等。目前 ， 油田常用 的油井防砂方法一般分为三类： （ １ ） 机械 防砂 ； （ ２ ） 化学防砂 ； （ ３ ） 砂拱 防砂。通过对疑难 出
砂井的配套工 艺研 究与分析， 有针对性地采取 配套技术措施， 挖掘疑难 出砂井生产潜力 ， 延长检 泵周 期， 起 到明
显效果。
关键词 ： 油井 出砂 防砂技术 防砂 配套技术

9
冲砂过程中所用的冲砂液要具有 一定的粘度、比重、又不损坏油层。 一定的粘度、比重、又不损坏油层。 常用的冲砂液有： 乳化液、 常用的冲砂液有：油、水、乳化液、 汽化液等。为防止油层污染， 汽化液等。为防止油层污染，在液体 中可加入表面活性剂。 中可加入表面活性剂。 冲砂的方法一般有正冲、反冲和 冲砂的方法一般有正冲、 正反冲三种。 正反冲三种。 如图A为联合冲砂管拄示意图， 如图A为联合冲砂管拄示意图， 是根据正反冲的优点而设计。 是根据正反冲的优点而设计。 在冲砂过程中应注意中途不能停 泵，以免被冲起的砂子下沉将冲砂管 卡住或堵死； 卡住或堵死；冲砂过程中应尽量使其 进出口排量大致平衡，防止井喷。 进出口排量大致平衡，防止井喷。
3
二、油层出砂的原因
油层出砂是由于井底附近地带的岩层结构破坏所引起的，它 油层出砂是由于井底附近地带的岩层结构破坏所引起的， 与岩石的胶结强度、应力状态和开采条件有关。 与岩石的胶结强度、应力状态和开采条件有关。 （一）、岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类、数量和胶结 ）、岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类、 岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种类 方式。 砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅质三种。 方式。 砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅质三种。硅质 胶结物的强度最大，碳酸盐次之，粘土的胶结最差。 胶结物的强度最大，碳酸盐次之，粘土的胶结最差。对同一类型 的胶结物，其数量越多，胶结强度越大。 的胶结物，其数量越多，胶结强度越大。砂岩的胶结方式分为基 底胶结、接触胶结和孔隙胶结。 底胶结、接触胶结和孔隙胶结。 1、基底胶结是指胶结物数量大于岩石颗粒数量，颗粒完全浸 基底胶结是指胶结物数量大于岩石颗粒数量， 没在胶结物中。这种砂岩的胶结强度最大。 没在胶结物中。这种砂岩的胶结强度最大。 2、接触胶结是指胶结物数量不多，仅存于颗粒接触的地方。 接触胶结是指胶结物数量不多，仅存于颗粒接触的地方。 这种砂岩的胶结强度最低。 这种砂岩的胶结强度最低。 3、孔隙胶结是指胶结物不仅存于颗粒接触的地方，还充填于 孔隙胶结是指胶结物不仅存于颗粒接触的地方， 部分孔隙中。胶结强度处于上述两种之间。 部分孔隙中。胶结强度处于上述两种之间。 易出砂的油层岩石主要以接触胶结方式为主， 易出砂的油层岩石主要以接触胶结方式为主，但这种储油层 的孔隙度大，渗透率高。 的孔隙度大，渗透率高。

外因
地质条件 完井因素 开采因素
ห้องสมุดไป่ตู้
内因：
1、应力状态：砂岩油层在钻井前处于应力平衡状态。钻开油层后，井壁附 近岩石的应力平衡状态遭到破坏，在其他条件相同的情况下，井壁附近的岩 石就越容易变形，从而引起在采油过程中油层出砂。
2、岩石的胶结状态：油层砂岩的胶结物主要有粘土、碳酸盐和硅质、铁质 三种。对于同一类型的胶结物，其数量越多，胶结强度越大。容易出砂的油 层主要以接触胶结方式为主，而且其中含有较多的粘土胶结物。
能阻止油井出砂，起到防砂作用。
2）加强出砂层油井的管理，开、关操作要求平稳，防止因生产压差突然增 大而引起油井大量出砂。
3）对胶结疏松的油层，酸化、压裂等增产措施要以不破坏地层结构为前提 。
4）根据油层条件和开采工艺要求，正确选择完井方式和改善完井工艺。
机械防砂 化学防砂 砂拱防砂 焦化防砂
筛管防砂、滤砂管防砂、割缝衬管防砂、砾石充 填防砂、压裂防砂、预充填砂管、膨胀式筛管等。
3、油井工作制度：在其他条件相同的时，生产压差越大，流体渗流速度越 高，则井壁附近流体对岩石的冲刷力就越大。另外，油井工作制度的突然 变化，使得油层岩石受力会发生变化，也容易引起油层出砂。
油层出砂是砂岩油层开采过程中的常见问题 之一。对于疏松砂岩油藏，出砂是提高采油速度 的主要障碍。
1）制定合理的油井工作制度，通过生产试验所确定的生产压差不会造成油 井大量出砂。
树脂胶结法、预涂层砾石法、人工井壁法、水泥 砂浆、氧化有机化合物固砂、氢氧化钙固砂、焦 化固砂等。 砂粒在炮眼口处形成具有一定承载能力的砂拱， 达到防砂的目的。
向油层提供热能，促使原油在砂粒表面焦化，形 成具有胶结力的焦化薄层。
防砂原则 油井状况、井筒条件、储层特点、经济和费用条件

目录1.出砂简介 (2)2.出砂机理理论基础 (3)2.1内因—砂岩油层的地质条件 (3)2.2外因—开采因素 (3)3.防砂方法和工艺技术综述 (5)3.1机械防砂技术 (5)3.1.1绕丝筛管砾石充填防砂 (7)3.1.2滤砂管防砂 (9)3.1.3割缝衬管防砂 (20)3.2化学防砂技术 (21)3.2.1树脂砂浆防砂 (22)3.2.2涂敷砂防砂 (24)3.2.3干灰砂防砂 (26)3.2.4树脂核桃壳人工井壁 (26)3.3复合防砂技术 (26)3.4防砂方法的选择——技术适应性评价和经济评价 (28)3.5防砂工艺技术的新进展 (29)3.5.1高压水充填——PS防砂技术 (29)3.5.2压裂充填防砂技术 (31)3.5.3“一次管柱”多油层砾石充填防砂工艺 (34)3.5.4射孔防砂技术 (36)3.5.5水平井或大斜度井防砂技术 (37)3.5.6特殊滤砂管防砂技术 (39)1.出砂简介出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井底附近地层破坏，导致剥落的地层砂随地层流体进入井筒，而对油气井生产造成不利影响的现象。

出砂的危害：☐减产或停产作业：油、气井出砂最容易造成油层砂埋、油管砂堵，地面管汇和储油罐积砂。

沙子在井内沉积形成砂堵，从而降低油井产量，甚至使油井停产，因此，常被迫起油管清除砂堵、清洗砂埋油层，清理地面管汇和储油罐。

其工作量大，条件艰苦，既费时又耗资。

即使这样，问题也还没有最终解决。

恢复生产不久，又须重新作业。

☐地面和井下设备磨蚀：由于油层出砂使得油、气井产出流体中含有地层砂，而地层砂的主要成分是二氧化硅（石英），硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂，能使抽油泵阀磨损而不密封，阀球点蚀，柱塞和泵缸拉伤，地面阀门失灵，输油泵叶轮严重冲蚀。

使得油、气井不得不停产进行设备维修或更换，造成产量下降，成本上升。

☐套管损坏，油井报废：最严重的情况是随着地层出砂量的不断增加，套管外的地层孔穴越来越大，到一定程度往往会导致突发性地层坍塌。

油井出砂原因及防砂预测分析摘要：在油田开采过程中，随着油田开采的不断进行，地层能量也会随之不断下降，此时油井内部的压差就会不断增大，进而导致油井出砂的问题不断严重，油井出砂会对其产能造成比较大的影响。

地层出砂会进入到井筒中，可能会造成管线和设备堵塞情况的出现，或者对泵造成破坏，甚至可能会导致井壁坍塌的问题，造成套管变形损坏，最终使油井不能够继续生产，而且会影响后续开采和最终的采收率，因此加强对油井出砂机理的研究，针对油井出砂机理采取有效的防砂措施来对油井出砂问题进行预防，对于保证油田产能的稳定，提高最终采收率具有重要的意义。

关键词：油井；出砂机理；因素分析；防砂技术1、油井出砂及危害油井出砂是油田的油井在生产过程中，因为储油层的岩石较为脆弱，或是在开采过程中，因为不合理的操作，导致储油层的岩石结构遭到破坏，导致岩石脱落。

脱落后的岩石随着原油一起进入采油设备中。

因为岩石体积较大，最终导致采油设备的损坏。

岩石脱落严重时还会对油井内的岩石稳定结构被破坏，导致油井坍塌，最终停产。

常见的油井出砂会导致油井减产，只有当油井出砂越来越严重时才会发生油井停产现象。

2、油井出砂原因分析油井出砂的原因并不都是一样的，不同区域的油井在出砂原因方面可能有一定的差异，但是总的来说油井出砂主要是两类原因导致的，一方面原因是油藏本身的地质条件，另一方面则是开采因素，这两方面因素是导致油井出砂的主要原因，下面就对这两方面因素进行分别的分析：2.1地质条件的影响开采区域内岩层的自然因素是导致油井出砂的主要原因。

在进行石油开采的过程中，原油输出会导致开采区域土层外部压力不断增大，引起岩层的松动，严重时会导致区域内的岩层脱落，进而出现油井出砂问题。

在石油开采的过程中，开采区域内岩层应力的分布是导致油井出砂的内因，随着开采深度的增加，开采石油需要的压力不断加大，此时油井内开采区域内的岩层应力状态平衡状态被打破，破坏了开采区域内的结构，引起岩层脱落，产生油井出砂问题。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨
油井出砂是指井底产生砂层，导致油井表面油砂交界面合并，从而使产油量减小，甚至完全失效。

油井出砂的原因主要有以下几个方面：
1. 油层压力过高：如果油层中的压力超过油井的承受能力，就会导致油层破裂并产生大量砂粒，从而引起油井出砂。

2. 油井设计不合理：油井的设计是否合理也是导致油井出砂的一大原因。

井筒直径过大或过小、水泥固井不牢固等都会导致井底砂层破裂和砂粒进入井筒。

3. 井下操作不当：井下作业过程中，如果操作不当，比如在油井中进行泥浆冲洗的时候冲击力过大，就会引起井底砂层的破裂和砂粒进入井筒。

为了防止油井出砂，可以采取以下技术对策：
1. 合理设计井筒和固井工艺：在设计油井时要合理确定井筒直径，确保井底砂层的稳定性。

在进行固井工艺时要选择适合的水泥和添加剂，确保固井质量。

2. 定期清砂和抑制砂层破裂：可以定期进行清砂作业，清除井底的砂粒。

可以适当使用阻砂剂和粘土等材料进行砂层的抑制，防止砂层破裂。

3. 加强井下作业管理：加强井下作业管理，确保操作规范，减少不必要的冲洗和冲击力，避免砂粒进入井筒。

4. 加装防砂设备：在油井井口或井下适当位置加装防砂设备，如梁式过滤器、单向阻砂器等，可以有效防止砂粒进入井筒。

油井出砂是油田开发中常见的问题，为了保持油井的正常生产，需要综合考虑设计、工艺和操作等方面的因素，并采取相应的技术对策进行防治。

填体外沿形成“砂拱”或“砂桥”。较大砂粒能 阻止外面较小地层砂，在井壁形成一个由粗到细 粒滤砂器，具有良好渗透性，又能阻止油层出砂。
（3）合理生产压差 防砂井存在人工井壁结构破坏而重新大量出
砂可能。防砂后，要先保持防砂前生产压差，定 期取样分析，观察油井出砂情况，经一段时间证 明油井不出砂，油层本身又具有潜力时可适当放 大生产压差，增加采油量。
出砂机理与预测
一、地层出砂机理
• 1、拉伸破坏机理
随内外压差增大， 流体流向井内的流速也 增大，对岩石的拖曳力 增大，岩石承受拉伸力 也增大，当该力超过岩 石抗拉伸强度时，岩石 就会遭受拉伸破坏。
出砂机理与预测
一、地层出砂机理
• 2、剪切破坏
上覆岩层压力由孔 隙压力与骨架应力共同 平衡。随开采进行，油 藏压力逐渐降低，施加 在岩石骨架上的压力越 来越大，当该力超过岩 石的抗剪切应力，岩石 就会被剪切破坏。
谢谢
后 ②水泥砂浆人工井壁
期
油
防 砂
水泥 + 石英砂 + 水
③树脂核桃壳人工井壁
出砂部位 固化剂
早
油
期
防 酚醛树脂 + 粉碎的核桃壳颗粒 + 柴油
砂
中性水
④树脂砂浆人工井壁
后期防砂
酚醛树脂 + 石英砂 + 柴油
防砂方法与技术
3、焦化防砂的机理
• （1）物理方法固砂
原油中重质部分尤其沥青，在低温下可凝固成半固态物质，不再溶于原油， 可以将疏松砂岩胶结在一起，形成具有一定渗透性的挡砂屏障。
出砂机理与预测
一、地层出砂机理
• 3、精细颗粒的影响 地层中存在诸如粘土之类精细颗粒，会随产出液一起

完井因素
射孔孔道填充物对出砂的影响
弹孔尺寸对油流阻力会产生巨大的影响。弹孔压降可以用下式表达
△P= B
LQ Q C L ( ) 2 KA A
弹孔流动阻力与弹孔尺寸及孔内充填物的渗透率有密切 关系：弹孔内充填物渗透率是决定弹孔压降的关键因素， 若其渗透率高，压降就小（阻力小），若弹孔畅通无阻 （K=∞）则阻力最小，若其渗透率低则弹孔压降大， 甚至完全堵塞（K→0）。
开采因素
流速
对于疏松砂岩易出砂的地层，常常存在速敏问 题，当油层内流体流速低于临界流速时，尽管也会 生产微粒的运移，但它们会在弹孔入口处自然形成 “砂拱”，可以进一步阻止出砂。但是随流速的增 加，砂拱尺寸不断增大，稳定程度降低（砂拱越小 越稳定），当流体流速等于临界流速时，砂拱平衡 完全被破坏，无法再形成新的砂拱，砂粒可以自由 流入井筒，开始出砂。如流速进一步增加，其带来 的后果只能是加剧出砂。根据实验研究，在一定流 速范围内，出砂量随流速线性增加。
构造应力
由于在断层附近或构造部位，原构造应力很大，已经 局部破坏了原有的内部骨架（已产生局部天然节理和微裂 隙），故岩石固有剪切强度更低。换言之，这些部位是地 层强度最弱的部位，也是最易出砂的部位和出砂最严重的 地区。断层附近或构造顶部区域是出砂最剧烈的区域，而 远离断层和构造低部区域出砂程度相对缓和，在胜利、中 原及其他油田发现相似的规律。因此，在防砂治砂过程中， 对这个区域要加倍重视，采用全面合理的防范措施。
开采因素
地层压降及生产压差
压降过大使岩石颗粒的负荷加大，造成岩石的剪切 破坏，导致地层大量出砂； 当油藏压力低于原油饱和压力后，将出现层内脱气， 形成油气两相流，使地层对油相的相渗透率显著下降。 此时，脱气还使原油粘度提高，两方面综合作用便增加 了油流阻力（严重时会产生气顶），欲保持产量不变， 必须提高生产压差，导致出砂情况更加恶化； 油层压力的下降总是伴随边、底水（或注入水）的 侵入，从而在层内出现油（气）、水多相流，同样使油 相渗透率急剧下降，不得不放大生产压差来维持产量， 势必产生出砂加剧的后果。

第六章复杂条件下的开采技术第六章复杂条件下的开采技术6.1 防砂和清砂举例说明对于疏松砂岩油藏，出砂是提高采油速度的主要障碍，也是油藏开采的主要矛盾。

6.1.1油井出砂的危害及出砂原因1 油井出砂的危害主要表现为：砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产，出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡，冲砂检泵、地面清罐等维修工作量剧增，出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。

2.油井出砂的原因两个方面：地质因素和开采因素地质因素（内因）1）应力状态2）油层岩石胶结物的种类、数量及胶结方式胶结方式：胶结物在岩石孔隙中的分布状态及其与岩石颗粒的接触关系称为胶结方式接触胶结、孔隙胶结、基底胶结（胶结强度由弱到强）开采因素（外因）6.1.2防砂方法1.制定合理的开采措施2.采取合理的防砂工艺方法机械防砂机械防砂分为两类：第一类：下入防砂管柱挡砂，如割缝衬管、绕丝筛管、各类地面预制成形的滤砂器。

第二类：下入防砂管柱加充填物，充填物的的种类很多，如砾石、果壳、果核、……1）砾石充填防砂机理砾石充填防砂方法是指将割缝衬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层，以阻止油层砂粒流入井内的防砂方法。

根据索西尔这一研究结果，所用充填的砾石粒度中值应为5－6倍于地层砂的粒度中值，即：D50=(5-6)d50化学防砂化学防砂大致分为三类：一是人工胶结砂层,人工胶结砂层防砂方法是指从地面向油层挤入液体胶结剂及增孔剂，然后使胶结剂固化，在油气层层面附近形成具有一定胶结强度及渗透性的胶结砂层，达到防砂目的的方法，目前已使用的方法主要有酚醛树脂溶液及酚醛溶液地下合成等方法；二是人工井壁,人工井壁防砂方法通常是指从地面将支护剂和未固化的胶结剂按一定比例拌和均匀，用液体携至井下挤入油层出砂部位，在套管外形成具有一定强度和渗透性的壁面，可阻止油层砂粒流人井内而又不影响油井生产的工艺措施，如水泥砂浆、树脂核桃壳、树脂砂浆、预涂层砾石人工井壁等。

技术总结——防砂工艺概述一、油、气井出砂危害油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。

如果砂害得不到治理，油、气井出砂会越来越严重，致使出砂油、气井不能有效的开发。

出砂的危害主要表现在以下三个方面：1.减产或停产作业2.地面和井下设备磨蚀3.套管损坏、油井报废二、油、气井出砂机理地层出砂没有明显的深度界限，一般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。

地层强度决定于地层胶结物的胶结力、圈闭内流体的粘着力、地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。

地层应力包括地层结构应力、上覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推拽力，还有地层空隙压力和生产压差形成的作用力。

由此可见，地层出砂是又多种因素决定的。

主要可以分为先天原因和开发原因。

1.先天性原因先天性原因是指砂岩地层的地质条件，也就是砂岩地层含有胶结矿物数量的多少、类型的不同和分布规律的差异，再加上地质年代的因素，就形成了砂岩油、气藏不同的胶结强度。

一般来说，胶结矿物数量多，类型好，分布均匀，地质年代早，砂岩油、气藏的胶结强度就大，反之就小。

2.开发因素人为的开发因素造成油、气井出砂。

这些因素有的可以避免，有的不可能避免。

不恰当的开采速度以及采油速度的突然变化，落后的开采技术，低质量和频繁的修井作业，设计不良的酸化作业和不科学的生产管理等造成油气井出砂，这些都应当尽可能避免。

随着油、气田开发期延续，油、气层压力自然下降，储层砂岩体承载砂砾的负荷逐渐增加，致使砂砾间的应力平衡破坏，胶结破坏，造成地层出砂，这种出砂不可避免。

三、防砂方法分类传统的防砂方法主要有以下几种：1.砂拱防砂2.机械防砂3.化学防砂4.焦化防砂目前我们渤海地区采用的主要是机械防砂。

机械防砂一般分为两类，一类是下入预充填防砂管柱挡砂。

这种防砂方法简便易行，但效果差，寿命短。

原因是防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂所堵塞。

另一类是下入防砂管柱后再进行充填，充填材料一般是砾石。

这种防砂方法能有效的把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指在石油开采过程中，油井产出的油液中含有砂粒，从而导致生产设备磨损严重，降低了产油效率，甚至影响了油田的正常生产。

油井出砂问题不容忽视，而其形成的原因也是多方面的。

本文将对油井出砂的因素进行分析，探讨防砂技术对策，以期为油田生产提供参考和指导。

一、油井出砂的主要因素分析1. 地层砂砾含量高：地层中的砂砾颗粒超过了油井产出设备的承受范围，从而引起油井出砂问题。

2. 压裂作业引起的砂砾松动：在油井压裂作业中，因砂层压裂导致砂砾松动，进而通过油井产出。

3. 油藏流体运移过程中砂砾的悬浮沉积：油藏流体中含有的砂砾在运移过程中，由于流速的变化或通道的阻塞，导致砂砾悬浮沉积，最终通过油井产出。

4. 生产压力不稳定：油井生产过程中，由于操作不当或其他原因导致生产压力不稳定，使得地层中的砂砾从孔隙中逸出。

5. 井筒保护不力：油井的井筒不够稳固，未能有效地阻挡地层砂砾的进入。

1. 地层砂砾含量高的防砂技术：针对地层砂砾含量高的情况，我们可以通过地层评价技术来精确评估地层砂砾含量，从而合理选择井筒材料和井底装置，以减少地层砂砾对油井产出的影响。

2. 压裂作业引起的砂砾松动的防砂技术：对于在压裂作业中引起的砂砾松动问题，我们可以采用合理的压裂工艺和压裂支撑剂，以减少砂砾松动的情况。

4. 生产压力不稳定的防砂技术：针对生产压力不稳定导致的油井出砂问题，我们可以采用升压、降速等措施，使得油井生产压力更稳定，减少砂砾的逸出。

5. 井筒保护不力的防砂技术：对于井筒保护不力的情况，我们可以加强井筒材料的选择和井筒结构的设计，提高井筒的稳固性，以阻挡地层砂砾的进入。

三、结语油井出砂是影响油田生产的重要问题，需要我们对其造成的原因进行分析，同时针对不同的原因采取相应的防砂技术对策。

希望通过本文的探讨和分析，能够为油田生产中的油井出砂问题提供一些指导和借鉴，最终取得更好的生产效果。