油水井化学防砂法

化学防砂方法与原理及其适用性一概述化学防砂是向地层挤入一定量的化学剂充填于地层孔隙中以达到充填和固结地层提高地层强度的目的。

方法一般分为人工胶结地层和人造井壁两种防砂方法，还有一些其他的固砂方法。

原理前者是向地层注入各类树脂或各种化学固砂剂直接将地层固结它对疏松油层出砂特别适用。

后者是把具有特殊性能的水泥、树脂、预涂层砾石、水带干灰砂或化学剂挤入井筒周围地层中这些物质凝固后形成一层既坚固又有一定渗透性和强度的人工井壁达到防止油层出砂的目的人工井壁法对由于出砂造成套管外油层部位坍塌所造成的亏空井防砂比较适宜。

适用性它适用于渗透率相对均匀的薄层段地层防砂而层内差异大的厚层化学防砂施工由于注入剂锥进不均和重力作用易造成固结不均影响防砂效果。

化学防砂还可适用于合采井上部地层防砂。

化学防砂优点是施工后井内无遗留物并可用于异常高压井层的防砂缺点是对地层渗透率有一定伤害特别是重复施工时。

另外注入剂存在老化现象使其有效期有限成功率不如机械防砂化学防砂不适用于裸眼井防砂。

我国疏松砂岩油藏分布范围广、储量大油气井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。

出砂往往会导致砂埋油层或井筒砂堵或油气井停产作业、使地面或井下的设备严重磨蚀、砂卡及频繁的冲砂检泵、地面清罐等维修使工作量巨增既提高了原油生产成本又增加了油田管理难度。

防砂是开发易出砂油气藏必不可少的工艺措施之一对原油稳定生产及提高开发效益起着重要作用。

二方法1.人工胶结法人工胶结防砂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，在油层层面附近形成具有一定胶结强度和渗透性的胶结砂层，达到防砂的目的。

目前已使用的方法主要有酚醛树脂溶液、酚醛溶液地下合成、脲醛树脂等方法。

1.1 酚醛树脂胶结砂层酚醛树脂胶结砂层是以苯酚和甲醛为主料，以碱性物质为催化剂，按比例混合，经加热熬制成的树脂，将其溶液挤入砂岩油层，以柴油增孔，再挤入盐酸作固化剂，在油层温度下反应固化，将疏松砂岩胶结以防止油水井出砂。

孤东油田化学防砂方法适应性分析我认为用颜色标注的防砂方法应是主要研究方向，能否通过这些防砂方法给我们一个启示：通过这些化学防砂方法原理的改进，应用于我们的“井壁固化”。

(1)酚醛溶液地下合成胶固疏松砂岩防砂酚醛溶液地下合成防砂是将加有催化剂的苯酚和甲醛溶液，按比例混合均匀并加入等体积的柴油作增孔剂。

将混合溶液挤入地层中，在地层温度(60～80℃)和压力(10～12MPa)条件下，酚醛发生反应，逐步形成树脂并沉积于砂粒表面，固化后把地层砂牢固地胶结在一起，达到防止地层出砂的目的。

而柴油不参与反应为连续相充满孔隙，使胶结后的砂岩保持良好的渗透性，使防砂后油井具有较高的产量。

该方法适用于油层早期防砂和先期防砂，随着油层出砂亏空加剧和含水上升，防砂效果变差或无效。

1986～1993年，使用该方法在孤东油田防砂1079井次，成功率76%，平均单井有效期191.2d，为孤东油田的早期防砂起到了积极的作用。

该方法溶液粘度较低，易于挤入油层，可分层防砂。

基于其特点，其适用条件及要求如下：(1)套管基本完好，φ139.7mm套管通经应大于φ116mm，φ177.8mm套管通经应大于φ140mm；(2)油井产出液一般<1000m3；(3)油层温度>55℃，含水一般<20%；(4)在油层破裂压力以下，吸收能力>100l/min；(5)可全井或分层防砂。

(2)干水泥砂防砂干水泥砂就是水泥和石英砂按一定比例混合而得的混合物。

用携带液(一般为清水或污水，并根据水泥的不同级别添加相应的添加剂以增加其胶结强度)将配制好的干水泥砂经泵车携带至油层，在地层条件下固结成具有一定强度和渗透性的人工井壁，达到防砂的目的。

一般水泥与石英砂的比例为1:2，该方法是适用于中、高含水油井和水井的中、后期防砂。

由于该方法防砂材料来源广、成本低、施工简单，且对高含水油井具有防砂、堵水双重效果，是孤东油田高含水期油井防砂的主要方法之一。

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油井防砂技术
一、油井出砂原因：
1.先天地质条件因素
1)声波在地层中的传播时间△T>295毫秒/米时，应采取防砂措施；
2)油井生产压差大于岩心抗压强度的1.7倍时，会造成地层出砂；
3)地层流体压力随着开采的进行而降低，增加了上覆岩层对地层岩石的压力，压碎胶
结物；
2.后天开发方式不当
1）油井固井质量不好，高压层封隔不良，高压油气水乱窜，造成油井出沙；
2）射孔不当，射孔枪型、孔径、孔密设计不当，造成套管变形损坏，造成油井出砂；
3）油井投产放喷过猛，强烈压降，或油井生产压差过大，排液速度过快，造成油井出砂；
4）油井开关井频繁，造成地层压力扰动；
5）油井注汽速度过快，高温压流体冲刷底层，造成出砂。

二、油井出砂规律
1. 出砂量随采油强度的增加而增加；
2．出砂量随原油粘度的增加而增加；
3．蒸汽驱初期出砂量较多；
4. 出砂粒径由小变大。

三、防砂方法分类
1. 油井出砂不严重采用携砂采油；
2. 采用机械化学等方法防砂。

胜利油田水井化学防砂介绍摘要：化学防砂是胜利油田水井防砂的主导工艺，主要包括固砂剂防砂以及涂料砂防砂，2016年以来，通过对井下注入化学剂的改性，对作业注入管柱的的改近。

对相关注入参数进行技术配套的优化。

2016年以来，随着分层化学防砂的进一步推进，水井化学防砂应用50井次，施工成功率100%，有效期超过两年以上，取得了很好的增注效果。

关键词：水井分层化学防砂一、前言化学防砂是胜利油田水井防砂的主导工艺，主要包括固砂剂防砂以及涂料砂防砂，2016年统计胜利油田水井防砂3949口，化学防砂1993口，占到50.46%。

化学防砂具备以下优点：1、施工成本低。

是充填防砂1/3~1/2。

2、无留井管柱，保持原井套管通径； 3、复杂井况适应性强。

可在套损套变井（近7000口）、侧钻井（5000余口）等小井眼井中应用。

因施工成本低、工艺简单等因素，2016年在低油价形势下，胜利油田化学防砂应用比例从12.6%上升到16.8%，成为在低油价形势下重要的防砂技术措施之一。

二、项目的提出及目的意义化学防砂主要存在以下两个主要问题：一是化学防砂整体成功率低、有效期短。

二是非均质多层井化学防砂矛盾更为突出。

对胜利临盘油田非均质油藏统计表明，其出砂油藏层薄，断层多、断块小，油层井段长，小层多，且油水层间互、夹层小；平均小层厚度1m~3m，渗透率差异大，非均质性强；化学防砂58井次中，2层以上的井更是达到了70%。

薄层多井段井注入压力高，一次笼统化学防砂难以实现各小层均匀改造的效果，防砂后，防砂有效期200d左右，并且开井前3个月产量平均下降70%以上，造成低液井逐渐增多。

同时厚油层层内非均质适应性差，大于5m的油层由于层内非均质性的影响，仅在局部形成固砂屏障，化学固砂效果不理想。

因此，本项目在研究井下固结环境对固砂剂固结效果影响的基础上，提出改善近井固砂环境措施，通过改性固砂剂，延长固砂剂在井下环境条件下的实际固结强度；提高化学防砂对非均值油藏的适应性，对确保粉细砂油藏、特殊井眼油水井的防砂注采效果具有重要意义。

第九章油、气、水井防砂第一节出砂预测多数疏松或较疏松的油层有出砂现象。

油气井出砂会造成磨蚀井下、地面设备和工具（如泵、分离器、加热器、管线等），桥堵或堵塞井眼，降低油气井产量或迫使油气井停产。

我国海上发现的疏松或较疏松油气藏较多。

科学地进行出砂预测，为防砂提供了可靠的决策依据。

出砂预测研究回答的问题是：1）油气水井在其生命期内（包括投产及生产后期）是否出砂？2）何时出砂？一、出砂机理及影响因素1．出砂机理一般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。

地层强度决定于胶结物的胶结力、流体的粘着力、地层颗粒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力，还有地层孔隙压力和生产压差形成的作用力，因此地层出砂是由多种因素决定的。

2．出砂的影响因素1）岩石强度低。

此为最重要的影响因素。

一般认为单轴抗压强度低于7.0MPa的岩石为弱固结岩石，有可能出砂。

胶结物的种类性质和数量，对岩石的强度起着至关重要的作用，地层岩石遭到破坏而出砂，其本质是胶结物被破坏，形成分散的砂粒。

胶结物的破坏，除了剪切和拉伸等机械力的作用外，还受到液体的溶蚀、电化学作用的伤害，有些本来不出砂的井在酸化或产水、注水后出砂，就是这个道理。

2）地层压力的衰减。

地层压力的衰减相对增大了岩石的有效应力。

3）生产压差或生产速度过大。

4）地层流体粘度大易出砂。

5）油气井含水量的增长，出砂的可能性增大。

某气田的产层段砂岩，当岩石含水后，其强度降低80％～95％。

6）不适当的增产措施（酸化和压裂）。

7）操作管理措施不当，例如造成井下过大的压力激动等。

二、出砂预测方法和系统出砂预测方法有四类，分别为现场观测法、经验法、实验室模拟法和数值计算法。

从目前的研究水平来看，很难用单一方法准确预测一口井在生产全过程中是否出砂和何时出砂，只有通过多种预测方法才能使预测结果比较可靠。

1．现场观测法（1）岩心观察疏松岩石用常规取心工具收获率低，很容易将岩心从取心筒内拿出或岩心易从取心筒中脱落，有时其不需使用胶皮取心筒或海棉取心筒。

油水井防砂工艺一、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拖拽力和生产压差。

地层被钻穿后，井壁岩石的原始应力平衡状态被破坏，并且在整个采油过程中保持最大应力。

因此在一定的外部条件下井壁的岩石首先发生变形和破坏。

根据出砂内外因素分为地质因素和开发因素：地质因素（一）地层胶结疏松地层流体在生产压差条件下向井眼方向发生渗流，致使岩石颗粒之间的胶结物发生运移，地层结构破坏，引起地层出砂，当其它条件相同，地层渗透率越高，岩石强度越低，地层越容易出砂。

（二）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，容易引起地层出砂。

开发因素（一）在地层流体渗流过程中，大部分有效压头消耗在井壁附近，因此，井壁岩石渗流冲刷作用最大，也容易变形和破坏。

（二）不恰当的开发速度及采油速度的突然变化、注水井急剧放压等原因造成地层压力梯度发生急剧变化，致使岩层结构破坏引起出砂。

（三）频繁的增产措施会破坏地层岩石的结构，引起地层出砂。

（四）油井出水时，泥质胶结物水化膨胀并分散成细小颗粒，在地层压差作用下随着油水流线向井眼方向运移，造成油水井出砂、出泥。

（五）在油水井生产过程中，油气层孔隙压力总体上是不断下降的，而上覆岩层对地层颗粒即其胶结物的有效应力则是不断增加的，致使颗粒之间的应力平衡被破坏，胶结力下降引起地层出砂。

（六）在注水开发油田时，当油田含水量上升，为维持原油产量必须提高采液速度，加大地层流体对岩石颗粒的拖拽力。

引起油层出砂。

（七）当井壁附近的岩石结构破坏到一定程度，就会出现流砂现象，这时即使压差很小，大批沙子也会无控制流出。

二、油水井出砂的危害1. 原油产量、注水量下降甚至停产停注油水井出砂极易造成油层砂埋、油管砂堵、砂卡，致使原油产量、注水量不断下降甚至停产停注。