绕丝筛管挤压砾石充填防砂技术

浅层稠油井挤压砾石充填防砂技术应用研究吴　军,阮林华,许　建(新疆油田公司重油开发公司,新疆克拉玛依　834000) 摘　要:克拉玛依六、九区稠油区块属砂岩油藏,该类油藏油层埋藏浅,胶结疏松,易出砂。

目前六、九区有近450口严重出砂的油井。

该类井由于出砂严重,导致油井减、停产和产生大量的修井费用,对整个油田的高效开采造成了严重影响。

根据六、九区油井生产特点,通过对挤压砾石充填防砂技术的研究与工艺优化,对2口出砂严重井进行了挤压砾石充填防砂应用试验,应用效果表明该工艺具有防砂效果好,有效期长的特点,能够达到改造油层、防砂增产的目的,为大量出砂破坏油层结构的油井治理提供了有效的方法。

关键词:浅层稠油;严重出砂井;挤压砾石充填;工艺优化 中图分类号:T E 358+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0117—03 克拉玛依六、九区稠油区块属砂岩油藏,该类油藏油层埋藏浅,胶结疏松,易出砂。

油层平均中部埋藏深度260m,油层有效厚度5～20m 。

目前出砂井占到开油井的27%,严重出砂井有近450口。

该类井由于出砂严重,导致油井减、停产和产生大量的修井费用,对整个油田的高效开采造成了严重影响。

而采用的化学防砂和机械管柱防砂效果差,有效期短,不能满足油田高效生产的需要。

为提高油田开发效果,同时为寻找该类油井长效的治理方式,通过挤压砾石充填防砂达到改造油层,改善油层近井地带导流能力,达到防砂增产的目的。

1　挤压砾石充填工艺技术简介利用挤压充填工具将绕丝筛管对准油层并悬挂、锚定、密封,然后打开充填通道,用大排量高砂比携砂液将地层和井筒用石英砂一次充填压实,形成连续稳定的高强度高渗透性砂体,阻止地层砂向井筒运移。

通过挤压砾石充填防砂达到改造油层,改善油层近井地带导流能力,达到防砂增产的目的。

2　挤压砾石充填传统工艺设计对六、九区生产的适应性分析传统设计中采用31/2"绕丝筛管,内径76mm;而六、九区广泛采用的56mm 和44mm 管式泵接箍外径为89mm,因此,按照传统设计,井下泵只能位于空心桥塞上方。

辛 68 块 61.5 213 19.6 6.1 100 936 27.9 8.9
四、工艺管柱
一次管柱砾石充填防砂工艺管柱
一次管柱砾石充填防砂工艺
采用不同孔径炮眼压降与单孔产量关系
1
压降（MPa）
0.75
10mm
12mm
0.5
14mm
18mm
0.25
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
单孔产量（m 3 /d）
不同渗透率充填层的炮眼压降与产能关系
10
压降P（MPa）
8
120μm2
40μm2
6
15μm2
4
5μm2
2
0
0
1 单孔产量2Q（m 3 /d）3
解堵剂使用前后岩心渗透率变化
层号
S26 S27
使用前 （μm2）
1.14 1.65
使用后（μm2）
A
B
C
1.58
1.67
1.61
2.44
2.35
2.42
污染岩心经处理后渗透率恢复到80%以上
(二)炮眼充填层理论应用
1、炮眼压降数学模型
dp Q Q 2
dx
A
原油乳化 胶质沉淀
岩心渗透率变化比较结果
岩心
原始渗透率 （μm2)
测定渗透率 （μm2)
S26
2.047
1.14
S27
2.940
1.65
岩心污染后渗透率下降幅度较大，下降 率达40%-50%。
解堵剂配方
解堵剂 A B C
配方组成 污水+HCL+KBG+BG-02+柠檬酸+甲醛+D1112H 污水+HCL+HF+BG-02+柠檬酸+甲醛+D1112H 污水+BG-02+NH4CL+甲醛+D1112H

濮城油田绕丝筛管充填防砂技术的应用摘要：濮城油田开发已进入中后期，地层出砂严重，致使采油井检泵周期缩短，激光割缝筛管、双层筛管、防砂泵、防砂气锚等简单的机械防砂技术，已不能满足出砂严重井的防砂要求，为此针对地层出砂严重的井我们应用了绕丝筛充填防砂工艺，此技术工艺简单，成本低，有效期长，经过采油井现场应用，经济效益显著。

关键词：濮城油田出砂机械防砂绕丝筛管充填防砂一、前言濮城油田开发进入中后期，随着开发程度的不断深入，油藏开采压差的增大，由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油气井出砂越来越严重，出砂油气井砂子随油流携带上升出井，砂上升的过程中会磨损抽油设备，致使产液量下降，泵效降低。

油气井出砂后一部分砂子沉积井中形成砂堵，增加油流阻力，降低油井产量，砂堵严重的井，砂柱可达百米以上高度，将油井堵死，使油井减产甚至停产。

为解决濮城油田采油井出砂严重的问题，我们研究应用了绕丝筛充填防砂工艺技术。

二、油气水井出砂机理地层是否出砂取决于颗粒的胶结程度—地层强度。

一般说来，地层应力超过过地层强度就可能出砂。

出砂影响因素很多，主要分为两大类：1、先天因素：指砂岩地层的地质条件，如胶结物含量及分布，胶结类型，成岩压实作用，地质年代等。

濮城油田地层流体粘度大，携带力强、油层胶结物类型以疏松的接触式及接触—孔隙式为主，孔隙度为16.9%—31.5%，泥质含量2%—20%，泥质中含有遇水易膨胀的蒙脱石，遇水变得松散，降低胶结性，因此，油井开发初期即出砂，进入注水开发后出砂日趋严重。

2、开发因素：1）采液速度突然发生变化或采油速度过高；2）低质量（指对地层伤害严重）和频繁的修井作业；3）不合理的生产及作业措施造成油层伤害；4）地层压力持续下降，油井含水上升；5）开发中、后期油井提液，加剧了对颗粒的冲刷，泥质胶结的地层防膨措施不当。

因此，随着开采时间的延长，地层结构破坏也就越严重，出砂也随之越来越严重。

三、油气水井出砂危害濮城油田开发进入中后期，出砂危害日见明显，使井下情况愈加复杂。

绕丝管高压充填防砂工艺存在的问题及对策摘要：目前，绕丝高压充填防砂工艺是孤岛油田常用的、效果最好的防砂工艺。

该工艺在孤岛油田应用以来，取得较好效果，提高了防砂成功率，有效降低了作业成本。

但部分绕丝防砂井有效期短，远远低于理论有效期。

本文对绕丝防砂失效原因进行了系统分析，指出了绕丝失效原因，提出了防治措施，对绕丝防砂工艺的应用有一定指导意义。

关键词：防砂绕丝油井工艺失效原因对策1 前言绕丝防砂工艺已成为孤岛油田主要防砂工艺，2012年孤岛采油厂作业（东区）防砂防砂施工120口，采用一绕丝防砂的有112口，防砂一次成功率达到93.3%，远远高于其它防砂方法，绕丝防砂工艺还具有防砂成本低的优点。

从理论上讲，绕丝防砂工艺有效期可以达到8--10年，但孤岛油田多数井没有达到理论上的有效期，表现在绕丝更换频繁，换绕丝工作量还较大。

绕丝失效主要表现在油井供液变差，即使地层能量充足，但油井产量却较低，动液面下降，不得不拔出绕丝重新防砂。

绕丝井供液变差又分两种情况：（1）绕丝防砂后开抽液量达不到作业前正常生产液量，这种情况在绕丝高压充填推广初期较多，据’统计2012年1-8月，作业（东区）施工的绕丝防砂井有6口完井后供液变差，由于作业前油井产量较高，但防砂后液量达不到修前液量，说明充填过程对油井供液能力产生了影响，只能从施工过程中找问题。

刮管洗井工序不合格，高压充填参数掌握不好，油层污染等都能产生上述结果，所以只要通过加强作业质量控制，提高充填质量，这类问题可以避免。

（2）高压充填后油井初期生产正常，但在不长的时间内。

产液量下降，液面下降，供液能力变差。

据统计，2012年，采用绕丝防砂后油井动液面平均下降200米，部分井产量逐渐降低，直到供液不足，本文主要对这类问题进行分析讨论。

2 绕丝管高压充填防砂工艺存在的问题与对策绕丝筛管下入井内，正对油层部位，再通过高压大排量携砂液把充填砂带入地层，在地层及油套环形空间形成连续的充填砂体，绕丝筛管把充填砂挡住，充填砂体把石英砂挡住，这就是绕丝防砂机理。

３工 艺应 用 的选 井条 件 １ 、地层 出粉 细砂 严 重， 成化 学 防砂 无效 ， 造 而机 械 防砂又 容 易堵塞 的 油
井。 ２ 井 筒 附近 油层 堵 塞 ， 成 供 液 能力 变 差产 量 低 的油 井 。 、 造 ３ 由于 受配 套 设备 施 工 能力 有 限 （ 、 如施 工排 量 只能 达 到 １ ５ １ ６ ３ ．—．ｍ／ ｍｎ， ｉ ） 因此 使用 该工 艺选 井 时 防砂井 段 不易 过长 （ 般 ３ ５ 果最好 ） 一 — ｍ效 。
流体通过高渗的充填砂体时其流压梯度就大大降低， 从而缓解甚至避免油层骨 架 的进一 步破 坏， 缓解 出砂趋 势和 程度 。同 时高压 充填 又 可， 避免 上 履地 层 坍塌 出砂 。
２ 、增产 机理 （） 近井 地 带油层 的渗透 性 １ 提高
少 。
式 中 ： 一 为地层 充 填半 径， Ｒ 一般 取 ０ ６ ３ ， ．— ｍ Ｈ 一 为射 孔油 层厚 度， 中 ～ 为地层 充 填系 数 ， 一般 取 ０ ３ ０ ５ 。 ． — ． ｍ ４、配 套 工 具 及防 砂 管 柱设 计 高压 充填 防砂 工艺 管柱 配套 工具 设计 主要应 用 了 Ｐ Ｓ Ｆ 型系 列封 隔充 填一 体化 工 具 。该 工具 结 构 简单 、性 能 稳 定可 靠 、 操作 简 便，具 备 良好 的 适用
应用技术
啊 ｌ
绕丝筛 管高 压充填 防砂技 术
胡 世 东 ｌ ， ｚ
（ ． 南石 油大 学工 程硕 士 ： ２ 胜利 油 田鲁 明公 司） １西 ．
［ 摘 要］ 本文 主要 针对 疏 松砂 岩 油 层容 易 出砂 ， 致 油井 停产 的 问题 ， 进 了高压 充 填 防砂 工 艺， 导 引 阐述 了该 工 艺的 防砂 机 理 、增 产 机理 、工 艺 技术 参数 的设计 ， 以及 配套 防砂 工具 的原理 和 防砂 管柱 的设计 ， 定 了该 工 艺的基 本 原理， 过对 防砂 工艺 筛管 高压 充填 防砂 应用 情况 进行 分析 ， 出下 步整 改方 向， 确 通 提 进一

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。

二、化学防砂技术
1、水带干灰砂防砂技术（水防） 2、树脂涂敷砂防砂技术（涂防） 3、高分子聚合物抑砂技术（固砂） 4、HY化学防砂技术
1、水带干灰砂防砂技术（水防）
原理：以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例在地面搅拌均匀，用 携砂液携至井下挤入套管外已出砂地层，凝固后形成具有一定强度和渗透性的 人工井壁，防止地层出砂。
绕丝筛管
充填砾石 绕丝筛管
充填前后砾石渗透率之比
充填砾石及筛管尺寸选择
1
0.8
砾石绝对
0.6 渗透率太 理
低
0.4
想 的 粒
径
0.2
比
地层砂侵导致 充填体渗透率 急剧下降
地层砂可以 自由通过
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
砾石与地层砂粒度中值之比
砾石的质量要求：
超大或过小尺寸的颗粒含量不得超过砾石 总质量的2%； 砾石的圆、球度不低于0.6； 在标准土酸中的酸溶度小于1%； 砾石试样水浊度不大于50度； 显微镜观察不能发现两个或两个以上的颗 粒结晶快； 抗破碎试验产生的细颗粒砂质量应符合要 求。
3、生产压差过大导致作用在涂料砂层的剪切应力大而破坏人工井壁，因 此对于涂防井在后期的生产中必须严格控制压差生产。
3、高分子聚合物抑砂（简称抑砂或固砂）技术
A、抑砂机理
水介质中的粘土和砂岩表面均带负电 荷，阳离子聚丙烯酰胺通过其聚合物长 链上的阳离子与砂岩和粘土颗粒带负电 荷的表面相互作用，长链聚合物可以与 多个粘土或粉砂颗粒相互作用而把它们 连接在一起，使颗粒间引力增加，从而 起到很好的砂岩稳定作用。
高分子聚合物分子链 大、小颗粒地层砂
高分子聚合物抑砂示意图

浅谈底部挤压充填防砂技术在孤东油田的应用摘要：通过对孤东油田开发后期，绕丝挤压充填防砂工艺在生产层位多、层间间距大以及大厚度油层井应用存在问题分析，提出了底部挤压充填防砂工艺对发挥多层井的各层潜能，通过现场应用见到了良好效果，达到了提高单井产量，降本增效目的。

关键词：防砂绕丝管底部充填abstract: based on the gudong late stage of oilfield development around the wire extruding filling sand control technology in the production of more than a between layers, the distance between the thickness and big oil wells application problems are analyzed, and the bottom extrusion process of sand control filling play multiplayer well of the layers of potential, and through the field application meet good effect, and enhanced the single well production, reducing efficiency purpose.keywords: sand control around the bottom of the fiber tube filling中图分类号：te34文献标识码：a 文章编号：孤东油田是国内著名的出砂油田，主力油层馆陶组含油层系形成于上第三纪的河流沉积，其埋藏浅，泥质含量高，胶结疏松及油稠等因素造成了油层出砂严重，防砂治砂一直是井下作业生产的一项主要任务，从开发初期到目前采用机械、化学几十种的防砂方法，通过多年的摸索论证，绕丝管砾石充填防砂方法对孤东油田地层类型较适应而被目前广泛采用。

应用情况
绕丝 PS防 高压一 脲醛 复合 滤砂 砂 次充填 树脂 防砂 管 充填 89年开发初期共投产油井71口，先后 施工 高青油田在 5552口油井上实施绕丝管砾石充填防砂 10 3 7 4 55井次， 2 在出砂的 井次 措施实施率占投产油井的73.2%，其中，因补孔需要 成功 51 7 12-15、高 2 12-16、高 4 12-17 2 三口油 1 开采不同井段，高 井次 井进行过两次绕丝管砾石充填防砂，防砂成功率高达 93%。 成功 93% 70% 67% 58% 50% 50% 率 砂
艺
工
六、结论认识
1、经过改进避免了后续措施的复杂化。
2、生产管柱可任意组合，避免了管杆偏磨现象的发生。
3、对地层污染更小，人工井壁渗透率更高。 4、老井措施中要有选择性使用。
艺 砂 防 工 三 口 井 的 优 化 方 案
井号 G10-2 地 层 预留 排液 砂面 8.4 986 m 扶正器 绕 丝 石 英 充填工具 管 砂 ф 150 ф 89 油溶式 *0.2 0.4SL-FS0.8 m PLT1-152 m 0.30.6 mm 0.30.6 mm SL-FSPLT1117 SL-FSPLT1152 携砂液 生产 方式
2、充填工具不完善：单向皮碗强度低、 密封性差；下部转换孔充填结束后不 能关闭。 1、转大修率高：原充填 管柱底部带有封隔器，再 充填砂的挤压下绕丝筛管 很难拔动；绕丝管之间加 有多个铁制扶正器，拔脱 后很难套铣。
筛管+Y111-150F+密封插头+绕丝鱼顶
充填砂面
主体筛管 措施层
安全接头+Y211-150F
汇报内容
一、前言
二、工艺原理及技术特点
三、应用情况及存在的问题

• 综合上述油气层出砂原因，为防止油井出 砂，一方面要针对油层及油井的条件，正 确选择固井、完井方式，制定合理的开采 措施，提高管理水平；另一方面，要根据 油层、油井及出砂的具体情况采用防砂方 法。
4.1 油防层砂出砂方防法砂介研绍究综述
• 根据防砂原理，目前常用的防砂方法主要可分为 三大类，分别为机械防砂、化学防砂与其他防砂 方法。
断销式泄油器+1根油管+固定球座+1根油管+7in套管刮削 器至封隔器卡点位置，并在卡点上下反复刮削3次，以及 油层部位反复刮削3次，反洗井（3％氯化钾溶液）至出口 干净(若中途上提或下放超过正常负荷20KN，则采用 600L/min以上排量反循环冲洗)。
循环充填防砂施工
• 油管试压25MPa，稳压30min，压降小于0.5Mpa 为合格。试压合格后，投棒砸开泄油器，起出刮 削、试压管柱。
原理
防砂方法介绍
机械防砂
（二）循环充填防砂技术
第一道挡砂屏障
石英砂
第二道挡砂屏障
防砂管
施工过程
防砂方法介绍
机械防砂
（二）循环充填防砂工艺技术
21、座封过程
施工过程
防砂方法介绍
机械防砂
（二）循环充填防砂工艺技术
2、充填防砂过程
施工过程 防砂方法介绍
机械防砂
（二）循环充填防砂工艺技术
3、生产过程
(2)后期开采过程的开发因素 完井、采油及后期措施作业造成的油井出砂
砾油石井充出填砂防的砂原方因法
• 2.1 地层粘结强度低 • 在胶结疏松的地层中，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。特别当原油粘度高，流速大，流动阻 力也愈大，出砂也愈严重。

采油厂酸洗防砂、绕丝/割缝筛管砾石充填防砂施工安全操作规程1、施工井口必须加固，地面流程试压，一般20MPa,不刺不漏。

2、配液池（罐）必须清洁干净，以保证配药质量。

3、施工中高压区内严禁站人，挤酸中若管线刺漏，应替入清水，关好总闸门，放压后整改。

4、高压施工，地面管线连接要牢固。

5、严格控制加砂比由小到大，均匀加砂，如果施工中泵压突然上升，超过正常泵压3~5MPa应立即停止加砂，等泵压正常后再继续加砂。

6、井架安装要标准，天车和井口要对中。

7、起下防砂管柱要平稳操作,不得猛提猛放,严禁顿、溜，上卸扣必须打好背钳，防止脱扣，丝扣油涂在公扣上，紧扣后将多余的丝扣油擦净，管柱下放速度每小时低于30根。

8、防砂施工装好井口，各闸门灵活可靠，井口悬挂完好，盘根、顶丝齐全。

9、施工过程中严格执行安全操作规程，尤其是水平井防砂，井口装好高压封井器，起管柱做到随起随灌液体，严防井喷。

10、施工人员必须服从统一指挥，严格按操作规程、安全环保法规及施工设计进行作业，不得擅自变更设计方案和降低标准。

11、作业前召开一次作业交底会，介绍本次作业有关的施工步骤、技术要求及安全环保注意事项。

12、进入造斜段的油管接箍要倒角4X30。

13、水平井投产带防砂：采用近平衡压力射孔，为保证施工安全，应在射孔前装好井口。

14、井口采油树螺丝、顶丝必须全上紧，出口管线用硬管线并固定。

15、牵涉酸化时：现场工作人员戴全防护用具，配酸及其它接触酸液人员应穿工衣、雨靴，戴风镜、口罩或防毒面目、胶皮手套系胶皮围裙。

井口备苏打水、清水各一盆。

4、施工中高压区内严禁站人，挤酸中若管线刺漏，应替入清水，关好总闸门，放压后整改。

5.填砂前循环均匀后方可开泵。

6.加砂要均匀，若压力突然升高，则停止加砂，待压力正常后继续加砂。

7.施工中若遇砂堵，立即放空并反洗井，不通则起出管柱清砂。

8.连续施工不间断。

9.作业交井时应向采油队、站交代：开井前做好一切开井准备工作。

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。

油井绕丝筛管砾石充填防砂施工浅谈摘要：在做好油井绕丝筛管砾石充填防砂施工准备及用料计算的基础上，明确油井绕丝筛管砾石充填防砂施工质量标准与技术，并按照相关标准与技术要求进行油井绕丝筛管砾石充填防砂施工，以确保施工安全高效运行。

关键词：作业施工；充填防砂；砾石充填要在掌握完钻日期、完钻井深、油层套管、水泥返高、油补距、人工井底、生产层位、孔隙度、井段、泥质含量、静压、累计出砂量、地层砂粒度中值等基本数据的基础上，结合生产方式、参数、产液量、含水、含砂、累计出砂量、静压以及曾经采取过的措施等原井管柱结构生产情况，进行绕丝筛管砾石充填防砂。

一、做好油井绕丝筛管砾石充填防砂施工准备及用料计算施工准备:防砂车组、水泥车、挡砂皮碗、罐车、充填工具、通井规、GX-T套管刮削器、SFZ18-35型防喷器、N80油管、抽油杆、光杆、管式泵、筛管、丝堵、石英砂、绕丝筛管和、扶正器，施工用液根据井深计算得出。

用料计算:砾石粒径选择:选择砾石粒径为地层砂中值的5～6倍、D50=(5～6)×d50，其中D50:砾石粒径中值、d50:地层砂中值。

管内充填砾石用量:V内=（D2-d2）×h×K×π/4，其中D:套管内径、d:油管外径、h:充填高度、K:附加系数。

筛缝尺寸：绕丝筛管筛缝尺寸等于砾石粒径中值的1/2～2/3。

δ=D50×（1/2～2/3），其中δ：筛缝尺寸，D50：砾石粒径中值。

主筛管长度:超过油层上下界各2m。

光管选择:在φ139.7mm的套管内，选用外径为φ73mm油管，在φ177.8mm的套管内，选用外径为φ89mm的油管。

主筛管外径选择：在φ139.7mm的套管内，选用外径为φ73mm筛管，在φ177.8mm的套管内，选用外径为φ89mm的筛管。

携砂液用量:V液=V石/τ，其中V液:携砂液用量；V石：砾石用量；τ：携砂比。

洗井液用量；V液=（D2-d2外＋d2内）×h×K×π/4，V液:洗井液用量，D:套管内径，d外:油管外径、d内:油管内径，h:洗井深度，K:附加系数。

（ ） １ ９
—
品 一
３ ．现 场 应 用
绕 丝筛管 砾石 充填 防砂井 产 能预 测方法在孤 岛 油 田渤 ７ ６断 块 １ ０口井 上进行 验证 ，理论产量 与实
际 产 量 相 比 ， 误 差 小 于 １ ％ 的 有 ７ 口 井 ， 误 差 在 Ｏ
维普资讯
绕 丝 筛 管砾 石 充填 防砂 井 产 能 预测 方法 探 讨 与 应 用
徐 德 军 尹 强 马宏 伟 许庆 银 （ 胜利油田孤岛采油厂）
摘要 探 讨 了垂直 油井在 绕丝 防砂 井
＋ Ｄ ） （ｊ）
出砂 早 期 及 油 井 大 量 出砂 詹 的 单 相 稳 态流 的 防 砂 产 能 预 测 公 式 的 推 导 过 程 、预 测 方 法 结 合 现 场 应 用 情 况 进 行 验 证 ， 证 明 本 方法 是基 本 可靠 的
（ 其压 降为 △ ） ｝其总压 降 为 ：
一
（ ） 计 算 流 体 通 过 孔 眼 周 围 压 实 环 的 压 降 ２
（１）
Ｐ ＝ ＡＰ ｉ － ＡＰ３ ， －△ － ｌ ｆ
Ａ ： Ｐ 。流 体通过 压实环 时 流速 表 达式 为式 （ ） ９ ，式
（ ） 代 人 式 （） 得 式 出 （ 。 ： ９ ２ １ ）
功 的机械 防砂 工艺 之 一 。在 实 际工作 中 ，还 没有 比
较 有 效 的 方 法 能 预 测 油 井 在 进 行 绕 丝 筛 管 砾 石 充 填
防砂 以后 其 产能受 影 响的程 度 ，以及 相关 的影响 因
素 。本文 主要探讨 了垂 直 油井在 不 同流动 方式下 进 行 绕丝筛 管砾 石充 填 防砂 的产能预 测方 法及 应用情

绕丝筛管防砂工艺技术介绍
丝筛管防砂是一种常用于油田、煤矿、水处理等工业领域的技术，其主要作用是用来阻挡固体颗粒进入流体中，以保护管道设备免受砂粒的侵蚀和磨损。

以下将详细介绍丝筛管防砂的工艺技术。

首先，丝筛管的材料选择非常重要。

丝筛管通常采用不锈钢材料制成，因为不锈钢具有耐腐蚀、耐高温、耐磨等特性，能够满足在恶劣工作环境下的使用需求。

其次，丝筛管的制造工艺也非常关键。

制造丝筛管的工艺包括材料裁剪、卷制、焊接、封头加工、表面处理等步骤。

在制造过程中，需要注意保持丝筛管的圆度和焊缝的牢固性，以确保丝筛管能够经受住流体的冲击和磨损。

接下来，丝筛管的安装工艺也需要注意。

安装丝筛管时，首先需要选择合适的支撑结构，确保丝筛管能够稳固地固定在管道中。

其次，需要注意丝筛管与管道的连接方式，采用合适的密封材料，确保连接处不会有泄漏。

最后，需要注意对丝筛管的保护措施，例如在丝筛管的外部增加防护层，以防止外界的物理伤害和腐蚀。

在实际应用中，丝筛管还常常与其他工艺技术结合使用，以进一步提高防砂效果。

例如，可以在丝筛管的外部设置过滤层，用来过滤掉小于一定粒径的颗粒，从而增加丝筛管的过滤能力；另外，还可以通过调整流体的流速和压力，来控制固体颗粒的运动，减少对丝筛管的冲击和磨损。

总结起来，丝筛管防砂工艺技术的关键在于材料的选择、制造工艺、安装工艺以及与其他技术的结合应用。

只有在这些方面都达到一定的要求和标准，才能确保丝筛管能够有效地防止固体颗粒进入流体，提高管道设备的使用寿命和可靠性。

自然因素
（1）地质因素
c、流体性质 用力增大，更易出砂。 1、含水上升导致毛细管力下降，地层强度降低
2、胶结物被水溶解
3、压降需要放大生产压差，作用在岩石上的拉伸作
1、高温高压蒸汽将环空充填砂挤入地层或溶蚀，井 a、地层压降及生产压差对出砂的影响 3、注水对地层的冲刷作用加剧出砂 筒内砾石充填带被破坏；放喷时大量地层砂回吐从 绕丝管导致出砂。 b、流速对出砂的影响 2、热采采油速度高，导致近井地带地层压降大，
B、拉伸破坏机理
在开采过程中，流体由油藏渗流 至井筒，沿程会与地层颗粒发生 摩擦，流速越大，摩擦力越大， 施加在岩石颗粒表面的拖曳力越 大，即岩石颗粒前后的压力梯度 越大，岩石就会遭受拉伸破坏。
与过高的开采速度和过大的流体速度有关。流体对岩石的拉伸破坏主要集中在炮眼周围， 因为炮眼周围的流速远大于地层内部，另外，近井地带流体易脱气，粘度增大，对岩石 颗粒的拖曳力也会增大。
两种机理同时作用并相互影响,剪切引起地层破坏后，地层颗粒更容易在产液拖曳力 作用下发生运移。
2、影响出砂的因素
断层附近和构造顶部区域原构造应力最大， 是地层强度最弱的部位，局部内部骨架已经 被破坏，是最容易也是出砂最严重的地区。 地层埋藏越深，压实作用越强，胶结强度越 高，越不易出砂。 1 、含油饱和度越高，胶结越好。 a、构造应力的影响 孔隙式胶结＞孔隙 -接触式胶结＞接触式胶结 2、原油粘度越高，越易出砂（a、粘度高， 毛细管力小，胶结强度弱。 b、粘度高，作用 1、压降过大导致岩石颗粒负荷大，形成剪切破坏。 b、颗粒胶结强度 在岩石颗粒上的拖曳力大 2、压降引起脱气导致原油粘度增大
原理：在一定粒径的石英砂表面通过物
树脂涂敷砂性能指标
表观
密度（g/cm3） 粒径（mm） 固结温度（℃） 抗折强度（MPa） 抗压强度（MPa） 涂覆率（%） 渗透率（μm2）