防砂工艺介绍

胜利油田防砂工艺技术体系胜利油田防砂工艺技术体系是指为了解决油井开发过程中砂控问题而采取的一系列措施和技术手段。

胜利油田是我国大陆架油气资源的重要产区之一，由于油井开采时，地层内部岩石破碎、颗粒松散等原因，会产生大量的砂层，导致油井设备堵塞甚至造成油井无法正常生产。

因此，防止砂层进入油井，保持油井的通畅是非常重要的。

胜利油田防砂工艺技术体系主要包括以下几个方面的内容：1. 地层评价技术：通过对目标层地质结构、岩石力学性质等进行综合分析和评估，预测砂控风险，确定适当的防砂措施。

2. 钻井液体系技术：通过控制钻井液的粘度、密度、滤失性等参数，减小井壁与地层之间的差异，防止砂层进入井筒。

3. 钻具和井壁完井技术：通过选择合适的钻具和完井工具，并采取钻井液的撤出、井壁套管的加强等措施，防止砂层进入井筒。

4. 阻砂装置技术：通过安装阻砂器、套管等装置来隔离砂层，防止其进入井筒。

5. 水平井防砂技术：水平井是近年来常用的一种开发手段，通过合理的导流设计和水平段的防砂措施，能够提高井底流体的载砂能力，最大限度地减少砂层进井量。

6. 后期砂控技术：井筒中的砂层和颗粒有时会由于油井开采过程中的地层变形、液流变化等因素而脱落，阻塞了生产设备。

后期砂控技术主要是针对这些问题，通过清砂工艺、冲砂工艺等方法，降低砂层的影响，恢复正常的生产。

胜利油田防砂工艺技术体系的应用可以有效地保证油井的正常开采和生产。

通过合理的防砂措施，可以减少油井设备堵塞的风险，提高油井的产能和经济收益。

而且，胜利油田防砂工艺技术体系还可以减少环境污染，避免砂层进入油气管道，将对环境的负面影响降到最低。

总之，胜利油田防砂工艺技术体系是一套完整的工艺体系，通过地层评价、钻井液体系、钻具和井壁完井以及阻砂装置等多种措施和技术手段，可以有效地防止砂层进入油井，保持油井的通畅，提高油井产能和经济效益。

在油田开发中的应用具有重要意义。

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。

常用防砂工艺讲座CATALOGUE目录•防砂工艺简介•砾石层防砂工艺•复合防砂工艺•水泥砂浆防砂工艺•选择合适的防砂工艺•防砂工艺案例分享定义防砂工艺是指通过一定的技术手段，防止地下砂石流入井筒或管道内，以保证采油、采气、供水等作业的正常进行。

分类根据不同的防砂原理和技术特点，防砂工艺可分为机械防砂、化学防砂、热力防砂和复合防砂等四种类型。

定义与分类复合防砂综合利用上述两种或多种防砂方法，以达到更好的防砂效果。

常见的复合防砂方法有机械-化学复合防砂、机械-热力复合防砂等。

工作原理机械防砂利用机械装置或材料阻挡、固定砂粒，防止其流动或进入井筒。

常见的机械防砂方法有滤砂管、割缝筛管、绕丝筛管等。

化学防砂利用化学剂或树脂等材料与地层砂粘合，形成致密的挡砂层，以防止砂粒进入井筒。

化学防砂适用于渗透性较好的地层。

热力防砂通过加热或烧结地层，使地层中的砂粒固定或烧结成一体，防止其流动或进入井筒。

热力防砂适用于深层高温地层。

应用范围油、气、水等管道的防砂；水库、堤坝等水利工程的防渗、防漏及加固处理；其他需要进行防砂处理的作业。

建筑地基加固及地下工程的防水渗漏处理；油田、气田、水井等采收作业的防砂；工艺原理砾石层防砂工艺是通过在油井周围铺设一层或多层砾石，以阻挡地层中的砂粒进入井筒中，从而防止砂堵和增产。

砾石层能够有效地过滤流经它的流体，留下大颗粒的砂粒，而让小颗粒的油、气和水通过。

在油井生产过程中，砾石层能够维持地层的稳定，提高采收率，延长油井寿命。

砾石层防砂施工流程包括以下步骤1. 准备工作：清理施工现场，准备所需设备和材料。

2. 下入套管：将带有筛管的套管下入到井筒中，以作为过滤层的基础。

施工流程施工流程4. 填充粘性物质在砾石层上方填充粘性物质，以保护砾石层不受流体冲刷和侵蚀。

5. 安装封隔器在套管顶部安装封隔器，以隔离油层和上部流体。

3. 填充砾石将筛选好的砾石填充到套管中，形成过滤层。

6. 压井测试进行压井测试以确保砾石层能够有效地过滤流体。

分层防砂工艺技术分层防砂工艺技术是一种用于控制河流、河口、港口等水域沉积物运移的技术。

它通过将河道或港口划分为多个层次，采取适当的工程措施，以减少沉积物的运动和沉积，提高水体的通行能力和水动力条件，从而达到防止砂淤、保持航道畅通的目的。

在分层防砂工艺技术中，常用的措施包括河道或港口的疏浚和导流、沉沙池的建设和维护、河床和岸坡的整治等。

下面将从这些方面分别进行介绍。

疏浚和导流是分层防砂的重要手段之一。

通过对河道或港口进行疏浚，可以清除堆积在河底或港池中的沉积物，增加水体的通行能力。

同时，在疏浚的过程中，可以采取导流措施，将沉积物引导到特定的区域，避免其再次堆积在航道或港口中。

导流可以通过设置引导堤、建设导流渠道等方式来实现。

沉沙池的建设和维护也是分层防砂的重要措施之一。

沉沙池是一种专门用于沉积物沉淀和储存的设施，可以有效地减少沉积物的运动和沉积。

在河道或港口的适当位置建设沉沙池，可以将大部分的沉积物截留在其中，保持航道或港口的畅通。

同时，定期清理和维护沉沙池，将沉积物进行处理，有利于保持其功能的正常运行。

对河床和岸坡进行整治也是分层防砂的重要措施之一。

河床和岸坡是河流或港口中沉积物易于积聚的地方，对其进行整治可以减少沉积物的运动和沉积。

河床整治可以采取加固河床、疏通河道等方式，增加水流的流速和冲刷力，防止沉积物的堆积。

岸坡整治可以采取加固岸坡、修建护岸等方式，减少因河岸坍塌而导致的沉积物输入。

分层防砂工艺技术是一种有效控制沉积物运移的技术。

通过疏浚和导流、沉沙池的建设和维护、河床和岸坡的整治等措施，可以减少沉积物的运动和沉积，提高水体的通行能力和水动力条件，保持航道或港口的畅通。

这些措施需要在工程实践中根据具体情况进行合理选择和应用，并定期进行维护和管理，以确保其长期有效性。

分层防砂工艺技术的应用将为河流、河口、港口等水域的可持续发展提供重要支持。

关于防砂技术一、油井出砂机理1.地层应力超过地层岩石强度时造成出砂；2.地层胶结物类型和含量以及成岩作用与出砂有关；3.地层疏松，孔隙度＞20% ，声波时差＞295m/s 造成出砂；4.长期注水开发油田，高含水和特高含水时会出砂，粘土膨胀，防膨不利；5.出砂与流速成正比，出砂与生产压差成正比。

压裂防砂的目的就是克服流速和生产压差的作用。

二、防砂方法分类（一）机械防砂（二）化学防砂（三）砂拱防砂（四）压裂防砂（一）机械防砂1. 仅下入防砂用的滤砂管柱，如割缝衬管，绕丝筛管等双层预充填筛管优点：工艺简单、成本低树脂砂粒滤砂管金属棉纤维滤砂管缺点：有效期短，只适应中、粗砂多孔陶瓷滤砂管2. 下入绕丝筛管后，再填充高渗砾石于筛管和井壁之间适用于细、中、粗砂岩。

可用于直井、定向井、热采井。

缺点是流阻增加。

（二）化学防砂向套管外地层挤入化学剂或化学剂与砂浆的混合物，达到填充固结地层的目的。

a.胶固地层：直接向地层挤入固砂剂b.人工井壁：将树脂砂浆液、预涂层砾石、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化水泥等挤入井眼、周围地层中，起到防砂目的。

（树脂易老化）。

（三）砂拱防砂封隔器套外填砂（四）压裂防砂通过压裂，使预包砂进入裂缝，并镶嵌住岩石壁，使出砂挡在外部到成砂拱或砂桥，起到防砂作用。

主要防砂方法对比三、防砂效果评价1.含砂量：石油行业规定井口含砂量必须＜0.03%；2.产能损失：防前产液量Q1和防砂后产液量Q2，损失量5-20%有效；3.有效期长：砾石充填有效期可达5-8年。

管内砾石充填防砂原理（一）管内砾石防砂工艺优点：防砂强度高，成功率达90%；有效期可达8-10年；适应范围广，除细粉砂均适用。

选井条件：不宜用于粉细砂岩d＜0.07mm。

套管直径5in 的小井眼施工困难。

注水井不适合。

在进行砾石充填之前，一是为消除污染进行井壁周围的酸化处理；二是为防止粘土膨胀形成颗粒运移，进行防膨处理，特别是粘土矿物＞5%的地层。

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。

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。

水泥浆防砂工艺对于地层胶结物泥质含量较高，中、后期出砂的油水井，采用树脂防治有一定难度。

根据该类地层出砂特点，可以采用水泥隔板、泡沫水泥浆、乳化水泥浆及氯化钙稀水泥浆防砂工艺技术，控制地层出砂。

水泥浆防砂是以油井水泥为胶结剂、以地层砂砾为支撑剂，将地面混配好的水泥浆注入出砂层段后与地层砂砾自然胶结，形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，从而可以起到阻止地层砂砾流入井内的作用。

1水泥隔板防砂1.1原理水泥隔板防砂是利用水泥遇水硬化的特点，将水泥与水按一定比例混配后挤入出砂层段及油层上下泥岩隔层内，水泥浆凝固时与地层砂、砾自然胶结，在套管外形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，同时还可防止泥质隔层破坏造成地层出水、出泥，致使出砂量越来越大。

1.2材料配方采用标准油井水泥，按水灰比0.46～0.68配制防砂水泥浆，并根据井深、井温及地层特性选用合适的水泥浆添加剂。

水泥浆密度与挤水泥方式根据试挤吸收能力来确定，单车试挤压力在15Mpa以上，而地层吸收量在150L/min以下时，采用替挤方式挤水泥；单车试挤压力在10～12Mpa以下，地层吸收量在100L/min以上时，水泥浆密度控制在1.85～1.90g/cm3之间；单车试挤压力在10～12Mpa以上，地层吸收量在100L/min以下时，水泥浆密度控制在1.70～1.80g/cm3之间。

2泡沫水泥浆防砂2.1原理泡沫水泥浆是在水泥浆中按比例加入一定量的发泡剂--铝粉及碱性物质--氢氧化钠。

由于铝在空气中极易与氧化合，在铝粉表面生成一层致密的氧化铝薄膜（简称氧化膜），这样就可以阻止铝粉内部金属的继续氧化。

因此，铝粉与水泥浆中的游离水不发生化学反应，但氧化铝可溶于酸或碱。

在防砂施工中，由于水泥浆中加有铝粉与氢氧化钠，当水泥浆被挤入出砂地层时，氧化铝在碱性环境下逐渐溶解，铝粉与氢氧化钠溶液及水作用，产生大量的氢气。

由于氢氧化钠的加入致使水泥浆凝结失常，出现假凝甚至闪凝现象，并将产生的氢气包容，生成大量细小的气泡。