砾石充填技术

防砂工艺1生产过程中地层出砂的判断油气井出砂会造成井下设备、地面设备及工具(如泵、分离器、加热器、管线)的磨蚀和损害，也会造成井眼的堵塞，降低油气井产量或迫使油气井停产。

所以，弄清油气井出砂机理及正确地判断地层是否出砂，对于选择合理的防砂完井方式及搞好油气田的开发开采是非常重要的。

1.1地层出砂机理及出砂的影响因素对于出砂井，地层所出的砂分为两种，一种是地层中的游离砂，另一种是地层的骨架砂。

石油界对防砂的观点也随着技术的进步和认识的深化在不断变化。

在此之前，一些防砂的理论主要是针对地层中的游离砂，防砂设计也是为了能阻挡地层中的游离砂产出来。

但是，近儿年来，特别是国外的看法有了较大的变化，认为地层产出游离砂并不可怕，反倒能疏通地层孔隙喉道，对提高油井产量有利。

真正要防的是地层骨架砂的产出，因为一旦地层出骨架砂，可能导致地层的坍塌，使油井报废。

那么，什么时候地层将产出骨架砂呢?按岩石力学观点，地层出砂是由于井壁岩石结构被破坏所引起的。

而井壁岩石的应力状态和岩石的抗张强度(主要受岩石的胶结强度，也就是压实程度低、胶结疏松的影响)是地层出砂与否的内因。

开采过程中生产压差的大小及地层流体压力的变化是地层出砂与否的外因。

如果井壁岩石所受的最大张应力超过岩石的抗张强度，则会发生张性断裂或张性破坏，其具体表现在壁岩石不坚固，在开发开采过程中将造成地层出骨架砂。

影响地层出砂的因素归结起来主要有:(1 )地层岩石强度一般说来，地层岩石强度越低，地层出砂的可能性就越大。

(2)地层压力的衰减随着地层压力的下降，井壁岩石所受的应力就会增大，地层出砂的可能性就会随着增大。

(3)生产压差一般说来，生产压差(或生产速度)越大，地层出砂的可能性就越大。

(4)地层是否出水和含水率的大小生产过程中，随着地层的出水和含水率的上升，地层出砂的可能性增大。

(5)地层流体粘度地层流体粘度越大，地层出砂的可能性就越大。

(6)不适当的措施或管理不当的增产措施(如酸化或压裂)或管理(如造成井下过大的压力激动)都会引起地层出砂。

砾石充填防砂工艺参数优化设计砾石充填防砂工艺是一种常用的防止水土流失和保护土壤的措施。

通过充填砾石，可以提高土壤的稳定性，减少河流或河岸的冲刷和侵蚀，保护生态环境和人类安全。

为了进一步提高砾石充填防砂的效果，需要对工艺参数进行优化设计。

首先，要确定砾石的大小和种类。

砾石可以分为不同的等级和规格，一般有5-10cm、10-20cm、20-40cm等规格可供选择。

选择砾石的大小和种类应根据具体工程的需要和水文地质条件来确定。

一般来说，对于大型水利工程，可以选择大小规格较大的砾石，以增加充填层的坚固性和稳定性。

其次，要确定充填砾石的厚度和密度。

充填砾石的厚度决定了其对土壤的保护效果，过薄的砾石层容易被水流冲刷，过厚的砾石层则会增加工程的成本和施工难度。

一般来说，砾石充填层的厚度应在20-40cm之间。

充填砾石的密度决定了其对土壤的压实效果和稳定性，过松的砾石层易被水流冲刷，过紧的砾石层则可能导致土壤的排水性不佳。

因此，在充填砾石时，应根据土壤的类型和水文地质条件来确定合适的压实措施，例如辊压、振动等。

另外，要确定砾石充填层的倾斜度和边坡设计。

倾斜度是指充填砾石层的坡度，通常取45°-60°之间。

较大的坡度可以增加充填层的稳定性和抗冲刷能力，但也会增加工程的成本和土地的占用。

边坡设计是指充填层的边缘线形，一般可以选择直线形、斜线形、曲线形等。

边坡设计应根据充填层的厚度、坡度和土壤的稳定性来确定，以确保工程的安全性和稳定性。

最后，要进行充填砾石的施工技术和质量控制。

充填砾石的施工技术包括挖掘、运输、充填、压实等环节。

在施工过程中，要选择合理的施工设备和方法，并进行密实度测定和质量检测，以确保充填砾石的均匀性、稳定性和工程质量。

总之，砾石充填防砂工艺参数的优化设计是一项复杂而关键的工作。

只有合理选择砾石的大小和种类，确定充填层的厚度和密度，以及进行倾斜度和边坡设计，同时结合施工技术和质量控制，才能提高砾石充填防砂的效果，减少水土流失，保护土壤和生态环境。

砾石填充技术海中油天石分公津司201010年月要主容砾内石充概念填充填作业示图意技术特点技指术标术水技平砂管防柱图应用概况研究方向砾石填概充概念念砾充石就填用地面是防泵砂一将定浓的砂度浆从杆钻油管)泵入井内(,过选择性通转工具换入筛进管套与管环空和孔射道，孔直覆至整个防砂盖段，砂液流携筛经返管回地面或砾石随入进地。

层这样地，层砂被就较大砾石的住，挡而石本身砾又筛管挡被，实现住砂防目的。

砾石充示填意泵压图siP脱砂力压时间，t砾石充填特点艺简单工易，于操作节约，作业用适费用大于斜度、水平井井功率高成有，效期长可根据每个砂防层的段际实情选择况相的应充方式，避免窜层填若采；用微裂压填方式，充可效有除解井地带近油层的污，染提高油井产量。

技指术标砾石质量——能挡住否地层砂筛管尺寸、筛——缝否有能效挡砾阻充填液——石洁度、清与地和外来层液体伍性配填充系数——映炮眼反内填的充量砂脱砂压力——保证筛顶部以上管合适有砾石的高度术技水平目前渤9海58” /管套和”7套管防井应砂了用ONET-RIPD和ULATRI-P防技术，取砂了卓著得成的效。

其尤O是E-TRNP技I术应用的，大大短缩了井周期，完以一往口三的层用ST井AKC-ACP技术K防完砂井需天，9现在用 NEOTR-I技P仅术需天左4右。

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绕丝筛管挤压砾石充填防砂技术
工艺原理：在井眼内（裸眼或套管内）正对出砂地层下入金属全焊接绕丝筛管，然后泵入砾石砂浆于筛管和井眼环空，通过多级过滤屏障，保证油流沿充填体内多孔系统经过筛管被源源不断地举升至地面，而地层砂则被控制在地层内，确保油井正常生产。

技术特点：具有成功率高，有效期长，适应性强，防砂效果好，油井产量高等优点，而且不受井段长短、井底温度和压力等条件限制。

适用范围：可用于单层、多层的直井、斜井、水平井防砂。

下入充填反洗丢手座封留井图防砂管柱结构及施工步骤示意图
二、技术特点
优点：
（1）施工成功率高，达80~95％；
（2）方法可靠，有效期3~10年；
（3）适应性强，可通过砾石防不同直径的地层砂，可用于单层、多层的直井、斜井、水平井防砂；
（4）对油层伤害小，渗流面积大，油井产油指数高。

（5）可用于严重出砂井坍塌油层地应力的恢复和油井复产。

缺点：
（1）施工复杂，车组动用多；
（2）费用高，单井实施费用最低15万；
（3）不适用于细粉砂地层防砂。

三、选井条件
1、7"井眼井，无套变；
2、多油层井油层跨度不超过20米；
3、具有一定产能，日产油3吨以上；
4、累计冲砂厚度高、出砂量大的生产井。

四、要求提供以下数据：
1、单井储量
2、油层厚度及跨度
3、完钻井深
4、冲砂次数、冲砂厚度
5、日均产油量
6、检泵周期。

砾石回填技术交底概述本文档旨在介绍砾石回填技术及其应用。

砾石回填技术是一种常用的土地改造和基础建设方法，可以提高土地的稳定性和承载能力。

技术原理砾石回填技术是指利用砾石填充土地，形成一层坚固且稳定的基础。

具体的技术原理包括以下几点：1. 选择合适的砾石尺寸：根据土地状况和工程需求，选择适当大小的砾石进行回填。

2. 均匀分布砾石：将砾石均匀分布在土地上，形成坚实的填充层。

3. 压实与固定砾石：使用专用的设备对砾石进行压实，确保填充层稳定。

同时，可以使用与基础相连的方法固定砾石，增加稳定性。

应用领域砾石回填技术广泛应用于以下领域：1. 基础建设：用于加固道路、桥梁、隧道等基础设施工程中的土地。

2. 土地改造：可用于改善软弱地基的承载能力，提高土地的稳定性。

3. 填海造地：在海岸线附近的填海造地工程中，可利用砾石回填技术提高填海区域的稳定性。

施工要点在进行砾石回填技术施工时，需要注意以下几点：1. 砾石选择：根据工程需求选择合适的砾石尺寸和材质。

2. 均匀分布：确保砾石均匀分布在土地表面，避免出现不均匀的填充层。

3. 压实处理：使用合适的设备对砾石进行充分压实，提高填充层的稳定性。

4. 固定砾石：与基础相连的砾石应采取固定措施，例如钢筋等，加强填充层的稳定性。

安全注意事项在进行砾石回填技术施工时，需要注意以下安全事项：1. 作业人员安全：施工现场应设置必要的安全防护设施，确保作业人员的安全。

2. 设备操作安全：操作压实设备和固定设备时，需经过专业培训和操作指导，确保操作安全。

3. 砾石选择安全：选择符合国家标准的砾石材料，避免使用具有明显安全隐患的砾石。

以上是对砾石回填技术及其应用的简要介绍。

如需进一步了解及实施该技术，请联系相关专业人员进行详细咨询和指导。

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。

渤海老油田砾石充填防砂方法研究渤海老油田是中国油气资源重要的产区之一，但受到了砂粒嵌塞井眼和生产管道等问题的困扰。

为了解决这一问题，研究人员开始探索各种防砂方法，其中砾石充填防砂方法备受关注。

本文将对砾石充填防砂方法进行深入研究，探讨其在渤海老油田的应用前景。

一、砾石充填防砂方法的原理砾石充填防砂方法是利用砾石填充井眼和管道，形成一定的孔隙度和透水率，从而防止砂粒进入井眼和管道。

砾石充填防砂方法主要包括砾石筛管、砾石充填层和砾石过滤层三个部分。

砾石筛管是在井眼周围设置的一层砾石填充的管道，主要作用是过滤井下地层中的砂粒，防止砂粒进入井眼。

砾石充填层是指在井眼底部设置的一层砾石填充层，可以增加地层的支撑力，防止井下地层的砂粒进入井眼。

砾石过滤层是指在生产管道中设置的一层砾石填充层，可以过滤生产过程中携带的砂粒，防止砂粒进入生产管道。

砾石充填防砂方法具有以下优势：1. 提高采油效率：砾石充填防砂方法可以有效防止砂粒嵌塞井眼和管道，保证了油气的顺利产出，提高了采油效率。

2. 延长设备寿命：砾石充填防砂方法可以减少设备的磨损和损坏，延长了设备的使用寿命，降低了维护成本。

3. 保护地层环境：砾石充填防砂方法可以有效减少地层的砂化现象，保护了地层环境，维护了油气资源的可持续开发。

砾石充填防砂方法在渤海老油田的应用前景非常广阔。

渤海老油田地层中普遍存在砂岩和砾石岩层，砾石充填防砂方法可以有效防止砂粒进入井眼和管道，提高了采油效率。

渤海老油田作业环境复杂，地质条件多变，砾石充填防砂方法具有灵活性强、适应性好的特点，可以满足不同地段的防砂需求。

渤海老油田的生产管道较长，生产工艺复杂，砾石充填防砂方法可以有效保护生产管道，延长其寿命。

砾石充填防砂方法在渤海老油田具有良好的应用前景，可以有效解决砂粒嵌塞井眼和管道的问题，提高采油效率，延长设备寿命，保护地层环境，具有较高的经济和社会效益。

随着渤海老油田逐渐进入中后期开发阶段，井网密度增加、产量逐渐减小，需要引入更多的先进技术和工艺来提高采收率。

收稿日期：2004-10-10作者简介：罗天雨（1973-），男，河南方城人，博士，西南石油学院油气田开发专业毕业，现从事压裂酸化研究。

*基金项目：本文为四川省青年科技基金资助项目。

项目编号：04Z Q 026-052。

文章编号：1008-2336（2005）04-0031-07三种砾石充填方式的油藏条件对比*罗天雨，郭建春，赵金洲，任勇（西南石油学院，四川成都610500）摘要：在广泛调研的基础上，总结了水循环充填、高速水充填、压裂充填三种充填工艺的原理。

三种充填工艺各自适用于不同的油藏条件。

水循环充填、高速水充填适用于污染较小的、不适宜压裂的高渗透率地层，而压裂充填适宜于污染严重，常规砾石充填效果较差的油气层。

关键词：水循环充填；高速水充填；压裂充填；油藏条件中图分类号：T E 257；T E 358+.1文献标识码：A1引言长期以来，油气井出砂是困扰石油工作者的主要问题。

近年来，防砂技术不断发展，水循环充填、高速水充填和压裂充填是当前广泛应用的防砂工艺，三者均属于管柱砾石充填的机械防砂方法，对于防止或抑制地层出砂，提高产能，发挥了极其重要的作用。

但三种工艺的使用范围有着极大不同，如果应用不当，将会带来难以弥补的后果。

2三种充填工艺简介2.1水循环充填常规砾石充填只填充炮眼与筛套环空，所用的充填液有低粘度、中粘度、高粘度等三种。

低粘度一般采用海水或盐水，粘度为50~100m P a ・s，携砂比为50~100k g／m 3，充填排量为500~800L ／m i n ；中粘度砂液粘度为300~400m P a ・s，携砂比为400~500k g ／m 3，充填排量为400~500L ／m i n ；高粘度砂液携砂比为1000~1800k g／m 3，粘度范围为500~700m P a ・s ，充填排量为80~300L ／m i n。

通过文献调研，针对南海的多次工程实践，通常所说的水循环充填应指低粘液（粘度可能更低一些）循环（或挤压）充填，而胶液充填应为中或高粘度砂液充填。