砾石充填防砂技术应用

3631 防砂设计1.1 防砂方式确定1.1.1 前期地层出砂情况统计初期开发和调整井中定向井共计174口，其中128口井采用砾石充填防砂，46口井采用优质筛管防砂。

截至目前，已开发井中17口定向井出现了出砂现象，其中以定向井简易防砂井为主为13口井，基本为筛管损坏、生产压差不合理等导致出砂。

而采用砾石充填防砂的井仅有4口出现了出砂现象，说明砾石充填防砂在耐冲蚀和机械强度上更具优势。

1.1.2防砂方式选择结果图1 防砂方式选择图版根据上表，综合以上两方面的分析，明化镇组定向井前期优质筛管完井出砂率高，且储层岩性较细，邻井泥质含量较高，层间非均质性强。

因此推荐该井采用砾石充填防砂方式。

1.2 防砂器材选择1.2.1 防砂精度确定（1）明化镇地层参数根据具有代表性的X井明化镇I油组1082米处岩心砂粒度分析数据可得。

d50=0.10mm；d40=0.112mm；d90=0.038mm。

根据saucier方法计算，D50=（5～6）d50，选用20/40目的砾石防砂。

通过初期开发井和调整井的情况调研，目前实际油井选用砾石尺寸为20/40目，并且防砂效果较好，所以推荐调整井采用20/40目砾石。

（2）筛管规格绕丝筛管的直径应该尽可能大一些。

但是，必须留有足够的环空，以便充填砾石时不会产生砂桥，环空间隙为3/4″～1″左右。

绕丝筛管的缝隙尺寸原则上应能满足挡住最小充填砾石的要求，具体计算应等于最小充填砾石尺寸的1/2～2/3。

根据对绕丝筛管的直径和绕丝缝隙的选择要求，绕丝筛管的选择结果如下：采用5-1/2″LTC绕丝筛管，钢级为N80的基管，绕丝间隙根据防砂精度进行选择，20～40目防砂精度的绕丝间隙选择0.012″。

（3）盲管规格盲管的选择应考虑内径不小于筛管和封隔器总成的内径，保证防砂服务工具的顺利下入，同时要有足够的抗外挤的强度。

根据油田前期开发井及调整井的实际应用情况，借鉴渤海各油田砾石充填防砂经验，采用5-1/2″LTC、钢级为N80的盲管。

1041 概述在小井眼多层砾石充填防砂作业中，由于老式3.25"通径防砂工具，虽然在施工排量上可以满足作业需要，但防砂管柱内通径均≤69.85mm，导致中心管循环摩阻较高。

针对射孔段跨度较大的井况，往往不能实现一次多层砾石充填，被迫采用分层射孔、多次分层充填的方式才能满足现场作业要求。

7"套管井3.25"通径防砂工具的技术缺陷导致特殊井况下，甲方现场作业工期被迫提高至原设计工期的2.3倍左右，同时缺乏后期冲砂解堵和不动管柱选择性开关滑套等关键配套技术。

新式小井眼大通径防砂工具采用3-1/2"冲管+2-3/8"冲管组合，可实现250m中心管@16BPM和200m中心管@20BPM的多层砾石充填作业，有效解决了原有7"套管井3.25"通径防砂工具存在的技术缺陷。

2 小井眼大通径多层砾石充填防砂工艺介绍2.1 工艺特点使用钻杆下入防砂管柱至目的层位，利用顶部封隔器和隔离封隔器封隔产层，然后逐层进行砾石充填作业。

小井眼大通径多层砾石充填防砂工艺具有以下工艺特点：（1）大幅降低作业期间的循环摩阻，可实现一趟下入最长250m以内中心管，能够进行6层砾石充填防砂作业；（2）防砂充填管柱相对静止，液压锁定机构能够有效防止管柱窜动；（3）防砂管柱回接锚定插入密封后可实现3.88"全通径；（4）选用4-1/2"筛管进行砾石充填作业，后续需使用6"套铣管进行套铣回收作业。

2.2 小井眼大通径多层砾石充填防砂工艺管柱结构防砂外层管柱主要包括：顶部封隔器总成、隔离封隔器总成、充填滑套总成、快速接头、厚壁密封筒、左旋密封筒、双母密封筒、下部密封筒、锚定插入密封总成、筛管和盲管。

防砂内层服务管柱主要包括：送入转换工具+冲管+上部隔离密封+冲管+充填转换工具+冲管+底部隔离密封。

见图1。

小井眼大通径多层砾石充填防砂工具及配套技术应用赵志佳中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300452摘要：在海上油气田开发过程中，地层出砂将严重影响油井的产能和寿命。

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。

管内砾石充填防砂技术在曙3—H1井的应用摘要：针对曙三区杜家台油藏出砂严重，水平井检泵周期短等矛盾，研制了水平井管内砾石充填防砂技术。

室内试验优化了与地层配伍的携砂液配方体系，筛选了充填砾石的粒径。

现场应用效果表明，措施油井能够维持正常生产，措施后检泵周期得到明显延长，周期产油量大幅度提高，油井生产效果得到明显改善。

对同类油藏的开发具有一定的指导意义。

关键词：曙三区稀油油藏砾石充填防砂技术一、概述曙三区位于辽河断陷盆地西部凹陷西斜坡中段，开发目的层为下第三系沙河街组四段杜家台油层，油层埋深950～1700m，含油面积19.0km2，地质储量2244×104t，可采储量758×104t，平均油层有效厚度12.7m。

杜家台油层平均空气渗透率1.071μm2，孔隙度27%，粒度中值0.1603mm，分选系数1.67。

曙三区地面脱气原油密度0.9029g/cm3，50℃粘度169.81mPa.s，沥青+胶质含量33.44%，凝固点26℃。

水型NaHCO3，平均总矿化度5251mg/l，CL-含量1 100mg/l，HCO3-含量2 285mg/l。

进入油藏开发中后期，受地质构造、沉积相带、油层发育状况等多重因素的制约，曙三区块出砂现象较严重[1]，大部分油水井有出砂或泥浆的历史，严重制约正常生产。

据统计，累出砂量大于2m3的井达到149口，占油水井总数的55.8 %，累出砂量在0.5m3到2m3的井81口，所占比例为30.3%。

受出砂影响，生产管理难度加大，停产停注井多，水驱效果变差。

同时油层的单层厚度薄，采用直井井网无法进一步提高油藏开发效果，而通过部署水平井井网，可有效增加储量动用程度，提高油藏最终采收率。

目前曙三、四区射孔完井方式水平井5口，其中3口出砂比较严重，曙4-H105已因出砂导致套坏。

从1992年开始，先后在直井试验应用了机械防砂、化学防砂、高压充填防砂、携砂泵等多项防排砂工艺[2]，取得了较好的效果，但存在树脂砂低温固化效果差、油层物性纵向差异大、树脂砂单层指进的问题。

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。

技术简介：
砾石填充防砂完井技术，是在裸眼水平井段下入的金属焊接绕丝筛管和井眼环空，通过分段充填工具泵入砾石砂浆，充填的砾石被阻隔于筛管周围，形成桥堵作用阻止地层砂的运移。

这种多级过滤屏障，保证油流沿充填体内多孔系统经过筛管被源源不断举升至地面，而地层砂则被井制在地度内，实现油井生产期不出砂或轻微出砂目的。

技术特点：
渗流面积大，导流能力强，可形成大半径面积流，实现增产；
形成的高渗透挡砂屏障直接与井壁紧密接触，可阻止地层骨架砂运移；
采用了水平井分段连续充填技术思路，解决了长井段水平井砾石充填难题；
防砂有效期长，增产效果好。

适用条件：
埋藏浅压实程度差；高孔高渗、胶结疏松易出砂的储层；
泥质含量高、遇水易膨胀松散；储层敏感性强保护难度大，水敏速敏严重的地层；
油砂粒度中值细，稠油密度大粘度高，悬浮力强、流动性差拖拽力大，携砂能力强的特、超稠油油藏；
低孔低渗、易污染堵塞；长期低产低效难动用的储层。

应用案例：
适用于51/2in、7in、95/8in裸眼水平井
钻井现场经验表明：水平段充填长度在300m之内充填效果最好。

充填最长井段：500m，挤压充填量0.3~0.5m3/m ；
环空充填率：>99%；。

CS—AP裸眼砾石充填系统在渤海疏松砂岩的应用渤海SZ油田储层属于典型的高孔高渗疏松砂岩油藏，原油粘度较大，生产过程中地层易出砂。

水平井裸眼砾石充填既能改善井底径向流动，保持较大渗透性，维持油井高产能；又能稳定支撑井壁，长期有效防砂。

文章分析了水平井裸眼砾石充填的技术要求，介绍了CS-AP型先进水平井裸眼砾石充填工具的组成及作用，并以其在该油田某井中的实际应用为例，详细展示了其良好的使用效果。

标签：水平井；裸眼砾石充填；优质筛管；防砂SZ油田处于渤海辽东湾海域，东营组下段为其主要储集层，储层砂岩疏松且原有粘度较大，油田开发过程中出砂问题突出[1]。

针对这种情况，相关学者提出适度出砂，排出孔喉桥堵主要微粒源（直径小于39μm）可显著改善地层渗透率，有利于提高油井产量[2]，但前提是井底防砂措施得当，既允许微小地层砂排出，又能有效阻挡尺寸较大砂砾。

近年来水平井裸眼砾石充填技术不断完善，应用范围不断拓宽，是针对弱胶结易出砂地层水平井的主要防砂技术。

渤海SZ 油田采用贝克休斯公司CS-AP型裸眼砾石充填系统，在多口井中成功实施水平井裸眼优质筛管砾石充填作业，投产后生产情况良好。

1 优质筛管砾石充填技术要求和过程优质筛管砾石充填防砂技术是在绕丝筛管砾石充填防砂基础上发展起来的一种更新技术，它综合了优质筛管和砾石充填的优点，筛管周围的砾石压实带能够起到稳定井壁，阻挡部分地层砂的作用，该技术适用于泥质含量比较高的疏松砂岩油藏。

1.1 砾石充填过程水平井裸眼砾石充填采用循环充填方式，即井内压力保持在地层破裂压力以下，环空保持全开进行充填。

如果在防砂施工过程中，泵压超过地层破裂压力，会导致地层破裂，引起严重漏失，过早出现桥堵，或出现“无底洞”，导致充填失败。

为提高砾石充填作业的成功率，裸眼井段必须使用专门的钻井液，必须采用盐水完井液和特选化学剂高速循环，彻底清洗井眼，井壁上只留下完整的泥饼，且充填过程中始终维持正压差，进一步保证井壁稳定和维护泥饼。