I压裂充填防砂技术与应用现状

高压充填防砂工艺现状及应用效果分析摘要：孤东油田是胶结疏松的砂岩油藏，自20世纪80年代投入开发以来，防止油层出砂已是维持油田正常开采的一项重要技术措施。

随着油田的开发，防砂工艺技术也得到了不断的发展。

本文主要通过对采油23队的主导防砂工艺—高压充填绕丝管防砂应用情况进行分析，提出下步整改方向，进一步提高防砂工艺开发水平。

关键词：高充绕丝堵塞携砂比渗透性1 孤东油田防砂工艺实施现状孤东油田储层为河流相沉积，埋藏浅，泥质含量高，胶结疏松，易出砂，属典型的疏松砂岩油藏。

孤东油井防砂工艺发展分3个阶段：第一阶段（1986-1989年）以滤砂管、绕丝管循环充填和地下合成防砂为主，以干灰砂防砂为辅。

第二阶段（1990-2000年）以滤砂管、涂防和干灰砂防砂为主，绕丝管循环充填为辅。

第三阶段（2001至今）以绕丝管高压充填为主，循环充填为辅。

随着区块的多年开发，油层及井况条件日趋复杂化，油井防砂主要面临3个问题：①防砂困难，长期停产井增多，影响整体开发效果。

②出泥粉砂严重的油井增多，传统防砂工艺适用性变差，防砂成功率低、有效期短。

③防砂成本压力越来越大。

针对防砂工艺现状及存在的问题，自2000年以来，推广应用了高压充填防砂工艺，取得明显效果。

2 高压充填工艺技术原理高压充填防砂工艺吸收了地层压裂防砂和绕丝管充填防砂工艺原理，利用人工充填至油层中的充填砂体与充填在绕丝管外环空的充填砂体的人工砂体骨架，较好地解决了“防砂与防堵塞不能统一”的问题，有效提高了防砂效果，油井供液能力大大增强。

2.1防砂机理（1）通过绕丝管挡住人工充填砂，利用充填砂对地层砂的桥塞作用，把地层砂挡在充填砂周围，形成较好的二级挡砂屏障，达到防止油层出砂的目的。

（2）根据油层出砂的门限速度理论，油层出砂程度与流体的流速成正比。

高压充填砂在井筒一定半径的油层内形成致密的高渗透带，地层砂被挡在充填砂体以外。

在油井产液量一定的情况下，半径与流速有以下关系：式中：为以井轴为圆心的半径为R处流体流速；Q为油井产量；H为油层射开厚度；R为与井筒同心某处圆半径。

压裂防砂技术中存在的问题与对策摘要:受我国油田开采现状和油藏现阶段特性决定，压裂技术已成为我国油田增加油藏新缝，提高油藏渗透能力的主要办法。

压裂对油田近净地带的污染、赌塞有良好的缓解作用，但压裂作业也具有一定的弊端。

其中最为普遍的问题是油井压后出砂的问题。

压裂防砂技术应运而生。

本文着重分析了我国现有压裂防砂技术中存在的问题，并分析问题出现的原因提出改进策略。

为我国油田压裂防砂研究提供借鉴关键字：压裂工程；防砂作业；问题与对策分析随着压裂工程作业的不断普及，压裂后油井出砂问题日益凸显，对我国油田的工艺技术带了许多问题与麻烦，油井在压裂后吐砂现象，带来的直接弊端是加速对应设备的腐蚀，缩短了设备的使用寿命加大了开采成本，降低企业效益。

严重时甚至会直接导致设别损坏。

同时如果压裂井是处于开采中后期阶段的油井，吐砂现象会更为严重。

对压裂防砂工艺的研究和完善对未来科学有效的防砂有重要意义。

一、压裂防砂技术常见问题1.技术设备问题在压裂防砂工程的全过程中，技术设备是影响压裂防砂结果的重要因素之一，压裂纺纱工程采用的技术以及设备的先进程度、匹配程度以及是否存在故障与问题对压力防砂工程结果和质量有着直接影响。

一旦在施工中因技术和设备的相关原因产生了测量或施工的误差，会直接导致资源、人员的浪费也增加了为压裂防砂工程带来的风险和隐患。

2.技术施工问题压裂防砂工程质量与工程实际施工队伍的操作技术也有着较大联系，施工队伍的操作能力，对技术计划和施工计划的执行能力以及管理者的监管力度都对工程完成质量有较大影响。

诸如井眼清洁工作不到位、轨迹控制不到位等等操作问题对会让压裂防砂的施工效果大打折扣。

严重则会给开采工作带来较大影响。

3.轨迹控制问题轨迹控制是压裂防砂工程施工部门核心内容，轨迹控制工作的完成质量和精度对工程施工结果质量的影响不言而喻。

优秀的轨迹控制施工操作可以不仅可以提升压裂防砂工程施工质量也对工程的施工的安全性和稳定性提供了保障。

中外企业家2011年第10期（下）总第383期科技之窗·Technology Windows雁木西油田为层状砂岩油藏，储层岩性以细砂岩为主，胶结疏松；应用临界生产压差等方法预测出砂临界生产压差为3.2MPa ，临界产量为5.6m3/d ，而根据2008年12月份油藏测试资料统计，实际生产压差为7.8MPa ，产量为26.2m3/d ，所以油田出砂是必然的，且随着含水上升和高渗透层注入水的突破，出砂进一步加剧。

现有防砂技术（丢手防砂管、悬挂防砂管、防砂泵、尾追涂覆砂压裂防砂、高压充填防砂）已不能满足油藏提液采油需要，且出砂已严重影响到油田的正常生产（造成套变井17口，报废井5口，套损率30.3％；2008年年维护作业工作量达1.4井次/井，综合开井时率低于83%，部分井成为长停井）。

因次，提出了“压裂充填防砂”的技术思路，即综合利用压裂的高导流能力及防砂管的高挡砂强度，既解决高压充填防砂造成的近井地带伤害及无法控制远井地带出砂又解决尾追涂覆砂压裂防砂返吐的问题，并提高储层剖面动用程度，提高采收率。

1全程加砂压裂技术针对雁木西油田水敏性强（胶结物能全部被水溶解），提出了全程加砂压裂技术，即在裂缝刚开始形成、压力基本稳定后即开始加砂（前置液用量一般为1~1.5个井筒容积），该技术实施目的：一是减少外来流体对地层的伤害；二是更易实现端部脱砂形成宽短导流裂缝；三是能实现多裂缝[1]，提高剖面动用程度。

2材料优选2.1支撑剂优选根据前期压降测试分析闭合压力为16.37MPa ，结合闭合压力与支撑剂导流能力和雁木西油田地层砂筛析结果（见表1）以及防砂用支撑剂选择基本方法（Sauicer 防砂粒径选择方法），优选20/40目石英砂为防砂支撑剂。

2.2液体优选根据地层物性特点，结合岩心伤害评价分析（见表2），同时满足端部脱砂要求，优选出防砂用液体为低粘度清洁压裂液（40~60mPa ·s ）或低聚物压裂液基液（40~60mPa ·s ）。

油井开采工艺离不开信息化、智能化、机械化技术的应用。

受机械使用寿命、生产时间的影响，可能会加剧套管破损现象，进而为防砂工艺技术提供了更多的难度。

由此可见，需解决油井开采技术中气井出砂、细粉砂井的问题，有利于避免油井出砂而造成的负面影响。

另外，需采用该工艺改善油井的渗透率，这对于提高油井工艺开采效率是有利的。

一、压裂防砂工艺技术原理1.工艺技术概况。

压裂防砂工艺技术是使用树脂涂层涂抹石英砂，使材料表面有一层保护膜，有利于提高油井的导流功能。

工艺进行中，需及时注入高性能的树脂砂，确保井口裂缝处或亏空段有支撑剂作用，能改善该部位的核心功能。

当支撑剂注入需要管控的裂缝部位时，需提高中央部位的温度参数，致使树脂层发生作用。

通过让保护层实现软化，引导其发生固化聚合反应，确保砂砾可以和保护层更紧实的粘合在一起，有利于防治井口出砂的现象，也能实践油层的改造作用。

通过该方式的优化，能提高油田井口的使用年限，且效果比之前更好。

2.压裂防砂工艺应用原理。

该工艺的出砂原理是基于拉伸、剪切、粘结的过程，实现压裂防砂的目标，也能防治孔隙坍塌的情况。

首先，剪切破坏会导致地层岩石的输送效率，需利用拖曳作用引导岩石颗粒落至指定区域，使指定区域能够在压裂防砂的作用中实现造缝控制，确保流入该区域的液体由单一的方向变成双线性。

其次，单一方向流向大多为径向流状，而此时石油会渗透至井底处，会导致井口、井底部分的压力不断提升，以此形成一个陡峭的压力带，当石油越靠近井壁时，压力也会随之提升。

导致这一情况的原因是由于压力的分布，使压力区域底部的和底边边缘的压差始终在一定范围内，也能控制压差在集中区域地带。

当低端压力不稳定时，可能会引发砂块性能不稳定，导致流体会呈现双线性流状态。

此时需使用这一情况改变压力梯度，控制其压力梯度会随着应力而发货所能改变，使油泄流至地层底部，增大了地底的阻力。

若产生较大部分的裂缝时，会提升井底原油的渗流面积，引发锈蚀情况，降低了流体对地层颗粒的冲击速度。

压裂封口防砂技术调研压裂气井在返排过程中和生产过程中，有两种情况可能导致出砂：裂缝还未完全闭合或裂缝中只部分填充了支撑剂，还留有部分流动的余地。

如果有部分支撑剂未能被裂缝壁夹住, 还自由地悬浮着。

液体的回流可能将这些支撑剂带回井筒。

如果液体还维持有足够的黏度，裂缝还未闭合时就开始返排，就可能出砂。

从压裂角度出砂分析：（1）煤层的杨氏模量较常规砂岩小，易形成较宽的水力裂缝，而煤层的闭合压力一般较低，这些特性造成煤层压后支撑剂回流严重（2）关井时间过短，未破胶的高粘度液体，易携支撑剂返排。

为了加速返排，通常采用液氮拌注增能压裂、泡沫压裂液作业，提高压后返排速度，但此类方法增加了流体动能，使得支撑剂容易返吐，一定程度上限制了返排速度的进一步提高。

同时破坏了压裂施工原有的人工裂缝的铺砂剖面。

针对上述问题对大粒径、纤维、覆膜砂尾追技术进行了调研。

1. 大粒径尾追压裂技术1.1 定义在一次压裂施工中按一定次序添加多种尺度的支撑剂, 分别利用不同尺度支撑剂的各自特性, 在裂缝端部或空间狭窄的区域添加小粒径支撑剂, 在缝口或造缝质量良好的区域添加大粒径支撑剂, 保障施工成功、防止支撑剂返吐、提高裂缝质量, 使裂缝导流能力达到最佳。

1.2 作用原理（借鉴压裂防砂原理）流体对颗粒的冲刷与携带能力主要取决于其流速，流速越大，对地层的冲刷作用越厉害，出砂就越严重。

大粒径支撑剂的支撑孔隙要高于小粒径支撑剂的支撑孔隙，使井筒附近流体流速降低，从而降低了对小颗粒的冲刷和携带作用，大大减轻出砂程度。

1.3 支撑剂分类1.4 施工难点由于一般采用低黏压裂液，沉砂剖面上的动态平衡高度较小，上边的流速快。

因此，常规尾追大粒径支撑剂的方法很难在近井筒处实现(见下图)。

此时应该采用变排量方法，降低沉砂高度，增大砂堤上的过流端呵高度，才能使后续加入的大粒径支撑剂按预期那样堆积在征井筒处。

2. 尾追纤维压裂防砂技术2.1 纤维压裂工艺定义将拌有纤维的携砂液注入裂缝后，通过纤维缠绕来包裹支撑剂颗粒，压裂施工结束而裂缝闭合时,裂缝中的支撑剂因承受侧限压力，颗粒间以接触的形式相互作用而达到力学平衡，从而达到防砂的工艺。

油井作业压裂酸化及防砂堵水技术探析随着石油勘探和开采的不断深入，油井作业压裂酸化及防砂堵水技术成为了提高油田产能和延长油井寿命的重要手段。

本文将对油井作业压裂酸化及防砂堵水技术进行深入探析，探讨其原理、方法以及应用效果。

一、油井作业压裂酸化技术1.1 压裂技术原理压裂技术是通过在油井井筒中注入高压液体，使岩石裂缝扩展，并在裂缝中压入固体颗粒，从而增加岩石渗透性，提高产能。

压裂液一般由水、沙、化学添加剂组成，通过高压泵将压裂液注入井下，形成岩石裂缝。

酸化技术是通过在油井中注入酸液，溶解岩石中的碳酸盐、硫化物和铁化合物，从而扩大孔隙和裂缝，提高油井产能。

酸化液一般由盐酸、硫酸等酸性物质组成，通过高压泵将酸化液注入井下，对井筒进行酸化处理。

1.3 应用效果压裂酸化技术在油井作业中应用广泛，可以明显改善井下渗流条件，提高油井产能。

压裂酸化技术也存在一定的风险，操作不当可能导致井下井身损坏、堵塞等问题，因此需要进行严格的操作和监测。

二、防砂堵水技术2.1 防砂原理油井开发过程中，常常会遇到油层中含有砂粒的情况，这些砂粒会随着油水一起被抽上来，给油井和管道系统带来损坏。

需要采取防止砂粒进入油井的措施，一般采用筛管、注浆、注树等技术。

油井产量过大或者油田地质条件较差时，容易出现堵水现象，即井口涌入大量水分。

堵水的方法一般有注水、起动水泵、深度水抽取等。

防砂堵水技术可以有效保护油井和管道系统，延长井下设备寿命，提高采油效率。

由于油田地质条件的多样性，防砂堵水技术需要结合具体情况进行应用，因此需要有经验丰富的工程师进行设计和施工。

三、压裂酸化及防砂堵水技术的发展趋势3.1 技术集成未来，压裂酸化及防砂堵水技术将朝着集成方向发展，即将压裂、酸化、防砂堵水等多种技术集成在一起，形成一套综合的油井作业技术。

3.2 自动化控制随着自动化技术的发展，未来的油井作业将更加注重自动化控制，实现对油井作业过程的实时监测和控制，提高作业的精准性和安全性。

731 概述对于中高渗透松散砂岩储层，非常规压裂技术结合机械防砂技术，实现了改善油井产量，稳定地层砂的特殊改造过程。

在施工过程中，通过压裂可以形成高导电性裂缝，可以提高地层的渗透性，从而消除地层污染，达到提高产量的目的，同时压裂也会缓解这方面的问题。

2 压裂充填防砂工艺该工艺的特点是高黏度，低温防砂工质，高低变排量结构，支撑带清洗和裂缝扩展，防止松散砂岩储层砂。

压裂充填防砂工艺被认为是完成中高渗透多孔砂岩油藏的首选。

压裂充填防砂工艺研究了松散砂岩储层的一套压裂和填充综合支护技术，指标达到或超过设计指标，可有效提高防砂效率和防砂期，保证防砂效果。

在压裂充填防砂工艺中研究的压裂回填管柱和工具具有单层或多层回填的优点。

同时，支撑工具具有基本功能，例如悬挂、隔离、填充、密封，反洗等。

可以进行填充和回收，填充后可以验证填充和二次填充的质量。

通过优化砾石与地层砂和网状节理的相容性，可以减少防砂砂井中砾石的回填，降低渗透率。

在现场施工中，可以实现爆破压力挤压试验和填充验证试验，并且可以计算高度和填充系数以实现裂纹扩展。

动态显示过程；为优化施工参数并进一步完成二次填砂和后效分析提供科学依据。

压裂防砂是一种结合水力压裂和井筒砾石充填的新型防砂技术。

通过压裂，形成短而宽的高渗透性裂缝，改变井眼附近的渗透模式。

通过砾石充填，建立了有效的防砂屏障，充分发挥了砾石层的压裂效果和防砂效果，达到了增产和防砂的目的。

压裂和防砂后的井产能预测是压裂防砂设计和经济性能预测的基础，根据防砂前的流入性能，通过压裂增产与砾石充填能力的比值计算总生产能量比，建立流入性能预测模型。

将压裂液注入防砂井中。

压裂后，连续注入管道，穿孔，套管和套管充满砾石。

由于压裂和填充操作的输出通常很高，井底附近的流体流速非常高，特别是在砾石充填中，砾石层和环形砾石层的流动阻力不小，砾石层将不可避免地影响生产力。

应严格控制裂缝砂井底部附近的结构。

压裂和防砂对生产率有2个影响：一是压裂引起的高导电率和刺激效应；其次，井筒砾石填料增加了流动阻力，导致产量下降。

压裂防砂技术的综合研究与应用摘要：在高升油田开采过程中发现，油井出砂具有很大的危害性，轻者可以影响油井的正常生产，重者可以使油井报废。

因此，在开采过程中必须采用有效的防砂措施。

目前对射孔井最常用防砂方法主要是化学固砂和管内井下砾石填充，虽然有比较好的防砂效果，但都有比较低的产量，严重制约了油井的生产，不能从根本上解决油井出砂的问题。

关键词：防砂出砂机理压裂压裂防砂1、油气井出砂的原因从岩石力学角度来说，油层出砂有两个机理:即剪切破坏和拉伸破坏机理。

除了上述两个机理外，还包括微粒运移出砂机理。

（1）剪切破坏机理由于井筒及射孔孔眼附近岩石所受周向应力及径向应力差过大，造成岩石剪切破坏，引起地层出砂。

（2）拉伸破坏机理开采时，在井筒周围应力梯度及流体的摩擦携带作用下，岩石承受拉伸应力.当此应力超过岩石的抗拉强度时，岩石发生拉伸破坏。

（3）微粒运移出砂机理在生产时，生产压差或产量过大，作用在地层颗粒上的拽曳力过大，地层微粒就会移动，进而导致井底周围地层渗透率降低，从而增大流体的拽曳力，并可能诱发固相颗粒的产出。

出砂的危害主要表现在以下几个方面：(1)减产或停止作业(2)地面和井下设备磨蚀(3)套管损坏、油井报废(4)生产时间的损失(5)油气井的经济和技术损失2、压裂防砂的原理压裂防砂的实质就是采用端部脱砂技术使携砂液在裂缝端部脱砂，然后膨胀与充填裂缝，形成短而宽的高导流能力渗流通道。

该技术是在一定缝长的前端形成砂堵，阻止裂缝延伸，获得较宽的裂缝和较高的砂浓度，达到提高导流能力的目的。

具有改造油层与防砂的双重作用，防砂有效期长、效果持久。

3、如何进行压裂填充砂3.1、填充砂种类的选择目前世界上控制支撑剂返排技术中最成熟、应用也最广泛的树脂涂敷砂封口技术。

树脂涂敷砂是在压裂砂颗粒表面涂敷一层薄而有一定韧性的树脂层，该涂层可以将原支撑剂改变为有一定面积的接触。

当该支撑剂进入裂缝后，由于温度影响，树脂层首先软化，然后在固化剂的作用下发生聚合反应而固化。