常用防砂工艺简介

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1、常用防砂工艺简介清河采油厂工艺研究所2006年8月一、油气井出砂的危害1、减产或停产作业2、地面和井下设备磨蚀3、套管损坏、油井报废地层砂分类骨架砂：一般为大颗粒地砂砾，主要成分为石英和长石等填隙物：是环绕在骨架砂周围的微细颗粒，主要成分为粘土矿物和微粒。二、出砂机理出砂机理套管水泥环地层炮眼压碎区岩石重塑区塑性损害区（组构改变联结破坏）应力改变（组构受损较少）CB2B1A炮眼周围地层受损情况压碎区岩石重塑区塑性损害区应力改变出砂机理剪切破坏机理拉伸破坏机理微粒运移与压力有关与流速有关三、油井出砂的原因影响

2、地层出砂的因素：地质因素开采因素完井因素由地层和油藏性质决定生产条件改变构造应力地质因素在疏松砂岩地层中只要完成钻井，则在井壁附近总是存在一个塑性变形地带，塑性带的稳定条件是：σ1-ρ0=2S0tanβ（1）β=α/2+π/4（2）构造应力由于在断层附近或构造部位，原构造应力很大，已经局部破坏了原有的内部骨架（已产生局部天然节理和微裂隙），故岩石固有剪切强度更低。换言之，这些部位是地层强度最弱的部位，也是最易出砂的部位和出砂最严重的地区。断层附近或构造顶部区域是出砂最剧烈的区域，而远离断层和构造低部区域出砂

3、程度相对缓和，在胜利、中原及其他油田发现相似的规律。因此，在防砂治砂过程中，对这个区域要加倍重视，采用全面合理的防范措施。颗粒胶结性质地质因素颗粒胶结程度是影响出砂的主要因素，胶结性能是否良好又和地层埋深，胶结物种类、数量和胶结方式、颗粒尺寸形状密切相关。表示胶结程度的物理量是地层岩石强度。一般的说：地层埋藏越深，压实作用越强，地层岩石强度越高，反之亦然，这就是浅层第三系油气藏易出砂的原因之一。颗粒胶结性质钙质胶结为主的砂岩较致密，地层强度高；而以泥质胶结的砂岩较疏松，强度较低（此外泥质胶结物性能不稳定，易

4、受外界条件干扰而破坏胶结）。胶结方式中以孔隙式胶结性能最好，其它如孔隙—接触式、接触式的胶结强度较低。颗粒的大小、形状及分选性也影响胶结强度，细的分选差而带有菱角的颗粒其胶结较好，反之粗颗粒分选好的圆颗粒则表现为弱胶结。颗粒胶结性质从岩石力学角度分析，地层的胶结性质直接影响了岩石颗粒固有的剪切强度，低的地层强度是造成地层出砂的主要内在因素。高岭石在地层的构造中多以自由状态存在，易于运移，是地层中自由颗粒的主要组成成分，因此，地层的这一特点应在认识出砂规律和进行防砂中高度重视。流体性质地质因素岩石的固结力还包

5、括地层流体与颗粒之间的毛细管作用力。若含油饱和度越高，则胶结较好；若含油饱和度低，则胶结程度下降。当然原油粘度也对胶结强度产生影响，稠油的毛细管作用力小于稀油。毛细管作用力大小还受颗粒表面润湿性的影响。强亲水，则易与水牢固结合，内聚力就增加。原油性质较差，在生产中，施加在岩石颗粒表面上的拖曳力大，易造成出砂。地层压降及生产压差开采因素压降过大使岩石颗粒的负荷加大，造成岩石的剪切破坏，导致地层大量出砂；当油藏压力低于原油饱和压力后，将出现层内脱气，形成油气两相流，使地层对油相的相渗透率显著下降。此时，脱气还使

6、原油粘度提高，两方面综合作用便增加了油流阻力（严重时会产生气顶），欲保持产量不变，必须提高生产压差，导致出砂情况更加恶化；油层压力的下降总是伴随边、底水（或注入水）的侵入，从而在层内出现油（气）、水多相流，同样使油相渗透率急剧下降，不得不放大生产压差来维持产量，势必产生出砂加剧的后果。流速开采因素对于疏松砂岩易出砂的地层，常常存在速敏问题，当油层内流体流速低于临界流速时，尽管也会生产微粒的运移，但它们会在弹孔入口处自然形成“砂拱”，可以进一步阻止出砂。但是随流速的增加，砂拱尺寸不断增大，稳定程度降低（砂拱越

7、小越稳定），当流体流速等于临界流速时，砂拱平衡完全被破坏，无法再形成新的砂拱，砂粒可以自由流入井筒，开始出砂。如流速进一步增加，其带来的后果只能是加剧出砂。根据实验研究，在一定流速范围内，出砂量随流速线性增加。含水上升及注入水开采因素含水上升使地层颗粒间原始的毛细管力下降，导致地层强度降低；由于胶结物被水溶解，特别是一些粘土矿物，如蒙脱石等，遇水膨胀、分散，大大降低了地层的强度；注水对地层的冲刷作用会导致地层强度降低。地层伤害开采因素主要伤害类型包括：弹孔及地层孔喉堵塞（固相颗粒堵塞）粘土伤害（粘土膨胀、分

8、散和运移）产生二次沉淀和原油乳化伤害其他因素开采因素原油的粘度变化岩石表面润湿性变化油层激动蒸汽吞吐开采开采因素蒸汽开采对岩石破坏作用主要表现在以下几方面：蒸汽的冲刷作用对岩石产生了巨大的、持续的拉伸破坏。气体有着高的线流速度，对岩石颗粒的拉伸破坏作用高于液体。注蒸汽时的高压差对岩石破坏造成了剪切破坏，使岩石发生形变，这种破坏范围应局限在井周围。蒸汽对岩石颗粒产生溶蚀作用，降低了岩石的胶结强度。蒸汽中的水溶解了岩