第六章 出砂机理及防砂

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1、6.1概述6.2出砂机理与预测6.3防砂方法与技术6.4防砂工具本章内容第六章出砂机理及防砂出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井底附近地层破坏，导致剥落的地层砂随地层流体进入井筒，而对油气井生产造成不利影响的现象。骨架砂地层砂可以分两种：填隙物6.1概述一、定义二、影响地层出砂因素，三大类：1、地质因素2、开采因素3、完井因素人为因素自然因素构造应力的影响颗粒胶结性质流体性质地层压降及生产压差对出砂的影响流速对出砂的影响含水上升或注水对出砂的影响地层伤害的影响射孔孔道填充物对出砂的影响射孔参数

2、对出砂的影响6.1概述1、砂粒可能在井内沉积并形成砂堵，产量降低；2、砂粒将磨损井内和地表设备，卡抽油泵进出口凡尔、活塞、衬套等；3、出砂严重的井还可能引起井壁坍塌而损坏套管和衬管、砂埋油层导致油气井停产，使采油的难度和成本都显著提高等等。4、污染环境，尤其是海洋油气田。6.1概述三、出砂的危害出砂地层根据地层砂胶结强度大小分成三种类型，每一类型有各自出砂特征。1.流砂地层指没有胶结的地层砂。流砂地层仅靠很小的流体附着力和周围环境圈闭的压实力来聚集。这种地层一旦开井投产便连续不断出砂，但产出液含砂量

3、相对稳定，基本是一常数。虽然累计出砂量不断增大，但套管周围不会出现地层空穴，只是地层越来越松。6.1概述四、出砂地层类型及出砂特征2.部分胶结地层含胶结物量少，胶结力弱，地层强度低。投产后地层砂会在炮眼附近剥落，逐渐发展成空穴，剥落的地层砂进入井筒极易添满井底，堵塞炮管。其产出液含砂量变化很大。6.1概述3、脆性砂地层也称易碎砂地层，较多胶结物，中等胶结强度砂岩。开始投产时出砂几天或几周，随后出砂量大减，几乎无砂产出，到一定可能重新出砂。因出砂过程中套管外部地层冲蚀空穴突然增大，过流面积成倍增长，地

4、层流体流速大幅下降，导致出砂量明显下降。当单位面积流体流速达到一定值时，又会出现地层砂大块坍塌，过流面积倍增而停止出砂，出现另一个周期。周而复始任其发展，洞穴将越来越大，最终形成灾难性地层坍塌，使套管变形而报废。6.1概述1、拉伸破坏机理6.2出砂机理与预测随内外压差增大，流体流向井内的流速也增大，对岩石的拖曳力增大，岩石承受拉伸力也增大，当该力超过岩石抗拉伸强度时，岩石就会遭受拉伸破坏。一、地层出砂机理2、剪切破坏上覆岩层压力由孔隙压力与骨架应力共同平衡。随开采进行，油藏压力逐渐降低，施加在岩石骨

5、架上的压力越来越大，当该力超过岩石的抗剪切应力，岩石就会被剪切破坏。6.2出砂机理与预测一、地层出砂机理地层中存在诸如粘土之类精细颗粒，会随产出液一起运移，造成井壁周围渗透率降低（地层损伤的一种），增加了流体的拖曳力，导致出砂。6.2出砂机理与预测3、精细颗粒的影响一、地层出砂机理二、油井出砂预测方法有以下三种：1、现场观测法2、经验分析法3、应力分析法岩心观察DST测试邻井状态岩石胶结物声波时差法地层孔隙度法组合模量法出砂指数法6.2出砂机理与预测1）裸眼井井筒附近应力分布（1）裸眼井井筒附近应力

6、分布的一般方法（2）考虑孔隙流体的压力效应地层中任一点应力分布2）射孔完成井出砂预测方法（1）沿最大水平主应力方向射孔时，求得孔眼周围地层的应力分布（2）沿最小水平主应力方向射孔时，求得孔眼周围地层的应力分布油井防砂方法有以下几种：1、机械防砂法2、化学防砂法3、焦化防砂法4、复合防砂法5、其他防砂法仅下机械防砂管柱的方法降低流速法一、防砂方法防砂管柱砾石充填的方法人工胶结地层法人工井壁法增大油层径向应力向地层挤入树脂砂浆液、乳化水泥、预涂层砾石、水带干灰砂等向地层通入热能，使原油在砂粒表面焦化，形

7、成具有胶结力的薄胶结层机械防砂法化学防砂法+增加射孔段长度、增加射孔密度；控制产量。裸眼产层膨胀式封隔器6.3防砂方法与技术1、机械防砂（1）滤砂器防砂原理二、各防砂方法防砂原理地层砂产出后，经过滤砂器才可到达地面，滤砂器具有高渗透性，但可以阻挡地层砂通过。A、绕丝筛管B、割缝衬管不锈钢绕丝筋板基板C、双层预充填砾石绕丝筛管防砂D、金属棉滤砂管防砂E、陶瓷滤砂管F、树脂石英砂滤砂管防砂6.3防砂方法与技术B、割缝衬管套管割线垂直于轴线的(L=20-50mm)平行于轴线的（L=50-300mm）C、双

8、层预充填砾石绕丝筛管防砂内外绕丝筛管砾石中心管D、金属棉滤砂管防砂带孔基管金属棉保护管二、各防砂方法防砂原理6.3防砂方法与技术二、各防砂方法防砂原理E、陶瓷滤砂管外管陶瓷管密封F、树脂石英砂滤砂管防砂滤砂管引鞋中心管G、多孔冶金粉末滤砂管由铁粉或铜粉烧结而成，然后用铜合金包覆金属粉末。6.3防砂方法与技术（2）筛管砾石充填防砂机理首先将筛管或割缝衬管下到出砂层段，用一定质量流体将一定粒度砾石携带到防砂段，充填在筛管与地层之间或筛管与套管之间，将地层砂挡在砾石层外，形