油井出砂机理及防砂.ppt

概述 出砂机理与预测 防砂方法与技术 防砂工具 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。 构造应力的影响 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 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。 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。 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。 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。 1、拉伸破坏机理 2、剪切破坏 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。 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 1）裸眼井井筒附近应力分布 （1）裸眼井井筒附近应力分布的一般方法 （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 1、机械防砂 （1）滤砂器防砂原理 （2）筛管砾石充填防砂机理 （1）人工胶结固砂方法 ① 酚醛树脂胶结砂层 ② 酚醛溶液地下合成防砂 （2）人工井壁防砂法 ①预涂层砾石人工井壁 ②水泥砂浆人工井壁 ③树脂核桃壳人工井壁 ④树脂砂浆人工井壁 （1）物理方法固砂 原油中重质部分尤其沥青，在低温下可凝固成半固态物质， 不再溶于原油，可以将疏松砂岩胶结在一起，形成具有一 定渗透性的挡砂屏障。 （2）低温氧化固砂 低温氧化：指氧气和烃类物质在300度以下条件中化学反应。 低温氧化固砂：利用原油和氧气在低温下反应，使原油中的沥青质析出，把地层胶结在一起。 （3）沥青石油固砂 （1）常规机械-化学复合防砂法 （2）高渗压裂充填防砂 机械防砂管柱结构 1、防砂方法选择原则 2、防砂方法优选基本思路 3、影响防砂效果因素 （11）砾石尺寸选择不当 （12）砾石破碎影响 考伯里：砾石尺寸为地层砂d1013倍。 卡玻夫：砾石尺寸为地层砂d505-10倍，地层砂细时效果较好。 ， Saucier：地层砂d504-8倍（通常为5-6）。 壳牌公司 Schwartz：根据地层砂筛析曲线选择砾石尺寸 较大尺寸砾石，虽渗透率较大，但地层砂易侵入砾石层，反而降低渗透率，形成较大压降，降低产能。一般选尺寸较小砾石，最好选允许范围底限，减少砂侵。 砾石输送和泵送过程颠簸振动，泵入时活塞挤压和流体冲蚀，可产生破碎。 重新筛选，适当控制泵送流速，但流速过低会砾石沉淀堵塞。 高产井高速携砂液对砾石层产生冲蚀，产生粉碎细砂，堵塞充填层，降低产量 半对数筛析曲线上累积重量10％的砂粒直径 防砂方法与技术 四、影响防砂效果因素 * * 本章内容 出砂机理及防砂 骨架砂 地层砂可以分两种： 填隙物 概述 一