十二防砂防蜡及堵水(修改).docVIP

第十二章 防砂、防蜡及堵水 §12—1 防砂与清砂 一、油井出砂的原因 造成油井出砂的主要原因有内因——砂岩油层地质条件；外因——开采条件造成。 （一）内因——砂岩油层地质条件 1．油层岩石的地应力分布状态 油层岩石处在一个复杂的地应力场中，由于构造地质运动和人为因素，造成目的层中应力场的不均衡分布，破坏岩石结构而出砂。 2．油层岩石的胶结状态 胶结强度主要取决于胶结物的种类、数量和胶结方式。 （1）胶结物的种类和数量 胶结物主要有粘土、碳酸盐和硅质、铁质三种，以硅质和铁质胶结物的胶结强度最大，碳酸盐胶结物的胶结强度次之，粘土胶结物的胶结强度最差。 对于同一类型的胶结物，其数量越多，胶结强度越大，反之则小。 （2）胶结方式：胶结物在岩石孔隙中的分布状态及其与岩石颗粒的接触关系称为胶结方式。随着岩石的胶结方式不同，岩石的胶结强度也不同，如图11－1所示。 1）基底胶结；2）接触交接；3）孔隙交接 出砂情况： 孔隙交接接触交接基底胶结 3．渗透率的影响 孔隙度越大，渗透率也越高，岩石的强度就越低，油层出砂就越严重。 4．地层流体的物性 原油粘度增大，携砂能力越强，易引起出砂。因此，尽可能在高与饱和压力下开采。 （二）外因——开采条件 1．固井质量差 2．射孔密度太大 3．油井工作制度不合理 4．油井含水上升 5．措施不当引起出砂 二、防砂方法 （一）制定合理的开采措施 （二）采取合理的防砂工艺方法 1．机械防砂： 机械防砂可分两类： 第一类：下入防砂管柱挡砂，如割缝衬管、绕丝筛管、各类地面预制成型的滤砂器。 第二类：下入防砂管柱加充填物，如砾石、果壳、核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。 1) 砾石充填防砂： 砾石充填防砂机理（讲解）：重要参数：工业砾石D50、地层砂d50。在防砂中最重要的设计考虑因素是合理选择与产出地层砂颗粒大小相对应的衬管割缝开口或砾石孔隙间隙的大小，目的是既要形成砂桥阻止地层出砂，又要具备液体渗流能力。如图8－3所示。 这条曲线就是油、气井砾石充填防砂机理曲线。根据索西尔这一研究结果，所用充填的砾石粒度中值应为5－6倍于地层砂的粒度中值，即： D50=(5-6)d50　　　 　（8－1） 式中：D50——工业砾石的粒度中值，mm； 　　　 d50——地层砂的粒度中值，mm。 从曲线可以看出，D50/d50＜6时防砂都有效，其所以采用D50=(5-6)d50，而不采用1－4倍是因为较大的砾石有较高的渗透性，而且在作业中不易堵塞筛管缝隙，有利于施工。 粒度中值d50：图8－4是地层砂筛析曲线，取得砂样后，在实验室进行筛析，将筛目号与对应的累积质量百分比描绘到半对数纸上，得到一条被称为筛析曲线的S形曲线。在曲线上找出累积质量百分比为50%这一点所对应的筛目尺寸，即地层砂粒度尺寸，定义为该砂样的粒度中值d50。 2)绕丝筛管防砂： 它由筛套和带孔中心管组成，见图8－5。国内选用不锈钢丝为原料，轧制成一定尺寸，截面为梯形的绕丝和纵筋。在将绕丝缠绕在纵筋上时，使用接触电阻焊接的方法将每一个交叉接触点焊接在一起，制成具有一定整体强度的筛套。然后再将带孔中心管穿入筛套，把筛套两端接箍焊在中心管上。 割缝衬管：它是直接使用锯片铣刀在铣床上铣削套管壁制成的，见图8－6。 3)砾石充填防砂 常用的砾石充填方式有两种，即用于裸眼完井的裸眼砾石充填和用于射孔完井的套管内砾石充填(图8－7)。 砾石充填工艺可分为反循环和正循环两种充填方法。 图8-7 砾石充填防砂示意图 （a）裸眼内砾石充填；（b）套管内砾石充填 油管；2—水泥环；3—套管；4—封隔器；5—衬管；6—砾石；7—射孔孔眼 （1）反循环砾石充填工艺。将带有绕丝筛管的防砂管柱下到设计深度后，砾石砂浆从油井环形空间泵入，砾石在井底筛管与套管之间的环形空间中逐渐堆积，形成阻挡地层出砂的砾石充填屏障。见图8－8。 （2）正循环砾石填充工艺。正循环砾石充填有下充法充填和转换法充填两种工艺。 正循环下冲法砾石填充：先把砾石投入防砂井筒，再下入带有下冲喷头的防砂管柱。从油管柱内泵入工作液，砾石受冲泛起悬浮在井筒中，管柱得以逐渐下放，见图8－9，尔后沉降在绕丝筛管周围形成挡砂屏障。 正循环转换砾石充填：是利用井下转换填充工具来完成的，见图8－10。 2．化学防砂：用一种胶凝（结）性化学剂或多种胶凝（结）性化学物质挤入目的层段，胶结其中的散砂颗粒或者在近井地带形成“人工井壁”，阻止砂粒流出地层，以达到防砂的目的。 1）水泥砂浆人工井壁：水泥砂浆人工井壁