防砂技術概述2012年8月

目錄出砂類型出砂的危害出砂機理及影響因素防砂目的防砂方法管內礫石充填防砂工藝Baker公司單層礫石充填防砂基本概念巖石：由一種或幾種造巖礦物所組成具有一定結構構造的固體結合體巖石分類：按其成因可分為沉積巖、巖漿巖和變質巖三大類與油氣田關系密切的巖石主要是沉積巖，而沉積巖中又以砂巖、石灰巖、泥巖為主沉積巖是在地表常溫、常壓條件下由任何早先形成的巖石（巖漿巖、變質巖和先成的沉積巖）遭受風化剝蝕作用破壞的產物、有機物質、火山物質以及宇宙物質等，在原地或經外力搬運、沉積及成巖作用形成的巖石。99%以上的石油和天然氣都儲集在沉積巖中沉積巖以巖石的成因作為分類的主要劃分依據，以巖石的礦物成分作為分類的輔助依據，以巖石的結構構造特征作為次一級類型劃分的依據。以此分類依據可把沉積巖劃分為三大類：即碎屑巖類、泥質巖類、化學巖與生物化學巖類。基本概念碎屑巖主要包括各種砂巖、砂礫巖、礫巖、粉砂巖等碎屑沉積巖，是我國目前最重要的儲集層類型。碎屑巖的物質成分主要由顆粒、基質和膠結物三部分組成。砂巖：在碎屑巖中，粒度為2~0.05mm的碎屑物含量占50%以上，由膠結物膠結起來的巖石。砂分類：0.004～0.0625mm屬于粉砂；0.0625～0.125mm屬于極細砂；0.125～0.25屬于細砂；0.25～0.5mm屬于中砂；0.5～1mm屬于粗砂；1～2mm屬于極粗砂；泥巖：由泥巴及黏土固化而成的沉積巖。基本概念巖石中存在著未被固體物質充填的空間稱為巖石的孔隙，這種可供流體儲存的空間的特性稱為巖石的孔隙性。孔隙度：巖石中孔隙的體積與巖石總體積的百分比絕對孔隙度：巖石中全部孔隙的體積與巖石總體積之比有效孔隙度：巖石中相互連通的孔隙的體積與巖石總體積之比在一定壓差條件下，巖石允許流體通過的能力稱為巖石的滲透性。巖石孔隙喉道：巖石中連通不同類型儲集空間的狹窄通道。巖石孔隙喉道是流體流動的通道,是決定儲層儲滲性能的關鍵因素膠結類型：在碎屑巖中，膠結物或填隙物的分布狀況及其與碎屑顆粒的接觸關系基本概念膠結類型按照膠結物成分可分為：泥質膠結、鈣質膠結、硅質膠結、鐵質膠結…等，常見的是前三種。按接觸關系可分為四類基底式膠結是指基質或膠結物的含量較多，碎屑顆粒孤立地散布于膠結物與基質中，彼此不相接觸或很少接觸。孔隙式膠結是指碎屑顆粒緊密相連，膠結物填充在粒間孔隙中，膠結物含量少。接觸式膠結是指膠結物含量極少，碎屑顆粒互相接觸，膠結物僅存在于顆粒的接觸處，粒間孔隙內大部分地方無膠結物充填。溶蝕膠結是指膠結物溶蝕并交代碎屑的邊緣，使碎屑邊緣呈港灣狀。基本概念拖拽力：油氣流動時會產生拖拽砂粒運動的力生產壓差：在采油和生產過程中，地層壓力總大于井筒液柱壓力，地層壓力與井筒液柱靜壓力之差。層流：液體質點作有條不紊的運動，彼此不相混摻的形態紊流：液體質點作不規則運動、互相混摻、軌跡曲折混亂的形態基本概念套管射孔+優質篩管套管射孔+礫石充填出砂的類型出砂的類型1、游離砂的析出游離砂是地層巖石中含有的未能很好膠結的砂粒，在巖石孔隙中呈現游離狀態。其被采出的油氣流帶出巖石進入井筒，形成出砂。當近井筒的地層中的游離砂粒基本被帶出后，遠離井筒的巖石中的砂粒會被巖石孔隙所阻擋，不能出砂，井的出砂會逐漸停止。所以，只要加強排液，促使近井巖石中游離砂粒的排出即可，不必采取防砂措施。2、弱膠結砂巖層的出砂砂巖層的強度除了與組成砂巖的砂粒的強度有關外，還與砂粒之間的膠結強度有關。砂粒的強度不是取決于砂粒礦物的強度，而是取決于膠結物的膠結強度。常見砂巖膠結物，膠結強度最強的是硅質和鐵質膠結，其次是鈣質膠結，最弱的是泥質膠結。還有的砂巖儲層的膠結很弱，是靠油的黏度將砂粒粘結在一起的。出砂的類型2、弱膠結砂巖層的出砂疏松砂巖（弱膠結低強度砂巖）：當流體對砂粒的拖拽力超過砂粒之間的黏結強度時，砂粒就會隨流體移動，形成出砂。疏松砂巖出砂的特點：只要有流體的流動，就會出砂，出砂量隨流體流量的增加而增大，隨采液時間的延長而加劇。疏松砂巖出砂產生的影響：會使近井地帶成為一個大洞，引起巖層的垮塌，堵塞射孔孔道，擠毀套管，嚴重時會使井報廢（如同井噴后果）。3、砂巖骨架破碎出砂一些巖石膠結有一定強度，能承受一定范圍內的流體的沖擊和巖石壓力的變化，生產初期不出砂。但由于各種原因引起巖石承受壓力變化或巖石的膠結物強度變小，使巖石的膠結物被壓碎，砂粒失去膠結出砂。這種出砂具有不可逆性出砂的危害出砂的危害1、出砂引起降低油氣井產量或迫使油氣井停產A、出砂堵塞射孔孔道，橋堵井筒B、出砂造成油層砂埋、油管砂堵，停產修井C、出砂使地面管匯和儲油罐積砂，不得不進行沖洗清理工作，使生產周期變短，降低了油氣產量D、粉細砂現在還沒有有效的防砂措施，只能依靠控制產量的方法來抑制地層出砂，勢必較少油氣產量出砂的危害A、地層出砂會使地層形成空洞，隨著出砂量的增加，套管外地層空穴變大，導致突發性地層坍塌，對套管產生擠壓力，使套管被擠扁甚至被擠短、錯位，使井報廢B、地層出砂對油氣流沖擊防砂篩管，造成篩管穿孔C、地層出砂造成油氣相對密度增大，增加了電機正常運轉負荷，致使電機過熱而損壞。D、由于油、氣井產出的流體中含有主要成分是二氧化硅的地層砂，二氧化硅硬度高，是一種破壞性很強的磨蝕劑，使電泵葉輪、分離器受到極大的磨損，降低了其使用期限。2、出砂引起井下套管、防砂篩管和井下工具（泵、分離器等）損壞出砂的危害4、出砂造成環境污染出砂也會對環境造成污染。地層砂被帶到地面，會對環境造成污染，尤其是海洋油氣田更為環境保護法所制約，所以油氣井的防砂不僅是油氣開采本身的需要，也是環境保護的需要。同2（D）中所述，含砂油氣同樣會造成地面設備的強烈磨損，使地面管線磨損穿孔、地面閘門失靈、輸油泵葉輪嚴重磨蝕，增大維修費用并帶來危險。3、出砂引起地面設備、管線的損壞出砂機理及影響因素1、出砂機理地層應力超過地層強度就有可能出砂：（1）地層強度決定于膠結物的膠結力、流體的粘著力、地層顆粒之間的摩擦力以及地層顆粒本身的重力。（2）地層應力包括地層結構應力、上覆壓力、流體流動時對地層顆粒施加的推力，還有地層孔隙壓力和生產壓差形成的作用力。出砂機理及影響因素2、出砂的影響因素1）巖石強度低A、砂巖的強度主要取決于砂粒間膠結物的強度，而不取決于砂粒礦物的強度。B、砂巖按膠結物的強度分為膠結強度高的砂巖和膠結強度弱的疏松砂巖。C、疏松砂巖抗壓強度低，在低流速沖擊下，砂粒會脫離巖石母體，形成出砂。出砂機理及影響因素2）地層壓力的衰減A、巖石層在地下要承受上覆巖層的壓力，在此壓力下巖石被壓實，密度變大，孔隙縮小，巖石的體積變小。在壓實的過程中，孔隙不與外界連通，孔隙內的流體也要承受壓力，抵抗部分上覆巖層的壓力，使孔隙內的流體壓力升高，巖層成為異常高壓層。B、上覆壓力=巖石孔隙壓力（地層壓力）+砂粒之間的接觸應力C、在采油生產過程中，隨油流的采出，地層的自然壓力會逐漸下降。砂粒之間的接觸應力相應增強，當其超過巖石膠結物的強度極限時，膠結物被壓碎，巖石的骨架破裂，就有可能出砂。出砂機理及影響因素3）生產壓差或生產速度過大、地層流體粘度大A、生產壓差用來克服巖石孔隙的阻力，使流體從孔隙中流出。同一地層，生產壓差作用在地層巖石的孔隙壁上，最終作用在砂粒的表面上，這個力就是流體的黏滯阻力，它是指向井筒的，有攜帶砂粒向井筒中移動的趨勢。B、流體的黏滯阻力與流體的性質有關，如流體的黏度越高，流動越困難，在流動時對砂粒施加的拖拽力也就越大，因此稠油極易引起出砂。C、黏滯阻力還與流體的流動速度有關，速度越快，造成的拖拽力就越大。D、生產壓差增大，生產速度過大導致黏滯阻力增大，對砂粒施加的拖拽力增大，當超過膠結物膠結強度時，就會出砂。出砂機理及影響因素4）油氣井含水量的增大采油過程中，地層壓力下降，一般用注水來補充地層壓力的降低。但是在水相環境中沉積的砂巖，其膠結物多是親水的。用水驅替油后，水更易和膠結物親和。水浸泡泥質的膠結物后，膠結物中的黏土粉化，強度降低，或黏土吸水膨脹，從砂粒上脫離下來，使膠結強度降低，在流體的帶動下容易出砂。5）不適當的增產措施（酸化或壓裂）酸化或壓裂等增產措施降低了膠結物的強度，易引起出砂。6）操作管理措施不當（如壓力激動）。A、激動壓力：下油管（或鉆桿）過快，造成井底突然增大的壓力，其可能降低膠結強度，引起出砂。B、抽吸作用：起底帶大直徑工具的油管（或鉆桿）時，起管速度過快，容易引起井底壓力降低，產生抽吸作用，易引起疏松巖層的砂粒從地層中進入井筒，造成出砂。防砂目的防砂目的1）延長油井的生產壽命；2）保護地面生產設備；3）減少油井的維護費用；防砂方法無論那一種防砂方法，都應該有效地阻止地層的砂粒隨著流體流向井筒；一、防砂方法分類1）砂拱防砂；2）機械防砂；3）化學防砂；4）焦化防砂。防砂方法砂拱防砂

機械防砂降低流速

增大地層徑向應力防砂管柱

防砂管柱+充填增大射孔段長度，增加射孔密度

控制產量裸眼產出膨脹式封隔器樹脂膠結人工井壁其他化學法樹脂注入法，樹脂地下合成預涂層礫石樹脂砂漿水泥砂漿水袋干灰砂樹脂核桃殼乳化水泥焊接玻璃固砂氫氧化鈣固砂四氯化硅固砂水泥-碳酸鈣混合液固砂聚乙烯固砂氧化有機化合物固砂法化學防砂焦化防砂注熱空氣固砂

短期火燒油層固砂割縫襯管，繞絲篩管，雙層或多層篩管，膠結濾砂管篩管或襯管+礫石充填篩管或襯管+預涂層礫石或預涂層陶粒充填篩管或襯管+粒狀塑料或玻璃球、陶粒充填防砂方法防砂方法二、防砂方法概述1、砂拱防砂機理：砂拱防砂機理如同拱橋承載一樣，許多砂粒擋住地層砂隨液產出。防砂成敗的關鍵因素：砂拱的穩定性。要想保持砂拱的穩定性必須考慮兩個關鍵問題：一是降低并穩定地層流體產出速度；二是保持或提高井筒周圍地層的徑向應力。適用范圍：適合射孔后形成小孔徑和高孔密的炮眼。因地層流體的速度不穩定，特別是使用大排量抽油時，在炮眼里會造成十分嚴重的紊流，易使炮眼處砂拱坍塌，因此，其應用有限，不適用與海上油氣井。防砂方法2、機械防砂1）濾砂管防砂；

將濾砂管下入井內，濾砂管正對產層，濾砂管上部用封隔器封隔上部井段，迫使產層的流體經過濾砂管過濾，將砂擋在濾砂管外，流體流入井筒內。常用的是：

將濾砂管和封隔器聯成防砂管柱，用鉆桿送入產層，座封丟后后，封隔器將濾砂管永久性地固定于井下，然后在封隔器以上下入生產管柱(自噴或機采)。防砂方法濾砂管結構與用途序號濾砂管結構流通孔縫，mm用途1割縫襯管以油管或套管經割縫而成0.3～0.6直井、斜井、水平井、分支井當尾管。中粗粒砂地層2石英砂濾砂管由基管和石英砂固結的外砂管構成0.06～0.15直井防砂容易破碎，不宜用于海上生產井3單層/多層繞絲管由基管、縱向筋條、外層繞絲層構成0.15～0.75直井、斜井、水平井、分支井防砂。現在一般用于配合礫石充填防砂4雙層繞絲預充填礫石濾砂管由基管、縱向筋條、繞絲層樹脂膠結的礫石充填層外繞絲層構成繞絲縫：

0.15～0.75

礫石層：0.06～0.15單獨或配合礫石充填，使用直、斜、分支井。當代常用的濾砂管5雙層開孔/預充填礫石篩管由基管、筋條、繞絲層、樹脂膠結的礫石充填層、外層保護鋼管構成0.06～0.15單獨用于直斜、分支、水平井裸眼段防砂6金屬絲編織濾砂管由基管、粗金屬絲網層，細金屬絲網（多層）、螺紋管保護層構成0.01～0.190年代產品。可單獨用于任何井眼的油氣井防砂7不銹鋼碎粒燒結濾砂管由基管金屬碎粒（不銹鋼）燒結層構成0.01～0.0890年代產品。可單獨用于各類套管井眼防砂8金屬絲編織層+多層金屬碎粒燒結層濾砂管由基管、內金屬絲編織層、多層細網與金屬碎粒燒結層、外螺紋保護管構成0.01～0.0890年代產品。可單獨用于各類井眼的油氣井目前常用濾砂管如下圖所示防砂方法割縫管割縫管割縫管與繞絲管相比：優點：價格便宜缺點：1、割縫的流入面積受限制（且易于被堵塞）2、流體對割縫的腐蝕，在某種情況下，腐蝕使割縫增寬，以至于割縫襯管不能再擋砂防砂方法繞絲篩管繞絲篩管是由不銹鋼絲盤旋纏繞在一基管外襯套上制成。單層繞絲篩管1、耐腐蝕、工作壽命長；2、外窄內寬的篩縫具有一定的自潔作用，輕微的堵塞可被產出流體疏通3、連續繞絲形成連續縫隙，流通面積大，篩管內外幾乎沒有壓力降，其流通能力大大超過割縫篩管4、在制造工藝上，繞絲篩管還能最大限度地滿足縫隙尺寸的設計要求，最小縫隙可達0.1mm，任何工業礫石都能選配到合適的篩管縫隙尺寸繞絲篩管的優點：繞絲篩管使用了三角形（斷面）的不銹鋼絲，三角形的頂點朝里面，這樣就形成了一個梯形斷面的開口縫隙。梯形斷面的開口縫隙較少了縫隙被堵塞的趨勢。同時，極大地增大了流體流入面積防砂方法石英砂濾砂管防砂方法雙層繞絲預充填礫石篩管預充填礫石篩管防砂方法雙層開孔/預充填礫石篩管防砂方法金屬絲編織濾砂管防砂方法不銹鋼碎粒燒結濾砂管防砂方法2）礫石充填防砂

礫石充填防砂是目前最有效的防砂方法，它是在油氣井中下入濾砂管后，再進行濾砂管柱外(包括射孔炮眼和地層近井地帶)礫石充填，建立人工防砂屏障。礫石充填防砂有四種方法低密度充填法：用低粘度的攜砂液或鹽水，用低的攜砂比將礫石攜帶至防砂井段和防砂管柱外高密度充填法：用凝膠做攜砂液，并用高的攜砂比將礫石攜帶至防砂井段和防砂管柱外振動充填法：井下充填工具中帶有振動裝置，在礫石充填過程中引發濾砂管、盲管等擋砂管柱振動，迫使礫石趨向緊密堆積壓裂充填法：將產層用水力壓出裂縫后向裂縫擠入礫石，造成離井眼更遠的礫石充填，進一步降低近井帶的流動阻力和流速防砂方法3、化學防砂將化學原料注入地層，膠結地層砂或將化學膠結劑預先涂在固體顆粒表面，然后將其擠進套管外形成人工井壁以達到防砂的目的化學防砂優缺點：優點：對細粉砂地層的防砂效果優于機械防砂。因為目前機械防砂的最小孔隙只達到防0.01mm以上的砂粒，0.01mm以下的粉狀砂就只有依靠化學防砂方法。缺點：化學防砂的膠結劑進入地層，降低地層滲透率；膠結劑易老化，壽命不長；一般化學膠結劑價格昂貴，成本高；颙成功率低于機械防砂防砂方法主要防砂方法優缺點序號防砂方法優點缺點建議1控制生產壓差1）費用低1）無井下檢測出砂儀器，難以準確操作2）影響產量（3）砂拱穩定性差4）容易發生砂堵管柱一般不選用2濾砂管防砂1）施工成功率高

2）對井眼形狀適應性強

3）方法可靠，有效期較長

4）可用于多層完井

5）作業簡便，有補救方法

6）可進行酸化解堵（7）適用油氣井1）濾砂管易被砂堵，影響產能

2）濾砂管易受磨蝕

3礫石水充填防砂1）成功率高達95%以上

2）方式可靠，有效期10年以上3）作業相對簡單，費用中等

4）材料來源廣（5）適用油氣井1）不適用于細粉砂地層防砂

2）對異常高壓井不選用

3）一定程度上影響產能

4）多層防砂費用較高建議應用（海上）4礫石膠液充填防砂1）成功率高達95%以上

2）方式可靠，有效期10年以上

3）作業相對簡單，費用中等

4）材料來源廣

5）適用油氣井1）目前不太適用于水平井、分支井和多底井2）不適用于細粉砂巖

3）作業相對復雜

4）不適用于高溫高壓井

5）一定程度上影響產能建議應用（海上）5礫石振動充填（與水充填相近）防砂1）成功率高達95%以上（2）方式可靠，有效期10年以上（3）作業相對簡單，費用中等（4）材料來源廣（5）用油氣井（6）充填密實1）同礫石水充填

2）井下工具結構復雜，易出故障

6壓裂法礫石充填防砂1）井眼附近滲透性高，流動壓差低，防砂效果好（2）防砂可靠，有利于高產，有效期長3）適用于油氣井，特別適宜細粉砂疏松地層的氣井防砂1）目前不適用于水平井，分支井，多井底2）動用設備多，作業相對復雜

3）施工時間長（4）不適用于高溫高壓井5)費用高適用于油氣井，特別是疏松砂巖、粉細砂巖氣層防砂7化學防砂

目前水平下不適宜海上適用

管內礫石充填防砂工藝油氣層射孔后，將礫石充填在射孔炮眼內，篩管/套管、盲管/套管環形空間的一種機械防砂方法。管內礫石充填防砂1、礫石的選擇砂樣收集方法1）鉆井過程中用橡膠取心筒取心，該方法最能真是反映地層砂的情況2）若無完整的巖心可采用井壁取心，該方法因井壁取心工具打入地層使部分地層砂破碎，使砂樣的細砂含量增加導致砂樣粒度分析正確性受到影響，但仍具有相當好的參考價值3）若前兩者樣都不可得，只能采集隨流體產出的砂子或井底撈砂得到的地層砂樣，但是產出砂偏細撈出砂偏粗，這兩者砂樣只有一定的參考價值假如得不到砂樣，我們可以借鑒相同區域其它井在防砂時所使用的礫石尺寸和經驗。若該地區也沒有其它井進行過礫石充填作業，那么，最好的辦法就是使用最小尺寸的礫石。管內礫石充填防砂工藝地層砂粒度中值d50把篩目號與對應的地層砂樣累積質量百分比描繪到半對數紙上，得到一條S形曲線。在此曲線上找出累積質量百分比為50％這點上所對應的篩目尺寸，即為地層砂粒度尺寸，定義為該砂樣粒度中值d50注意：有時候，所獲得的砂樣是取自相同層段的幾個不同的部位，在這種情況下，必須對每個不同部位樣品作出“S”形曲線。通常這些“S”形曲線都繪制在同一張圖表下，而且每個“S”形曲線都應標出50％點處的粒度值。為了計算出合適的礫石尺寸，不能取它們在50％點處的平均值，只能以在50％點處粒度值最小的那根“S”形曲線為標準，來選擇礫石尺寸。地層的均勻系數從“S”形曲線上，可得到兩個很有意義的點，即40％和90％(d40和d90)點處的值。這兩個點的比值(d40／d90)定義為地層砂不均度系數C。C<3地層砂均勻C>5地層砂不均勻C>10地層砂很不均勻管內礫石充填防砂工藝防砂礫石的選擇經過大量實驗證明，索西埃(Saucier)方法是目前防砂礫石選擇應用最普遍的經驗方法，其計算公式：D50=（5～6）d50，即選用的工業礫石的粒度中值為防砂井地層砂粒度中值的5～6倍。工業礫石參數表標準篩目顆粒直徑，in顆粒直徑，mm粒度中值D50，in粒度中值D50，mm滲透率，x10-3μm2孔隙度，%3～40.265～0.1876.73～4.750.2265.748100-4～60.187～0.1324.75～3.350.1604.063700-6～80.132～0.0.0943.35～2.390.1132.871900-6～100.132～0.0793.35～2.010.1062.68--8～100.094～0.0792.39～2.010.0862.191150-8～120.094～0.0662.39～1.680.0802.031745①36①10～140.079～0.0562.01～1.420.0681.71800-10～160.079～0.0472.01～1.190.0631.6--10～200.079～0.0332.01～0.840.0561.423253210～300.079～0.0232.01～0.580.0511.301913316～300.047～0.0231.19～0.580.0350.89

20～400.033～0.0170.84～0.420.0250.641213530～400.023～0.0170.58～0.420.0200.50110

40～500.017～0.0120.42～0.300.0140.3666

40～600.017～0.0100.42～0.250.0130.33453250～600.012～0.0100.30～0.250.0110.2843

60～700.010～0.0080.25～0.210.0090.2331

①為棱角礫石管內礫石充填防砂工藝防砂礫石厚度選擇在實際礫石充填中，礫石厚度應在76.2mm（3in）以上。對于裸眼篩管礫石充填井來說，篩管與地層之間的半徑上應有76.2mm（3in）的空間。對于套管井進行礫石充填時，由于礫石可進入炮眼，若使用20/40目或更小的礫石，篩管/套管環空間隙尺寸為19mm（3/4in)～25.4mm(1in)就可以。防砂礫石用量計算防砂礫石用量由礫石充填系數來確定，其設計用量為理論用量加附加量。根據套管內徑、篩管外徑、篩管長度、盲管外徑、盲管長度及射孔段長度，來計算每口井每一層防砂使用礫石的用量。

V總＝Vl+V2+V3十V附V1=л(D2-d12）·L1/4V2=л(D2-d22）·L2/4V3=f·h式中V總--總填充砂，m3D--套管內徑，md1--盲管外徑，m

d2--篩管外徑，mL1--盲管長度，mL2--篩管長度，mh--射孔段長度，mf--充填系數，新井取0.028m3/m，老井取0.047

m3/m；V附----附加量，m3（在情況不明的地方，第一次充填作業時，其附加量至少為理論設計的100%）管內礫石充填防砂工藝攜砂液要求與分類攜砂液分為四類：A、低粘度攜砂液：攜砂液要求：清潔：液體中含有的固相顆粒尺寸與數量應減小到一定程度，使得這些固相顆粒隨著液體進入地層時不會堵塞地層孔隙配伍性：入井液體進入地層后不與地層液、地層礦物發生化學反應生產新的沉淀物堵塞地層孔隙B、高粘度攜砂液C、中粘度攜砂液D、泡沫攜砂液管內礫石充填防砂工藝攜砂液性能、優點及適用范圍攜砂液類型性能優點缺點適用范圍備注粘度mPa·s攜砂能力kg/m3排量m3/min低粘度

50～1000.47～0.981、充填密實；2、充填砂面沉降少；3、工藝相對簡單；4、作業時間短；5、經濟；6、不污染地層1、用液量大；2、因泵量較大，礫/砂易互混；

3、因泵量較大，礫石易破碎1、低密度常規充填作業2、振動充填作業

3、適用于長井段充填和裸眼井充填

4、適用于高斜井、低滲透地層5、適用于高粘油地層海水（鹽水）50～100200～4000.3～0.6稠化鹵水（鹽水）高粘度500～7001000～18000.08～0.31、用液量少2、礫石受高粘液保護破碎少

3、礫/砂不易互混4、容易充填套管以外地區1、工藝相對復雜2、作業時間長3、礫石充填砂面沉降大4、稠化劑的殘渣對地層有傷害

5、井底破膠粘度難以控制1、主要用在高密度擠壓充填作業中

2、適用于流砂地層

中粘度300～400400～5000.15～0.31、攜砂能力較低粘度攜砂液強，可以用于循環充填或高壓擠壓充填2、經濟3、充填砂面沉降小

1、適用于高斜度井礫石充填2、可用于裸眼井

泡沫

1、含液少，不存在低壓漏失問題2、充填砂面沉降少3、對地層污染小1、工藝相對復雜1、適用于低壓漏失井、高斜井2、適用于低滲透地層、高粘油地層

管內礫石充填防砂工藝防砂工具的選擇1、繞絲篩管和割縫管的選擇在選擇繞絲篩管或割縫襯管時，應考慮防砂井的具體條件和綜合經濟效果。如果井液腐蝕性弱，地層砂較粗，產能又偏低的地層可以適當選擇割縫襯管；反之，應選用繞絲篩管。井段超過30m的產層，海上油、氣天宜考慮使用繞絲篩管。此外，針對特殊油、氣井的條件，還可以選用特殊的材質和設計的機械結構來制造繞絲篩管。2、繞絲篩管和割縫襯管縫隙大小的選擇篩縫尺寸原則上應能滿足擋住最小充填礫石的要求，具體計算應等于最小充填礫石尺寸的1\2～2/3。舉例：20/40目礫石尺寸為0.495～0.84mm，它的最小尺寸為0.495mm。則篩管縫隙尺寸應在下列兩個數值之間：0.495×1/2=0.248mm0.495×2/3=0.330mm

取圓整值為0.3mm。管內礫石充填防砂工藝3、繞絲篩管長度的選擇生產篩管的設計長度應超過產層射孔段上、下界各1.0～1.5m；裸眼完井的篩管長度應超過擴眼產層上、下界各1m以上。以確保篩管對準產層，獲得篩管的最大利用率，有利于提高產量。通常篩管的公稱長度有9m、6m、3m（30ft、20ft、10ft）數種

礫石與篩縫尺寸對應配合表礫石尺寸篩縫尺寸目mminmm40～600.419～0.2490.0060.1520～400.838～0.4190.0120.3016～301.190～0.5840.0140.3510～202.010～0.8380.200.5010～162.010～1.1900.200.508～122.390～1.6800.0300.80管內礫石充填防砂工藝4、繞絲篩管直徑的選擇設計篩管直徑的原則是既要盡可能增加過流面積，又要在套管與篩管之間留出足夠的環形空間以保證充填層有足夠的厚度，使之具有良好的擋砂能力和穩定性。充填層太薄不利于防砂，地層流體很容易沖開單薄的礫石層直接沖刺篩管，致使篩管破壞，防砂失敗。篩管直徑過大容易在窄小處形成砂拱，使充填率下降，造成防砂失敗。對于裸眼礫石充填完井，篩管外徑應等于或小于裸眼井徑減去100mm，也就是說礫石充填環形空間的徑向厚度不小于50mm。套管內礫石充填的篩管外徑應等于或小于套管內徑減去50mm，即礫石充填環形空間的徑向厚度不小于19mm。裸眼和套管內礫石充填完井各種井徑與篩管直徑配合原則上應符合礫石尺寸越大，充填厚度也相應加大的規律。管內礫石充填防砂工藝5、盲管直徑和長度的選擇盲管是一般油管或套管，位于生產篩管與信號篩管之間或生產篩管與充填工具之間。盲管的作用是在它與井筒的環形空間里儲備充填礫石。施工結束后，充填礫石會發生密實性沉降，也有可能通過炮眼進入地層，這就會使礫石充填的高度下降。這些儲備礫石起到補充的作用，以防止生產篩管裸露而使防砂失效。儲備的礫石在環形空間中還起到了阻止地層流體沿著環形空間向上運動的作用。盲管的內、外徑與繞絲篩管的中心管內、外徑可以不相同。其長度應根據充填方法不同有所差別。通常，低密度循環充填的盲管為20～30m，特殊情況下，也可不下人盲管，而在下部延伸管／套管環空儲備礫石。高密度擠壓充填的盲管長度至少應等于20m(60ft)，裸眼完井的盲管段不應設計在套管里，因為與裸眼井段相比，盲管與套管環形空間儲存的礫石量相對較少，所以應在產層以上蓋層中適當加長擴充段，以容納較多的儲備礫石。管內礫石充填防砂工藝6、信號篩管信號篩管的作用是向地面施工人員提供井下充填情況的信號。如上部信號篩管的作用是充填礫石堆積到生產篩管頂部后，地面充填壓力可相對穩定，直到礫石把盲管段環形空間全部填滿達到信號篩管后，壓力又開始上升，且上升速度較快，當信號篩管全部被礫石埋死后，壓力劇增，表明井筒內礫石儲備量已達到設計要求，充填停止，可以轉入下一個工序。下部信號篩管的作用是強迫高密度砂漿向井底運動，攜砂液不能在篩管上部進入篩管，避免礫石堆積在產層上部井筒中形成砂拱堵塞環形空間，造成下部充填不實，而導致充填失敗。當礫石砂漿到達底部，礫石把下部信號篩管埋住，地面施工壓力就會明顯上升，操作人員便可轉入下道工序，使工具進入擠注狀態。擠注過早會把大量完井液擠入地層造成地層傷害；擠注太晚，攜砂液無法進入已經被礫石擋住的炮眼。使用下部信號篩管，可以提供準確的開始擠注時間。信號篩管的縫隙和直徑尺寸與生產篩管相同，長度一般為1～2m。由于技術的發展，目前低密度水充填防砂不必采用信號篩管。管內礫石充填防砂工藝7、沖洗管沖洗管用于延長旁通工具的回流端口，其選擇原則是：沖洗管外徑與篩管內徑的最佳比值為0.8.比值越大，沖洗管與篩管的環空越小，回流慢，壓差大，礫石難沉淀，充填困難；比值越小，環空越大，回流過快，容易形成砂橋，影響充填效果。沖洗管最后一根下端口應是斜面，以增大端口流通面，沖洗管柱下端面應距離篩管底部約1m。8、沖洗管插入密封段沖洗管插入密封段用來封隔上、下二層的防砂地層，以阻止在礫石充填全過程中完井液漏失進入非作業層，確保作業層的循環流程暢通。9、扶正器使用扶正器可使防砂管柱在井內處于井筒中心位置，以便礫石均勻地充填到篩管四周，形成良好的擋砂屏障。如果不使用扶正器或使用數量不夠，防砂管柱就可能偏向一邊，使這一邊充填礫石減少，甚至完全得不到礫石，地層流體從炮眼里出來就會直接沖蝕篩管而造成穿孔，導致防砂過早失敗。Baker公司單層礫石充填防砂

目前渤海常用的和最有效的防砂方法是：管內礫石充填防砂（BAKER公司）。它是在油井生產層段的套管上射孔后，將礫石充填在射孔炮眼內及篩管/套管、盲管/套管環形空間的一種機械防砂方法(BAKER公司”Mini-Beta”防砂系統）。單層防砂則是其中的一種。一、簡述Baker公司單層礫石充填防砂根據射孔數據及盲管磅級確定所需要的各封隔器及篩盲管的數量,規格對所需的打砂器材的準備和檢查(打砂泵,動力源,混砂罐,沉砂池,方井口,水柜)準備所需要的便扣及手工具仔細測量所有下井工具的內外徑仔細分析方井口實現正，反循環的可行性和便捷性二準備工作Baker公司單層礫石充填防砂三、管柱結構1、防砂工具外管柱Baker公司單層礫石充填防砂2、防砂工具內管柱封隔器充填滑套總成剪切接頭沖管篩管插入錨定密封橋塞密封筒底部延伸筒滑套開、關工具單流閥密封圈旁通短節中心管反循環孔頂部磨銑延伸筒Baker公司單層礫石充填防砂Baker公司單層礫石充填防砂1配管原則：

A篩管覆蓋油層段3ft-5ft

橋塞座封在射孔段一下5ft-8ft

頂部封隔器座封在射孔段以下3ft-5ft(當隔離封隔器用)

頂部封隔器下配盲管20米左右(最上油層)B底部隔離密封的反循環孔在snap-latch以下的2ft四、單層防砂工藝Baker公司單層礫石充填防砂2、下入并座封沉砂封隔器井斜小--電纜座封,

井斜大--鉆桿座封,Baker公司單層礫石充填防砂3、下防砂管柱準備合適尺寸的篩管架、篩管、盲管和沖管提升短節，并按下列順序連接、下入防砂管柱定位密封總成（SNAPLATCH）篩管（下入時防止磕碰）盲管內層管柱：沖管（注意打牢安全卡瓦）頂部封隔器。Baker公司單層礫石充填防砂4、下鉆，插入錨定密封

下鉆時，嚴禁猛提猛放，控制下鉆速度；到位前（1柱）測上提、下放懸重并記錄。下壓2T，試插入，并在管柱上作標記，再上提管柱，如果上提負荷超過正常上提懸重4-5噸，則證明管柱已插入到位。Baker公司單層礫石充填防砂5、座封頂部封隔器

插入錨定密封后，上提至中和位置，做好安全卡瓦；投1-7/16“座封球。連接好地面管線，試壓，按如下步驟座封：鉆桿打壓500psiX5min，穩壓2min；

1300psiX5min，放壓至O；

1800psiX5min，放壓至O；

2500psiX5min，放壓至O；Baker公司單層礫石充填防砂6、驗封驗卡瓦:上提超過正常上提10T，下壓4T，驗封；驗膠皮:關BOP，環空打壓2000psiX10min,壓力不降，合格。7、服務工具脫手正轉15圈，上提，服務工具脫手8、剪切球座

上提管柱2-3米左右，鉆桿打壓3600-4000psi，剪切球座。Baker公司單層礫石充填防砂

正循環

第一種方法:下入位置，上提2ft，做正循環測試選擇最佳打砂位置第二種方法:先找反循環位置,在向上丈量7ft

反循環

環空打壓,上提管柱至壓力開始下降.1確定正、反循環位置五打砂環節

2循環測試及參數選擇在正循環位置(打砂位置)泵入bbl鉆桿壓力psi環空返出bbl環空壓力psi11000.55022001.352033501.95304