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1、稠油油井防砂工艺技术研究 摘要孤岛油田属于胶结疏松的砂岩油藏，随生产压差增大容易出砂。本文对影响出砂 进行了分析，研究了剪切、拉伸对砂岩的破坏机理，总结了出砂预测方法，进而对防 砂方法和相应的配套工艺技术进行了筛选和改进。 对于稠油热采井，由于地层疏松以及高温高压蒸汽的注入和高强度的采液，对油 层产生了极大的冲击和破坏，造成稠油热采井出砂。采用注汽前化学机械复合防砂 一次性工艺以及高孔密射孔和地层深部处理配套技术，降低了成本投入，提高了热采 效果。 关键词：油井,防砂,稠油热采,孤岛油田 AbstractGudao Oil Field is a sandstone reservore ceme
2、nting loosely which is easy to produce sand under larger pressure drops .In this article, we will analyze the reasons such as the geological factors,the explortation factors and the well completion factors and the well completion factors that leads to the sand production.And we do some research to t
3、he destroying mechanism of shera force and tensile force.Then we concluded some methods to forcast the sand production and mimprove the sand conteol methods and matching technology. During the thermal recovery of heavy-oil,the injection lf steam under high pressure and high temperature and the produ
4、ction with high rate,the chemical-mechanical sanding control method before the injection of steam and matching technology were selected.Using such methods can greatly reduce the cost and improve the effect of steam soak. Keywords:oil wells,sand control,thermal recovery of viscous crude,Gudao oil fie
5、ld 目录 第一章 绪论 5 1. 研究的目的和意义 5 2. 国内外研究现状 5 3. 研究的目标、技术路线及所完成的工作 7 3.1 研究的目标 7 3.2 技术路线 7 3.3 本文所完成的工作 8 第二章 出砂原因和出砂机理 9 1. 出砂因素 9 1.1 地质因素 9 1.2 开采因素 11 1.3 完井因素 13 2. 油层出砂机理 14 2.1 剪切破坏机理 15 2.2 拉伸破坏机理 15 2.3 微粒运移 16 第三章 稠油井防砂及配套工艺技术研究 17 1. 孤岛油田稠油热采区块开发概况 17 2. 稠油热采一次防砂工艺的研究 18 2.1 稠油热采一次防砂工艺防砂机理 1
6、8 2.2 割缝管防砂工艺的研究 19 3. 配套工艺技术研究 25 3.1 高温防砂剂强度及耐温性能的研究 25 3.2 射孔工艺 25 3.3 深部处理油层技术 26 4. 现场应用效果分析 26 5. 小结 27 第四章 结论及建议 28 1. 结论 28 2. 建议 28 致谢 29 参考文献 30 第一章 1. 研究的目的和意义 绪论 自 1971 年孤岛油田投入开发以来，影响开发生产的主要矛盾一直是砂、稠、水。 进入 90 年代后，孤岛油田主力油层进入特高含水期开采阶段，经过长期的注水、大泵 提液、强注强采以及 Ngl+2 油层、稠油低品位油藏的动用，油层状况发生了很大的变化， 砂
7、埋油层、砂卡油管、砂磨油泵等“砂害”更加严重和复杂化。常规的、单一的防砂 工艺技术己难以满足开发生产需要，造成很大一部分油井因防砂失败而无法正常生产 或长期停产。因此，及时进行防砂技术研究与应用，对孤岛油田的稳产、高产具有重 要的意义。 针对孤岛油田生产现状，要维持油田的高效开发，需要对不同油井防砂及其配套 工艺进行分类研究，这主要包括：(l)粉细砂岩油井防砂及配套工艺技术研究：(2)稠 油井防砂工艺技术研究；(3)套损油井防砂及配套工艺技术研究。 2. 国内外研究现状 国外油气井防砂工艺技术研究起步较早，最初采用限产的办法来控制油气井出砂， 1932 年开始采用砾石充填方法，目前国外在油气井
8、防砂方面主要以机械防砂为主，约 占防砂作业的 90%， 其中绕丝筛管砾石充填经过不断的完善和发展， 到八十年代己发展 成为一项较成熟的技术，如美国的贝克一休斯公司，道威尔一斯伦贝谢公司，哈里伯 顿公司等都拥有自己专门的防砂器材、施工设备和施工工艺，从砾石充填工具、封隔 器、滤砂管、泵送设备到施工液、化学药剂、技术咨询、现场服务等形式一条龙服务。 随着油田的进一步开发，为满足其复杂性和多样性的要求，减少油井作业成本和修井 费用，现在又相继研究开发出各种类型的滤砂管、可膨胀性割缝筛管和压裂防砂、过 油管防砂等防砂工艺技术。化学防砂六十年代在美国墨西哥湾地区曾占据防砂作业的 主导地位，但由于机械防砂
9、的完善和发展，其主导地位逐渐被后者所取代。进入九十 年代后，性能较好的固砂剂不断出现，化学防砂的前景又趋看好。目前，国外化学防 砂主要有树脂防砂、树脂深层砾石防砂、焊接玻璃固砂及四氯化硅固砂等方法，基本 可满足某些特殊出砂井的防砂需要。 5 中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文) 国内防砂工艺技术的发展已有数十年的历史，其中起步较早，防砂工艺技术比较 配套，已形成规模的研究单位是胜利油田防砂中心，该中心是 1982 年在联合国开发计 划署资助下创立的，是全国唯一一所油气井防砂技术研究中心。近几年，辽河油田、 大港油田在油气井防砂方面也作了大量工作，使防砂工具器材及防砂工艺等有了进一 步发展，
10、丰富和提高了国内防砂工艺技术水平。 国内化学防砂在 60 年代开始研究应用，很快形成能力，酚醛树脂溶液地下合成、 水带干灰砂等多种防砂工艺，成为当时主要的防砂方法。随着油田的深入开发，70 年 代开始了机械防砂的研究，首先研制成了环氧树脂滤砂管并广泛应用，取得了良好的 效果；进入 80 年代，在学习国外技术的基础上，又研制开发了以绕丝筛管砾石充填为 主导的机械防砂技术；到了 90 年代，多种防砂工艺技术获得了广泛应用。目前国内己 形成机械防砂、化学防砂工艺和复合防砂工艺三大体系的油气水井防砂工艺技术。 近年来，国内机械防砂工艺技术发展较快，相继研究开发、发展了绕丝筛管砾石 充填防砂工艺、树脂滤
11、砂管防砂工艺、金属棉滤砂管防砂工艺、双层预充填筛管防砂 工艺、金属毡滤砂管防砂工艺等多种防砂工艺技术，可适用于常规井、热采井等不同 类型油气水井防砂，仅胜利油田防砂中心在国内陆上、海上十几个油田现场应用 9000 余井次，施工成功率达 90%以上；化学防砂近几年发展也很快，常用的化学防砂工艺主 要有：酚醛溶液合成防砂、水带干灰砂人工井壁防砂、水泥砂浆人工井壁防砂、酚醛 树脂核桃壳人工井壁防砂、脉醛树脂核桃壳人工井壁防砂、树脂涂层砂防砂等。化学 防砂由于其施工简单，防砂后井内无异物而受到现场施工人员的欢迎，目前该项技术 已累计施工数千井次， 成功率达到了 75%以上， 取得了良好的防砂和增油效果
12、， 对孤东、 孤岛等油田的高效开发发挥了重要作用。复合防砂是近几年研究开发的一项新型防砂 工艺，它是针对地层亏空的老井或地层砂较细的井而采用的一种综合防砂工艺，是将 化学防砂和机械防砂有机结合起来的一种复合防砂工艺。由于机械防砂和化学防砂的 方法、种类繁多，由此形成的复合防砂方法也就多种多样。目前应用较广的主要有涂 料砂加滤砂管与涂料砂加砾石充填两大类，该项技术在胜利、大港及青海油田进行了 现场应用，防砂效果良好，保证了油井的正常生产。 随着压裂技术和连续油管、过油管技术的不断进步，近几年，压裂防砂和过油管 防砂工艺技术在国外发展迅速，并己形成规模，大量进入现场应用，取得了较好的防 砂与增油效
13、果。目前国内己开展了压裂防砂的研究，除了国外常用的端部脱砂压裂防 6 中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文) 砂工艺外，另外有所突破，现场应用方面也取得了良好的效果。胜利油田井下作业公 司研究开发的 PS 防砂工艺技术，吸取了国外压裂防砂技术的长处，并有所创新，具备 自己的特点，不仅在国内占有了一席之地，在土库曼司坦更是获得了前所未有的成功。 过油管技术目前国内还未着手这方面的研究工作，但该项工艺对中后期低产井、海上 油井和套管损害严重的井意义尤其重大，它不仅可以大大减少油井的修井费用，而且 可以解决常规防砂技术无法解决的难题，经济效益显著。因此，目前国内迫切需要进 行过油管防砂工艺技术方面
14、的研究和应用。 3. 研究的目标、技术路线及所完成的工作 3.1 研究的目标 疏松砂岩油藏在我国分布范围广、储量大，其油井产量在原油总产量中占有十分 重要的地位，如我国的胜利、辽河、华北、大港以及渤海、南海等油田，其疏松砂岩 油藏储量非常丰富。 疏松砂岩油藏开采中的主要矛盾之一是油层出砂。油层出砂可分为游离砂和骨架 砂，现场实践与室内试验均表明：游离砂随流体进入井内的程度取决于井底压差、储 集层物性和采出液的物理性质，并随压差线性增大，这种类型的出砂在疏松油藏开发 中不可避免地存在，一般属于不稳定出砂，量少且其它生产条件不变时递减很快，对 生产的影响较小。骨架砂破坏后成为自由砂是油气井出砂的重
15、要来源，这是防砂治砂 的主要对象。由于油藏岩石的疏松程度以及油藏的温度、压力、流体性质、钻井完井 措施等不同，各油藏及油井的出砂情况也不一样，有的油井只要一开井生产就会出砂； 而有的油井只是在作业强度、生产压差、地层压力、含水程度等参数超过某一限值时 才出砂。 因此，各个区块或油藏都有其各自的出砂原因，只有有针对性地进行相应的研究， 开展出砂机理和出砂原因的研究和分析，找出各区块或油藏的出砂原因、出砂规律， 确定防砂原则，进行防砂方法优化选择，从而在此基础上拟定切实可行的防砂措施。 本文针对孤岛油田开发过程中油井出砂和防砂存在的问题，通过室内试验，对油 井的出砂机理进行了研究，对防砂方法和相应的配套工艺技术进行了筛选和改进。 3.2 技术路线 以油藏出砂的基本理论为蓝本，充分运用国内外比较成熟先进的防砂技术与工艺， 围绕孤岛油田原有常规的，单一的出砂预测的方法研究和防砂方法的选择。展开对稠 7 中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文) 油热采井的研究与应用。研究方法采用岩石力学，油藏工程，现代数学，现代计算技 术等方法开展。 3.3 本文所完成的工作 孤岛油田目前常用绕丝筛管、滤砂管、涂敷砂等防砂方法，但随着油田的不断
