【文章內(nèi)容簡介】 填礫石層的厚度，礫石尺寸都是根據(jù)地層及油井的實際情況確定，由地面預制后再下入井中正對出砂地層。其特點是：礫石充填及高溫膠結(jié)（固化）在地面完成，質(zhì)量有保證，篩管的抗壓強度高，滲透率高，有效面積大，施工簡單，作業(yè)周期短。圖4－3 金屬棉濾砂管防砂圖4－5 金屬氈濾砂管圖4－6 陶瓷濾砂管圖4－8 粉末冶金濾砂管圖47 環(huán)氧樹脂砂粒濾砂管圖4－9 割縫襯管圖4－10 化學防砂示意圖（2）金屬棉濾砂管防砂將一定長度的纖維狀不銹鋼絲按一定的要求鋪制成一定密集度的金屬棉防砂濾體，將濾體卷成圓柱形，牢牢地固定在帶孔的中心管和護管之間，再經(jīng)過焊接制成金屬棉濾砂管。濾砂管和井下配套器具一并下入油層出砂部位，當含砂流體通過護管流經(jīng)濾體進入中心管時，油層砂被擋在濾體之外，從而達到了防砂的目的。該濾砂體具有滲透性好(Ｋ100mm2)、強度高、耐高溫(350℃)的特點，適用于泥質(zhì)含量20%，油層砂粒度中值≥、早期和后期防砂，可用于蒸汽吞吐熱采井的防砂。（3）可膨脹割縫管 一種新式可膨脹割縫管（EST）1995年8月在Oman油田通過現(xiàn)場試驗，膨脹的割縫管與篩網(wǎng)組合將防砂篩網(wǎng)緊貼近射孔套管，支撐和壓緊篩網(wǎng)而共同起到防砂作用。這種防砂管柱的優(yōu)點有：（1）可用于直井、斜井，尤其對水平裸眼完井防砂效果更理想。（2）因篩網(wǎng)受壓，緊靠在套管射孔孔眼上，可防止地層砂隨油流流入井筒，造成地層虧空，故可保持地層的支撐作用，起到很好的防砂效果，這種防砂方法尤其適用于油井先期防砂。（3）該方法的最大優(yōu)點是后期處理圖44 膨脹篩管總成頂部聯(lián)接部分底部聯(lián)接部分膨脹篩管及接頭簡單。它只需從EST的一端拉拔，割縫管便可收縮到原有直徑，使用撈矛即可將防砂管柱起出井筒。（4）多層濾膜組合篩管該類篩管是美國Pall公司研制成功的，目前已經(jīng)廣泛應用于現(xiàn)場。該濾砂管的技術(shù)優(yōu)勢在于：①中心管金屬網(wǎng)及外管之間零間隙的緊湊結(jié)構(gòu)使其外徑較小，可應用于側(cè)鉆的小井眼防砂和過油管防砂（補救處理）。②獨立的多層濾膜結(jié)構(gòu)及韌性材料，使之在嚴重機械變形的情況下也不會影響其防砂效果。③該結(jié)構(gòu)具有較大的柔性，抗彎曲能力好，適用于水平井及大斜度井防砂。④該結(jié)構(gòu)不易堵塞，濾砂管滲透率高，生產(chǎn)壓差小，生產(chǎn)能力強。圖4－5 金屬氈濾砂管圖4－6 陶瓷濾砂管圖4－8 粉末冶金濾砂管圖47 環(huán)氧樹脂砂粒濾砂管圖4－9 割縫襯管圖4－10 化學防砂示意圖⑤該濾砂管抗腐蝕能力好，可承受較高的拉應力，適合不同類型的油氣井防砂。（5）雙層半剖面繞絲篩管為了解決水平井或大斜度井礫石充填中篩管上部充填不密實而使防砂失敗的難題，Spatin等人研制開發(fā)出這種新型濾砂管，由中心管和兩層環(huán)形套組成，環(huán)形管一半是繞絲篩管，另一半是完體管。外套與內(nèi)套交錯焊接在帶孔中心管上，并沿內(nèi)外環(huán)形套安裝一個遮擋板，從而在交錯體內(nèi)產(chǎn)生一曲線流道，以減少地層砂的堵塞。（6）金屬氈濾砂管該種濾砂管是1998年3月為埕島油田海上雙管注水井防砂而研制的。其原理為在帶孔中心管外纏繞鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)外再均勻輔墊金屬絲，呈氈狀，然后在氈外纏扎鋼絲網(wǎng)，再套入帶孔套管（外管）內(nèi)，兩端密封，并將中心管與套管焊接在一起，利用不銹鋼絲網(wǎng)與金屬氈阻擋地層砂的反吐。達到注水防砂的目的。技術(shù)指標及工藝特點為：①該注水防砂管中心管內(nèi)徑Φ=100mm，通徑較大，適應大注入量的要求。②可用在油井防砂，特別在一次防砂失敗后，可在中心管內(nèi)再下入小直徑的金屬氈濾砂管，不動原防砂管柱而進行二次防砂。圖4－6 陶瓷濾砂管圖4－8 粉末冶金濾砂管圖47 環(huán)氧樹脂砂粒濾砂管圖4－9 割縫襯管圖4－10 化學防砂示意圖③在雙管注水防砂井中，利用配套管柱可實現(xiàn)兩個層段同時注水防砂。（7）陶瓷濾砂管陶瓷濾砂管的防砂原理是利用燒結(jié)形成的多孔陶瓷管阻擋地層砂的侵入。擋砂精度和滲透率可通過選擇陶粒粒徑和燒制工藝來控制，其結(jié)構(gòu)與環(huán)氧樹脂濾砂管大致相同，所不同的是在陶瓷管外又加了一層割縫套管（保護外套），避免下井時因碰撞而損壞濾砂管，同時也提高了濾砂管的強度。由于陶瓷材料的耐高溫穩(wěn)定性極好，故它特別適用于注蒸汽熱采井防砂。圖47 環(huán)氧樹脂砂粒濾砂管圖4－9 割縫襯管圖4－10 化學防砂示意圖（8）環(huán)氧樹脂砂粒濾砂管防砂選用具有良好粘結(jié)性能的環(huán)氧樹脂為膠結(jié)劑，同經(jīng)過篩選的石英砂按比例混合，在一定的條件下固結(jié)成型，制成具有較高強度和滲透性的濾砂器，與配套器具組合下入油層出砂部位，阻擋地層砂進入井筒，防止油井出砂。適用條件是井斜小于3176。、套管無變形和破損、油層砂粒度中值 、泥質(zhì)含量 20%、地層溫度低于80176。的油井。（9）粉末冶金濾砂管防砂該方法選用不同顆粒度的銅合金為基本原料，按一定比例混合后在高溫下燒結(jié)成具有較高強度和滲透性的濾砂器。該方法具有耐高溫、耐腐蝕、強度大、滲透性好、施工簡單、成功率高等特點，適用于油井早、中、后期防砂，亦可用于注蒸汽稠油井防砂。適用于油層泥質(zhì)含量10%、油層砂粒度中值 。圖4－8 粉末冶金濾砂管圖47 環(huán)氧樹脂砂粒濾砂管圖4－9 割縫襯管圖4－10 化學防砂示意圖割縫襯管防砂技術(shù)簡單實用，重復利用率高，適用于油層出砂中等、地層虧空不大的油井防砂，要求油層套管無破裂或嚴重變形；防砂井段不太長(一般不超過30m)的油井；也可適用于注蒸汽熱采井及原油粘度小于3000mPas的（冷采）油井防砂，對疏松砂巖稠油油藏用割縫管進行注汽前一次性防砂，避免了繞絲篩管結(jié)構(gòu)復雜、大修率高、濾砂管又易破損、熱采井防砂修井時間長等一系列問題。割縫襯管的形式分為：縱向割縫和橫向割縫(縱向縫較常見)，其縫的結(jié)構(gòu)主要有平行式和楔縫式。——割縫的形狀圖4－9 割縫襯管圖4－10 化學防砂示意圖縫眼的剖面呈梯形，梯形兩斜邊的夾角與襯管承壓大小及流通量有關(guān)，一般為12176。左右。梯形大的底邊應為襯管內(nèi)表面，小的底邊應為襯管外表面。這種外窄內(nèi)寬的形狀可以避免砂?？ㄋ涝诳p眼內(nèi)而堵塞襯管，具有“自潔”作用。——縫口寬度梯形縫眼小底邊的寬度稱為縫口寬度。割縫襯管防砂的關(guān)鍵就在于如何正確地確定縫口寬度。根據(jù)實驗研究，砂粒在縫眼外形成“砂橋”的條件是：縫口寬度不大于需阻擋砂粒直徑的兩倍。割縫襯管防砂完井方式是重要的完井方式之一。它既起到裸眼完井的作用，又防止了裸眼井壁坍塌造成井筒堵塞，同時在一定程度上起到防砂作用，由于這種完井方式工藝簡單，操作方便，成本低，故多在一些出砂不嚴重的中粗砂粒油層中廣泛使用。表4－1 割縫襯管完井套管、鉆頭、襯管匹配情況技術(shù)套管裸眼井段鉆頭割縫襯管公稱尺寸in套管外徑mm公稱尺寸in鉆頭外徑mm公稱尺寸in襯管外徑mm761525~51/2127~14085/871/219051/2~65/8140~16895/881/221665/8~75/8168~194103/495/875/8~85/8194~219圖4－10 化學防砂示意圖油井化學防砂在19世紀60年代應用較為廣泛，到了70年代以后，隨著繞絲篩管礫石充填技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，化學防砂的主導地位開始逐漸下降，但由于這種技術(shù)具有以下優(yōu)點，目前仍在國內(nèi)外廣泛采用。隨著技術(shù)的不斷進步，化學防砂技術(shù)表現(xiàn)出較好的發(fā)展勢頭。近年來，國外興起了多種新型的化學防砂方法，如高能氣體樹脂防砂。微生物固砂等，對于蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)類油井，國外正在研究耐高溫性能更好的樹脂和其它化學膠結(jié)劑。另外，適合與定向井、水平井、淺海地區(qū)探井及生產(chǎn)井的化學防砂方法是有待研究的新問題。從總體來看，根據(jù)防砂需要，研究價廉、適用、高效的新型化學防砂方法成為開發(fā)疏松砂巖油田的重要趨勢。（1）化學防砂的油井，井筒內(nèi)不留任何機械物質(zhì)，這非常適用于多層完井作業(yè)中的上部地層的完井處理；（2）后期修井作業(yè)簡單，費用低，無需套銑、打撈之類的工藝程序；（3）地層膠結(jié)防砂作業(yè)可以在無鉆機或修井機的情況下進行，可利用原生產(chǎn)油管、無須起下管柱而直接進行地層膠固處理?；瘜W防砂方法種類繁多，化學膠結(jié)劑從無機物到有機物，膠結(jié)機理各不相同，并形成了配套的施工工藝。環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、呋喃樹脂等都已成功地用于油田防砂，除直接往地層注入樹脂液外，還可以使樹脂液在地下合成進行防砂，如：酚醛溶液地下合成防砂就是將加有催化劑的苯醛與甲醛按一定比例混合均勻后注入地層，在地層溫度下逐漸形成樹脂并粘附于砂子表面，固化后使地層膠結(jié)牢固，從而防止出砂。將液態(tài)樹脂注入地層，在油層溫度下使之在地層砂粒表面逐漸固化，在砂粒接觸點形成膠結(jié)狀態(tài)，從而阻止砂粒進入油井。國外多采用呋喃樹脂防砂。呋喃樹脂除了應用于常規(guī)油井防砂外，也用于氣井防砂和熱采井防砂。在油田開發(fā)進入中后期，隨著大量出砂地層虧空嚴重，此時防砂施工要求向虧空的地層擠入大量充填材料——地層預充填，以提高防砂效果。因而，涂敷砂防砂技術(shù)作為油井后期防砂的重要手段應運而生，并取得迅猛發(fā)展。圖4－11 涂料砂防砂原理涂料砂鉆塞段利用在地面工廠內(nèi)預制的涂料砂——即在石英砂粒涂敷一層極薄的熱固性塑料，干燥篩選后呈單顆粒分散狀態(tài)，利用低傷害攜砂液將涂料砂泵送至出砂地層，填滿擠實后關(guān)井，在地層溫度條件下（或在催化劑作用下），涂料砂粒固結(jié)形成一個滲透性較好的人工井壁，從而阻止地層出砂（見圖4－11）。通過研究和應用，發(fā)現(xiàn)它具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢：（a）通過高壓向地層虧空帶注入高滲透涂料并固結(jié)，形成堅固的人工井壁，可以完全阻止地層砂運移；（b）井筒內(nèi)不留下任何機械裝置，十分有利于后期補救性防砂或處理作業(yè)；（c）對于機械（過濾）防砂所不能勝任的粉細砂巖油層（但井段不宜太長）具有良好的防砂效果；（d）特別適用于油井中后期，地層嚴重出砂的油井防砂（對油井含水無特殊要求）。由于具有上述優(yōu)勢，當油田開發(fā)進入開發(fā)中后期——20世紀80年代，涂料砂防砂技術(shù)異軍突起。形成廣闊的戰(zhàn)場，很快成為一種新的化學防砂技術(shù)。經(jīng)過近二十年的發(fā)展應用，該技術(shù)已經(jīng)成熟，形成工業(yè)生產(chǎn)能力，表現(xiàn)為：（a）涂敷砂產(chǎn)品已實現(xiàn)規(guī)格系列化和質(zhì)量標準化；（b）施工設(shè)計標準，工藝參數(shù)優(yōu)化；（c）施工設(shè)備齊全、配套；（d）低傷害工作液設(shè)計及現(xiàn)場配制。對于已進入高含水階段開發(fā)的疏松砂巖油田，該技術(shù)具有廣闊的應用前景。該技術(shù)的缺陷是：目前施工井段不宜過長（以小于20m為宜），若太長可能涂敷砂在縱向剖面上分布不均導致防砂失敗（這依賴于開發(fā)分層（段）防砂工具后加以解決）。其次，涂敷砂固結(jié)強度不穩(wěn)定，質(zhì)量有待提高（可通過改善配方和地面預制工藝加以克服）。目前涂敷砂防砂已是勝利油田化學防砂的主導技術(shù),占化學防砂的50%以上。目前，在常溫涂敷砂技術(shù)的基礎(chǔ)上，涂敷砂技術(shù)又發(fā)展了低溫涂敷砂防砂工藝和高溫涂敷砂防砂工藝。（a）低溫涂敷砂防砂技術(shù)低溫涂敷砂防砂工藝主要是針對勝利油田的某些油層溫度低于50℃的特點，而研制出在30℃條件下具有較高固結(jié)強度的低溫涂敷砂防砂工藝。目前勝利油田防砂中心及其它單位已開發(fā)出低溫涂敷砂產(chǎn)品，已在尚、林油田應用。尚、林油田地層溫度低，易出砂，地層砂粒度中值較?。?mm ~），在室內(nèi)試驗基礎(chǔ)上，1998年~2000年共實施涂敷砂防砂27口井,取得了較好的防砂效果。（b）高溫涂敷砂防砂技術(shù)傳統(tǒng)的注蒸汽井采用金屬繞絲篩管礫石充填防砂技術(shù)，由于存在很多問題——如有效期短，后期處理困難，致使總體生產(chǎn)成本較高，效益下降。為解決這一問題，試圖用化學方法來解決高溫注汽井的防砂問題，于是開發(fā)了高溫涂敷砂防砂技術(shù)及產(chǎn)品。原理與傳統(tǒng)的涂敷砂防砂相同?！夹g(shù)優(yōu)點防砂結(jié)束后，井筒內(nèi)無任何機械裝置，采取后期補救性作業(yè)措施簡便、容易，降低了成本；涂敷砂膠固后，具有足夠的強度（3 MPa ~7MPa）又保持較高的滲透率（50μm2）；涂敷砂耐溫350℃，能滿足高溫蒸汽熱采井高溫及高產(chǎn)的要求；向地層內(nèi)擠入高溫涂敷砂實現(xiàn)地層預充填，有利于延長防砂有效期；施工比繞絲篩管礫石充填更便捷?！邷赝糠笊凹夹g(shù)性能指標勝利油田采油工藝研究院生產(chǎn)的高溫涂敷砂產(chǎn)品技術(shù)性能見表4－2。表4－2 高溫涂敷砂的性能指標規(guī)格mm抗 壓 強 度MPa液相滲透率μm2擋砂精度mm膠結(jié)介質(zhì)pH值的影響pH6pH=6~9pH9~65℃250℃350℃50~1加速固結(jié)正常固結(jié)阻止固結(jié)≥≥≥這是勝利油田獨創(chuàng)的一種防砂技術(shù)，對于多油層高含水井，兼有防砂和堵水雙重功能，尤其適用于高含水階段油井后期防砂，加上施工原材料價格低廉，很有發(fā)展?jié)摿?。將粒度適當?shù)氖⑸昂退喟匆欢ū壤旌暇鶆蚝?，用水將干灰砂泵入出砂層段，擠飽填實已出砂的虧空地層，在油層溫度下，灰砂固結(jié)后形成具有一定滲透和擋砂強度的人工井壁，達到阻止地層出砂的目的。對于多油層油井，主力出水層往往是嚴重的出砂部位（即特高滲透層），在施工中，灰砂自動選擇性地擠入高含水層（嚴重出砂層），由于水泥的不透水性，對高含水層產(chǎn)生一定的堵塞，直接降低了油井含水，故該技術(shù)具有防砂和堵水的雙重作用。該技術(shù)有以下特點：（a）獨具防砂和堵水雙重功效，這是其它防砂方法無法替代的，特別適用于多油層的高含水出砂油井；（b）防砂原材料源廣價廉，施工簡便，具有明顯的成本優(yōu)勢；（c）本質(zhì)上屬于膠固地層類化學防砂，井筒內(nèi)不留下任何機械裝置，便于后期補救性作業(yè)處理；（d）可與其它機械防砂方法結(jié)合使用（如繞絲篩管或濾砂管）形成復合防砂技術(shù)，提高擋砂強度和防砂成功率（對嚴重出砂井）；（e）是目前在注水井上應用最廣泛的防砂技術(shù)。隨著油田綜合含水不斷上升，出砂日益加劇，防砂難度增加，需對現(xiàn)有典型技術(shù)進一步發(fā)展和改造，以適應地層和井況的新變化，滿足特高含水階段