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1、第六部分 复杂条件下的开采技术课程包主要内容：主要内容：一、防砂与清砂一、防砂与清砂二、防蜡与清蜡二、防蜡与清蜡三、油井堵水三、油井堵水四、稠油与高凝油开采技术四、稠油与高凝油开采技术一、油层出砂原因一、油层出砂原因防砂与清砂防砂与清砂出出砂砂危危害害 砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产；(1)(1)内因内因地质因素地质因素 出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡；增加冲砂检泵、地面清罐等维修工作量；增加冲砂检泵、地面清罐等维修工作量；出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。(2)(2)外因外因开采因素
2、开采因素(一一)内因内因砂岩油层的地质条件砂岩油层的地质条件1.1.应力状态应力状态 钻井前砂岩油层处于应力平衡状态。钻开油层后，井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏，造成井壁附近岩石的应力集中。2.2.岩石的胶结状态岩石的胶结状态 油层出砂与油层岩石胶结物种类(粘土、碳酸盐和硅质、铁质三种)、数量(数量越多，胶结强度越大)和胶结方式(基底胶结、接触胶结、孔隙胶结)有着密切的关系。(二二)外因外因开采因素开采因素 由于固井质量差，使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘在一起，在生产中形成高低压层的串通，使井壁岩石不断受到冲刷，粘土夹层膨胀，岩石胶结遭到破坏，因而导致油井出砂。1.1.固井质量固井质
3、量2.2.射孔密度射孔密度 如果射孔密度过大，有可能使套管破裂和砂岩油层结构遭到破坏，引起油井出砂。流体渗流而产生的对油层岩石的冲刷力和对颗粒的拖曳力是疏松油层出砂的重要原因。油、水井工作制度的突然变化，使得油层岩石受力状况发生变化，也容易引起油层出砂。3.油井工作制度油层压力降低，增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用，扰乱了颗粒间的胶结；油层含水后部分胶结物被溶解使得岩石胶结强度降低；4.其它不适当的措施，降低了油层岩石胶结强度，使得油层变得疏松而出砂。二、防砂方法二、防砂方法 (一一)制定合理的开采措施制定合理的开采措施(1)制定合理的油井工作制度：通过生产试验使所确定的生产压差不会造成油井大
4、量出砂(控制生产压差)。对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差。(2)加强出砂层油水井的管理：开、关操作要求平稳；尽量不放套管气或缓放,应避免强烈抽汲措施。(3)对胶结疏松的油层，酸化、压裂等措施要谨慎(4)正确选择完井方法和改善完井工艺。(二二)采取合理的防砂工艺方法采取合理的防砂工艺方法衬管、筛管、滤砂管等防砂衬管、筛管、滤砂管等防砂 机械防砂机械防砂 砾石充填防砂砾石充填防砂 人工胶结砂层人工胶结砂层 人工井壁人工井壁 化学防砂化学防砂 其它化学防砂法其它化学防砂法 注热空气固砂注热空气固砂 焦化防砂焦化防砂 短期火烧油层固砂短期火烧油层固砂
5、降低流速降低流速 增大油层径向应力增大油层径向应力 其它其它 压裂防砂压裂防砂 (1)(1)下入防砂管柱挡砂下入防砂管柱挡砂 如割缝衬管、绕丝筛管、胶结滤砂管、双层或多层筛管等。这类方法工艺简单，具有一定的防砂效果，但由于防砂管柱的缝隙或孔隙易被油层细砂所堵塞，一般效果差、寿命短；充填物的种类很多，如砾石、果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。这种防砂方法能有效地将油层砂限制在油层中，并使油层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。机械防砂对油层的适应能力强、成功率高、成本低，目前应用十分广泛。(2)(2)下入防砂管柱加充填物下入防砂管柱加充填物1.1.机械防砂机械防砂2.2.化学防砂化学防砂
6、(1)(1)人工胶结砂层防砂方法人工胶结砂层防砂方法 从地面向油层挤入液体胶结剂及增孔剂，然后使胶结剂固化，在油气层层面附近形成具有一定胶结强度及渗透性的胶结砂层，达到防砂目的的方法。如酚醛树脂溶液及酚醛溶液地下合成等。(2)(2)人工井壁防砂方法人工井壁防砂方法 地面将支护剂和未固化的胶结剂按一定比例拌和均匀，用液体携至井下挤入油层出砂部位，在套管外形成具有一定强度和渗透性的壁面，可阻止油层砂粒流入井内而又不影响油井生产的工艺措施。如水泥砂浆、树脂核桃壳、树脂砂浆、预涂层砾石等。相比较而言：化学防砂方法适用于渗透率相对均匀的薄层段，在粉细砂岩油层中的防砂效果优于机械防砂。但其对油层渗透率有一
7、定的损害，成功率也不如机械防砂，还存在老化现象、相对成本较高等缺点，应用程度不如机械防砂。3.3.焦化防砂焦化防砂 向油层提供热能，促使原油在砂粒表面焦化，形成具有胶结力的焦化薄层。主要有注热空气固砂和短期火烧油层固砂两种方法。4.4.其它防砂方法其它防砂方法 依靠油气层砂粒在炮眼口处形成具有一定承载能力的砂拱，达到防砂目的。该方法成败的关键在于砂拱的稳定性。保证砂拱稳定性必须考虑两个关键问题：一是降低并稳定油层流体速度；二是保持或提高井筒周围油层的径向应力。三、清砂方法三、清砂方法冲砂：冲砂：通过冲管、油管或油套环空向井底注入高速通过冲管、油管或油套环空向井底注入高速流体冲散砂堵，由循环上返
8、液体将砂粒带到流体冲散砂堵，由循环上返液体将砂粒带到地面，以解除油水井砂堵的工艺措施，是广地面，以解除油水井砂堵的工艺措施，是广泛应用的清砂方法。泛应用的清砂方法。捞砂：捞砂：用钢丝绳向井内下入专门的捞砂工具用钢丝绳向井内下入专门的捞砂工具 (捞砂捞砂筒筒)，将井底积存的砂粒捞到地面的方法。一，将井底积存的砂粒捞到地面的方法。一般适用于砂堵不严重、井浅、油层压力低或般适用于砂堵不严重、井浅、油层压力低或有漏失层等无法建立循环的油井。效率低有漏失层等无法建立循环的油井。效率低,不不常用常用.常常用用的的清清砂砂方方法法(一一)冲砂液冲砂液(1)具有一定的粘度，以保证具有良好的携砂能力；(2)具有
9、一定密度，以便形成适当液柱压力，防止井喷；(3)配伍性好,不损害油层；(4)来源广泛、价廉等。三、清砂方法三、清砂方法(二二)冲砂方式冲砂方式（1 1）正冲砂）正冲砂（2 2）反冲砂）反冲砂（3 3）正反冲砂）正反冲砂：冲砂液由冲砂管(或油管)泵入，被冲散的砂粒随冲砂液一起沿油套环空返至地面的冲砂方法。：冲砂液由油套环空泵入，被冲散的砂粒随冲砂液一起从油管返至地面的冲砂方法。：利用了正冲砂和反冲砂各自的优点，其工艺：利用了正冲砂和反冲砂各自的优点，其工艺过程为先用正冲砂将砂堵冲散，使砂粒处于悬过程为先用正冲砂将砂堵冲散，使砂粒处于悬浮状态，再迅速改为反冲砂，将冲散的砂粒从浮状态，再迅速改为反冲
10、砂，将冲散的砂粒从油管内返出地面的冲砂方式。这种方式可迅速油管内返出地面的冲砂方式。这种方式可迅速解除较紧密的砂堵，提高冲砂效率。采用正反解除较紧密的砂堵，提高冲砂效率。采用正反冲砂方式时，地面相应配套有改换冲洗方式的冲砂方式时，地面相应配套有改换冲洗方式的总机关。总机关。（4 4）联合冲砂）联合冲砂：冲砂管柱距底端一定距离处装有分流器，用以改变液流通道，冲砂液从油套环空进入井内，经分流器进入下部冲砂管冲开砂堵，被冲散的砂粒随同液体先从下部冲管与套管环空返至分流器后，便进入上部冲砂管内返至地面。相比较而言：正冲砂冲击力大，易冲散砂堵，但因管套环空截面积大，液流上返速度小，携砂能力低，易在冲砂过
11、程中发生卡管事故，要提高液流上返速度就必须提高冲砂液的用量。反冲砂冲击力小，但液流上返速度大，携砂能力强。特点：这种冲砂方式可提高冲砂效率，既具有正冲砂冲击力大的优点，又具有反冲砂返液流速高、携带能力强的优点，同时又不需要改换冲洗方式的地面设备。四、四、冲砂操作1）安装防喷器将带斜口的冲砂管（俗称笔尖）接在下井第一根油管底部上紧。下油管7根左右，装好自封封井器，继续下油管至砂面以上1020米。2、缓慢加深管柱再探砂面，核实砂面深度。3、上提油管，使冲砂管距砂面35米处。起 的油管。1、下冲砂管柱。1、测量压井液（冲砂液）密度。2、连接正循环（或反循环）冲砂施工管线。设计深度以无漏失井为例说明3
12、、水泥车起泵,循环泵至工作正常。4、打开套管闸门，水泥车以小排量向井内泵入冲砂液。观察水泥车压力表，待泵压稳定后加大排量循环洗井。5、待泵入量与返出量平衡后，专人观察拉力计，指挥作业机手缓慢加深管柱，水泥车同时向井内泵入冲砂液，冲至砂面时加压小10kN。6、如有进尺，则以每分钟0.5米的速度缓慢均匀加深管柱。7、一单根冲完后，为了防止在接单根时，砂子下沉造成卡钻，需循环洗井10分钟以上。同时，把一带有旋塞阀的母扣由壬用管钳上在欲接的油管单根上。8、命水泥车停泵，起泵继续加深冲洗(以后按步骤7的要求，重复接单根作业)，直到冲至设计深度。9、冲至设计深度后，需用干净的压井液彻底循环洗井，出口含砂量
13、小于0.2合格。10、上提油管50米以上，装井口采油树（或进行其它作业施工）五、注意事项五、注意事项1.禁止用带封隔器、通井规等大直径的管柱冲砂。2.冲砂中途不能停泵，以免冲起的砂粒沉降而卡住或堵死冲砂管。3.冲砂过程中要缓慢均匀的加深管柱，以免造成砂堵憋泵。4.在接单根或改罐等需要停泵前，必须进行较长时间的循环，将井筒中的砂粒携带到地面，防止停泵期间冲起的砂粒沉降而造成卡堵事故。5.有要专人观察出口返砂、返液情况，若发现出 口 不得返液，说明井内漏失严重，应停止冲砂 施工，迅速上提管柱至原砂面以上30米。并间歇 活动管柱4小时以上，以防形成砂桥卡住管柱。6.冲砂出口管线必须接硬管线连接每隔10m15m用(标准地锚或基墩）固定，出口及转弯处前后均要固定7.冲砂施工时，井口应装高压封井器和自封封井器，油管装旋塞阀。8.施工中途若作业机出故障，必须进行彻底循环洗11.尽量保持进出口液量大致平衡,防止井喷或冲砂液向油层漏失而造成油气层损害。12.冲砂至设计井深后循环洗井一周以上，停泵观察30分钟，井口无溢流时方可进行下步施工。9.施工中途若水泥车或压风机出故障，应迅速上提管柱至原砂面以上30米，并间歇活动管柱4小时以上。10.因管柱下放速度快造成憋泵时，应立即上提管柱，泵压正常后继续加深。