中国石油大学（北京）远程教育学院
毕业设计（论文）开题报告
油气井出砂的原因及危害分析
姓 名： 学 号： 性 别： 专 业: 石油工程 批 次：1303
学习中心：河南中原油田奥鹏学习中心 指导教师：王文权
2015年1月25日
毕业设计（论文）开题报告
论文题目 一、选题原因 中原油田是我国重要的石油天然气生产基地，是中国石化集团公司第二大油气田，主要勘探开发区域东濮凹陷横跨河南、山东两省6市12个县区。油气井的出砂是采油生产中经常遇到的难题之一，油气井出砂给正常生产带来极大的影响。目前全世界许多油气田存在严重的油气井出砂问题，这是油气开采过程中需重点解决的问题，随着油田开发时间的延长和油井含水的升高，这一问题尤为突出。对已进入开发中后期的油田而言，如何解决出砂问题显得更为重要。 通过调查，全世界每年要花费几百万美元来研究有效的防砂措施，除此之外还要花费几百万美元来修理因出砂而发生故障的油气井和注水井。如何保证油藏开发过程中防砂措施的成功是十分重要的。 本文重点讲述了油气井出砂的原因及出砂对油气井的危害，详细的介绍了化学防砂和机械防砂中的不同防砂技术，分析评价了各种防砂技术的优劣，为有效地防砂提供了重要依据。 通过采取不同防砂措施，可以使地层砂最大限度的保持其在地层中的原始位置，而不随地层流体进入井筒阻止地层砂在地层中的移动，使地层原始渗透率的破坏降低到最低程度，保护生产井和注水井的生产设备，最大限度的维持生产井的原始产液能力及注水井的注排能力，这是油田对油气井出砂原因及危害分析而采取不同防砂措施的目的。 油气井出砂的原因及危害分析
二、论文框架 第一章 前言 1.1 概述 1.2 研究的目的和意义 1.3 主要研究内容 1.4 国内外研究现状 第二章 油气井出砂原因和影响出砂的因素 2.1 地质因素 2.2 开采原因 2.3 人为原因 2.4 油气井出砂的机理 第三章 油气井出砂的危害 3.1 油气井减产或停产 3.2 地面和井下设备及管线磨蚀加剧 3.3 套管损坏使油气井报废 3.4 破坏地层的原始构造 3.5 油层出砂会造成环境的污染 第四章 中原油田出砂对油井的影响分析 4.1 概况 4.2 出砂类型统计 4.3 出砂情况分析 第五章 防砂措施 5.1 机械防砂方法 5.2 化学防砂方法 5.3 焦化防砂 5.4 砂拱防砂 第六章 结论
三、时间及进度安排 第一阶段： 1月5日 选题； 第二阶段： 1月10日 开题报告写作； 第三阶段： 1月25日 查找相关文献； 第四阶段： 2月25日 初稿写作； 第五阶段： 3月25日 终稿写作。 指导教师意见： 指导教师（签名）： 年 月
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毕 业 设 计（论文）
油气井出砂的原因及危害分析
姓 名： 学 号： 性 别： 专 业: 石油工程 批 次：1303
学习中心：河南中原油田奥鹏学习中心 指导教师：王文权
2015年3月25
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油气井出砂的原因及危害分析
摘 要
中原油田是我国重要的石油天然气生产基地，是中国石化集团公司第二大油气田，主要勘探开发区域东濮凹陷横跨河南、山东两省6市12个县区。油气井的出砂是采油生产中经常遇到的难题之一，油气井出砂给正常生产带来极大的影响。目前全世界许多油气田存在严重的油气井出砂问题，这是油气开采过程中需重点解决的问题，随着油田开发时间的延长和油井含水的升高，这一问题尤为突出。对已进入开发中后期的油田而言，如何解决出砂问题显得更为重要。
通过调查，全世界每年要花费几百万美元来研究有效的防砂措施，除此之外还要花费几百万美元来修理因出砂而发生故障的油气井和注水井。如何保证油藏开发过程中防砂措施的成功是十分重要的。
本文重点讲述了油气井出砂的原因及出砂对油气井的危害，详细的介绍了化学防砂和机械防砂中的不同防砂技术，分析评价了各种防砂技术的优劣，为有效地防砂提供了重要依据。
通过采取不同防砂措施，可以使地层砂最大限度的保持其在地层中的原始位置，而不随地层流体进入井筒阻止地层砂在地层中的移动，使地层原始渗透率的破坏降低到最低程度，保护生产井和注水井的生产设备，最大限度的维持生产井的原始产液能力及注水井的注排能力，这是油田对油气井出砂原因及危害分析而采取不同防砂措施的目的。 关键词：出砂原因；防砂方法；油气井；中原油田
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目 录
第一章 前 言 ............................................... 1 1.1 概述 ................................................... 1 1.2研究的目的和意义 ....................................... 1 1.3主要研究内容 ........................................... 2 1.4国内外研究现状 ......................................... 2 第二章 油气井出砂原因和影响出砂的因素 ...................... 4 2.1地质因素 ............................................... 4 2.2开采原因 ............................................... 6 2.3油井出砂的人为因素 ..................................... 7 2.4油气井出砂的机理 ....................................... 7 第三章 油气井出砂的危害 .................................... 9 3.1油气井减产或停产 ....................................... 9 3.2地面和井下设备及管线磨蚀加剧 .......................... 10 3.3套管损坏使油气井报废 .................................. 10 3.4破坏地层的原始构造 .................................... 10 3.5油层出砂会造成环境的污染 .............................. 10 第四章 中原油田出砂对油井的影响分析 ........................ 11 4.1概况 .................................................. 11 4.2出砂类型统计 .......................................... 11 4.3出砂情况分析 .......................................... 13 第五章 防砂方法 ............................................ 14 5.1机械防砂 .............................................. 14 5.2化学防砂 .............................................. 15 5.3焦化防砂 .............................................. 15 5.4砂拱防砂 .............................................. 16
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第六章 结 论 .............................................. 17 参考文献 ................................................... 18 致 谢 ...................................................... 19
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第一章 前 言
1.1概述
油气井的出砂是采油生产中经常遇到的现象。油气井出砂会给正常生产带来极大的影响。油井出砂是油气开采过程中由于储层胶结疏松、强度低、流体的冲刷而导致射孔孔道附近或井底地带砂岩层结构被破坏，使得砂粒随流体从油层中运移出来的现象。在上世纪30年代，人们就认识到地层出砂会给油、气开采带来危害，必须采取防砂措施，提高油、气井产量，防止发生事故。随着世界石油工业的高速发展，防砂技术不断完善，并且日趋成熟，逐步形成了防砂综合配套技术体系。30年代开始采用砾石充填防砂方法，40年代开始大规模采用化学固砂方法。我国起步比较晚，上世纪60年代开始重点研究化学防砂方法，上世纪70年代开始研究机械防砂，上世纪80年代开始开展绕丝筛管砾石充填技术的研究和应用。随着防砂技术的不断提高，人们对地层出砂机理，出砂预测，各种防砂出砂的措施有了较多的研究。
油层出砂是由于射孔孔道附近或井底砂岩层的结构被破坏造成的。目前世界上多数油气田存在着严重的出砂问题，油气田产层出砂受两个方面的影响：一方面与后天的钻井方式、开采方式、增产措施及管理方式有关，另一个主要原因是存在具有一定出砂潜能的地层。
1.2研究的目的和意义
中原油田已进入到注水开发的中后期，由于压裂改造作用以及不合理生产压差等影响，油层岩骨架被严重破坏，出砂情况越来越严重，这影响了油气井产量，增加了开发维护成本，严重破坏了油田生产过程和整体开发质量。以采油五厂为例出砂井246口，其中严重出砂井23口，占9.3%；较严重出砂井21口，占8.5%；中等出砂井119口，占48.4%；少量出砂井83口，占33.7%。
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到目前为止，中原油田共有1000多口井出砂，比往年数量大有增加，这表示中原油田的出沙井数量越来越多，并且出砂区域越来越大，出砂层位越来越深，井况越来越差。虽然各采油厂都采取了相关的防砂措施，并且有些取得了一定的效果，但是由于现在的防砂技术缺乏，出砂状况多种多样，给中原油田的防砂工作带来很大困难，也给中原油田带来极大损失。
针对中原油田出砂状况严重及防砂技术缺乏的现状，论文通过对油田出砂原因的研究和分析以及出砂对油田危害的调查，重点介绍了目前国内外主要使用的几种防砂技术，为中原油田日后生产与出砂治理提供参考依据，对指导油田开发具有重要意义，将指导出砂油层及区块的合理开发，使出砂区块走上合理的开发之路。
1.3主要研究内容
油井出砂是石油开采过程中遇到的重要难题之一,特别是在石油开采后期,含水量增加,地层流体更容易携带地层砂进入井筒,出砂程度加剧。油井出砂不仅会导致油气田不能有效开发,采收率降低,而且还会导致井下、地面设备的严重磨损,缩短设备使用寿命,严重时会导致套管损坏,油井报废等，国内外科技工作者对此引起了高度的重视,每年花费大量的人力物力进行研究和治理。本论文针对中原油田生产的实际特点，结合油井的出砂特性，重点研究了油井出砂机理,油井出砂原因以及出砂对油气井的危害，结合国内外油井防砂技术的研究，提出了适合油田防砂的几种方法，防砂与排砂技术的有机结合，一定会提高油田防砂综合效果。
1.4国内外研究现状
随着油田开发水平的提高、防砂技术的发展和化学工业的进步，防砂技术已向多元化方向发展，并已逐渐成为治理出砂、维持油井产量的一项重要技术。
国内外在防砂技术上形成了四大主导工艺技术：机械、化学、压裂、
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复合防砂技术，八项防砂工艺措施：压裂充填、机械化学复合、树脂涂覆、树脂溶液固砂、抑砂剂、挤压充填、滤砂管、循环充填。在防砂观念上，由单一工艺向集成工艺转变；由井筒防砂向井筒和地层防砂转变；由低压防砂工艺向高压防砂工艺转变。
防砂技术总的发展趋势：一是朝着技术集成、采油技术一体化、系统化方向发展，如压裂防砂、射孔防砂一体化、防砂解堵一体化等；二是朝着解决油田开发后期开采高含水地层剩余储量和难动用储量（如超稠油、超深井等）过程中防砂问题的方向发展；三是朝着深入研究水平井和特殊井身结构的水平井（台阶、多分枝、侧钻、大、小井眼）防砂的方向发展。
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第二章 油气井出砂原因和影响出砂的因素
地层是否出砂取决于颗粒的胶结程度即地层强度。一般情况下，地层应力超过地层强度就可能出砂。油气井出砂的原因对于防砂及防砂剂的配方的选择有很大的影响，总的说来，油气井出砂的原因可以归结为地质、开采和人为因素。
2.1地质因素
地质因素指疏松砂岩地层的地质条件，如胶结物含量及分布、胶结类型、成岩压实作用和地质年代等。通常而言，地质年代越晚，地层胶结矿物越少，砂粒胶结程度越差，分布越不均匀的地层在开采时出砂越严重；地层的类型不同，地层胶结物的胶结力，圈闭内流体的粘着力，地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力所决定的地层胶结强度就不同，地层胶结强度越小，地层出砂越严重。根据地层胶结强度的大小把地层出砂分为三种类型：
（1）流砂地层：即未胶结地层。颗粒之间无胶结物，地层砂的胶结强度仅取决于很小的流体附着力和周围环境圈闭的压实力，地层砂在一定的条件下可以流动。
当遭遇此种地层时易发生井壁坍塌，引起卡钻、埋钻等井下事故，用常规的裸眼砾石充填法完井时，易出现地层吐砂现象，造成油气层砂埋筛管下不到井底炮眼砂堵，砾石与地层砂互混，甚至还有地层砂通过筛管缝隙进入筛管内腔，卡住油管造成的事故。因此，必须采用沉砂封隔器，高密度且稠化的完井液等特殊的完井工艺措施。
出砂规律如图2-1所示投产后立即出砂并连续不断，井口含砂量相对稳定。
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图2-1流砂地层出砂规律
（2）部分胶结地层：这类地层胶结物含量较少，地层砂部分被胶结，胶结差，强度低。钻遇这种地层时，可以在钻井液中加入适宜的暂堵剂来稳定井壁，防止地层坍塌，避免钻速剧降和井下事故发生，在一定条件下，可以采用裸眼砾石充填法进行完井。
穿过这种地层的油气井在开采过程中地层会在炮眼附近剥落，逐渐发展而形成洞穴。剥落的小块地层砂进入井筒极易填满井底口袋，堵塞油管，掩埋油气层。油井投产后出砂规律如图2-2所示，表现为含砂量波动变化大。如不及早加以控制，那么产层附近的泥岩，页岩夹层出会因空穴增大而剥落，从而造成近井区域泥岩、页岩和砂岩三种剥落物互混，渗透率降低，产量下降。如任其发展，有可能造成地层坍塌、盖层下降、套管损坏、油气井报废的严重后果。
图2-2部分胶结地层出砂规律
（3）脆性砂地层：此类地层胶结物含量较多，地层砂之间的胶结力
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较强，地层强度较好，但因胶结物的脆性比砂粒强，故这种地层易破碎。钻遇这种地层时，可在钻井液中加入适宜的护胶剂及暂堵剂来稳定井壁，防止地层破碎垮塌，保证顺利钻井。这种地层的油气井在开采过程中的出砂规律如图2-3所示。
图2-3脆性地层出砂规律
流体产出时能把砂岩表面颗粒冲刷带走，出砂规律呈周期性变化。这种规律是因为在出砂过程中导管外部地层冲蚀空穴突然增大，过流面积成倍增加，使地层流体的流速大幅度下降，致使出砂量明显下降。随着油井条件变化，又会形成新的油砂环境而开始出砂。周而复始，任其发展，洞穴越来越大，到一定的时候，就有可能形成灾难性的地层坍塌，使油气井导管变形而报废。
2.2开采原因
开采原因指在油气开发时因开采速度以及采油速度的突然变化，落后的开采技术(包括不合理的完井参数和工艺技术)低质量和频繁的修井作业，设计不良的酸化作业和不科学的生产管理等造成油气井出砂。大体归纳如下：
（1）采油过程中由于液体渗流而产生的对砂粒的拖曳力是出砂的重要原因。在其他条件相同时，生产压差愈大、渗透率愈高，在井壁附近液流对地层的冲刷力就愈大。
（2）油层见水。油层胶结物以粘土为主，一般占70%左右，而粘土矿物成分中蒙脱石含量达80%左右的砂岩地层注水后，注入水浸泡地层，
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都会使粘土遇水膨胀变松散，降低胶结强度，进而发生颗粒位移，大大加剧地层出砂程度。
（3）频繁作业及不恰当的开采速度以及作业过程措施不当，也是造成严重出砂的原因之一。例如，进行压裂、酸化、大修等特殊作业，如果没有保护油层的措施，就容易导致出砂加剧。
（4）对油井管理不善，频繁地开关井，造成地层激动，使稳定的砂桥破坏，都会造成地层出砂。
（5）注汽压力过高，损坏了胶结疏松地层的结构，造成岩层骨架破坏。大部分注汽热采出砂井都曾发生过汽窜，严重出砂井发生过汽窜的比率更高，这是因为注汽强度过大，地层结构严重破坏所致，另一方面热采井注入大流量高强度的蒸汽也可压裂地层，造成油层出砂的现象。
随着油气田开发期延续，油气层压力自然下降，油气层砂岩体承载力的负荷逐渐增加，致使砂粒间的应力平衡破坏，胶结破坏造成地层出砂，另外，地层注水可能使油气层中的粘土膨胀分散，有的还会随着地层流体迁移使油气层胶结力下降。注水开发中为了保持产量必定要提高采液量，这就会增加地层流体的流速，加大流体对地层砂的冲刷和携带能力(速敏效应)，因此，注水有可能造成地层出砂。此外，地层中的两相或三相流动状态能增加对地层砂的携带力。
2.3油井出砂的人为因素
对于低渗低压油田，油井无自然产能，油井都是经过压裂改造后生产的。因此油井井壁岩石的地应力被破坏，在加上油井在加砂压裂时，有的油井没有等裂缝完全闭合，就开始排液，这样油井裂缝中的压裂砂随着排液流到井底，或随着油井生产的进行，原油的粘度比加砂压裂液的粘度大，压裂砂随油流流到井底，形成砂堵或深井泵砂卡，影响油井的正常生产。
2.4油气井出砂的机理
生产条件下地层稳定性与地层基质所受应力场作用有关。基质以复
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杂的方法适应应力场状态。地层基质所受应力是上覆地层压力、孔隙压力、近井地带地层流体流动压力梯度、界面张力、流体通过基质颗粒间空隙流动时与颗粒摩擦而形成的摩阻。地应力适应地层稳定性的方式是在一定条件下由地层介质本征强度和地层产能系数这两个相互关联因数所决定的，这种条件下原地应力场在生产过程中因各种因数而破坏失稳后便形成了井眼周围的稳定砂拱和砂桥。如图2.5所示
图2-5砂桥和砂拱示意图
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第三章 油气井出砂的危害
随着油田的不断开发，地层能量不断降低，油井套变、出砂等矛盾日趋突出，油田稳产基础异常薄弱、出砂严重。由于地层出砂进入井筒，造成油井砂埋、砂堵卡泵、泵损坏使油井停产；同时出砂严重给后续开发生产带来困难，直接影响油田最终采收率。主要集中在以下三方面：
（1）出砂日趋严重，油田稳产基础异常薄弱。
（2）出砂停产井多是造成油井维护工作量大的主要因素。 （3）抽油泵类型单一，不能满足出砂井举升需求。
通过以上分析，研究油井“防、携、排”一体化配套技术，对降低停产井次、挖掘出砂井生产潜力，发挥油田开发中后期工艺技术的有力支撑作用具有重要意义。
油气井出砂是疏松砂岩油气藏面临的重要问题之一。出砂的危害主要表现在以下四方面：
3.1油气井减产或停产
油井出砂会影响油井的产量。由于产气层出砂，当气量小到不足以将其带出地面时，将部分或全部堵塞产气层段，使产气量减小，甚至停产。当砂粒从地层进入井筒，会造成井筒堵塞，也会使地面设备和储油罐内存在了大量的砂，从而降低了油井产量，严重时就会清砂解堵，就会影响油井的正常生产，降低了油井的生产时率，有时还会控制生产压差来降低井底流体的流速，所以必然影响油井产量。
油气井出砂，极易造成砂埋产层，油管砂堵及地面管汇和储油罐积砂，从而被迫停产作业。冲洗被砂埋的油层，清除油管砂堵，既费时又耗资，问题还不能彻底解决。恢复生产不久又需重新作业，周而复始，生产周期越来越短，使油气田产量大减，作业成本巨增，经济损失严重。
另外值得注意的是油井出砂会造成地层的破坏。出砂会破坏地层的结构，使油藏环境发生变化，导致地层保护效果变坏，降低了油层出油能力，影响了油井的产量。
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3.2地面和井下设备及管线磨蚀加剧
油气流中携带的地层砂粒主要成分是二氧化硅，硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂，能使抽油泵阀座磨损而不密封，阀球点蚀，杆塞和泵缸拉伤，地面阀门失灵，输油泵叶轮严重冲蚀，从而被迫关井作业，更换或维修设备，造成产量下降、成本上升。
3.3套管损坏使油气井报废
长期严重的出砂在套管外形成巨大的空穴，内外受力不平衡导致突发性地层坍塌，轻则造成套管变形，重则套管被错断挤毁，导致油气井报废。
3.4破坏地层的原始构造
油气井出砂后，地层砂运移加剧，近井地带地层砂沉积较多，远井地带则变得结构疏松加剧。近井地带地层渗透率显著下降，引起油气井的产能下降。
解决油气井出砂问题，必须立足于早期防治，以减少对油层胶结的破坏。
3.5油层出砂会造成环境的污染
油井产出的地层砂到达地面需要及时处理，如果不经处理就排放对环境会造成污染，但是如果采取措施处理这些地层砂就会增加生产成本。特别是海洋油气田，更为环境保护法规所制约。所以油、气井防砂不仅是油、气开采本身的需要，也是环境保护的需要。
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第四章 中原油田出砂对油井的影响分析
随着油田的发展油水井出砂逐年增多，据统计，目前中原油田发现出砂井1000多口，其中文留油田出砂井388口，主要出砂区块文10块、文15块、文25东块、文38块，主要出砂层位为S3中、S2下、S3上，严重出砂井108口；濮城油田出砂井123口，出砂井占开井数的12%，出砂较为严重井主要分布在S2X1-8、S2S4-7、S2S2+3、W51块油藏；文明寨油田出砂井129口，出沙层位主要在S1下、S2上、S2下和S3上，出砂造成躺井106井次；胡状油田出砂井230口，造成躺井40井次；出砂井数逐年上升，出砂区块、层位逐年增多。
根据前期对整个油田的出砂统计，出砂情况非常严重，下面重点对采油五厂油气井出砂情况进行重点分析：
4.1概况
采油五厂统计出砂井246口，其中严重出砂井23口，占9.3%；较严
重出砂井21口，占8.5%；中等出砂井119口，占48.4%；少量出砂井83口，占33.7%。从出砂井数来看，整体出砂处于中等出砂阶段。
4.2出砂类型统计
五厂共有稠油出砂、新投出砂（包括新投井出砂和历史新投井出砂）、套损井出砂、固井质量差出砂、措施出砂、生产出砂（包括生产压差大、地层压力下降和含水高）、注水压力波动出砂和水平井出砂8种出砂类型，共计246口出砂井，其中稠油出砂13口，占5.4%；新投出砂30口，占14.4%；套损井出砂17口，占7.1%；固井质量差2口；措施出砂32口，占13.3%；生产中出砂119口，占48.3%；注水压力波动出砂31口，占12.9%；水平井出砂2口。
主要的出砂类型分布如下： （1）稠油出砂：
出砂程度：严重1口，较严重4口，中等4口，少量4口；
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所属区块：胡10块4口，胡12块7口，胡7北块1口，刘庄1口； 所属层位：S1中1口，S3上1口，S3中5口，S3下6口； 小结：稠油出砂，出砂程度浮动范围很大，比例均衡；主要在胡10和胡12区块；出砂层位主要在S3中下。
（2）新投出砂： ①目前新投出砂
出砂程度：严重2口，较严重1口，中等6口，少量5口； 所属区块：胡10块1口，胡19块3口，胡2块2口，胡39块6口，胡5块2口；
所属层位：S2上6口，S3上1口，S3中5口，S3下2口； 小结：目前新投井出砂，出砂程度中等，，主要在胡39块，出砂层位主要在S2上和S3中。
②历史井新投出砂
出砂程度：严重1口，中等10口，少量5口；
所属区块：胡2块1口，胡5块11口，胡7北块1口，胡7南块 2口，庆6块1口；
所属层位：S2上6口，S3上1口，S3中5口，S3下2口； 小结：出砂程度中等，主要在胡5块，出砂层位主要在S2上和S3中。
（3）套损井出砂：
出砂程度：严重8口，较严重6口，中等3口；
所属区块：胡10块1口，胡12块1口，胡2块2口，胡5块9口，胡 7-94 块2口，胡7南块1口，庆祖1口；
所属层位：S3上7口，S3中8口，S3下2口；
小结：出砂程度严重，主要在胡5块，出砂层位主要在S3上中。 （4）措施导致出砂：
出砂程度：严重1口，较严重1口，中等14口，少量16口； 所属区块：胡12块3口，胡19块1口，胡2块7口，胡5块10口，胡63块1口，胡7北块1口，胡7南块5口，庆祖4口；
所属层位：S3上9口，S3中13口，S3下10口；
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小结：出砂程度中等，主要在胡2块、胡5块、胡7南块和庆组，出砂层位主要在 S3。
（5）生产中出砂：
①生产压差大、采液强度大出砂主要分布在胡7南块、胡7-94块、胡5块和胡12块，区块性不是很强，且分布较广；
②地层压力下降分布区块多、分散、出砂状况不明显；
③含水高出砂主要分布胡7南块、胡12块、胡5块、胡2块、胡7北块等，区块性明显且分布较广，成为影响出砂的主要因素。
4.3出砂情况分析
（1）从统计数据来看，出砂是油田开发过程中必然经历的一个过程，因为随着开发的深入，含水的升高、产量的压力、地层压力的下降以及井况的恶化，油井必然出砂。
（2）五厂出砂的主要类型有套损井出砂、采液强度大出砂、含水高出砂和措施出砂4种，由此可分析出砂主要影响因素为套管破损、含水高、不合理提液和措施不当。
（3）套损井出砂程度严重（全厂严重出砂和较严重出砂井42口，其中套损井出砂就占14口，33.3%），已严重影响油井生产，由于出砂后未测固井质量，所以套损井出砂里应包括部分固井质量差出砂。
（4）追求产量和出砂是矛盾的，由于盲目地求产，导致地层出砂，目前虽已认识到，但如何在产量和控砂方面找一个平衡点，缺乏理论依据。
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第五章 防砂方法
随着近年来油田各种出砂问题的出现，对原油生产产生了严重的影响，对于出砂油藏，防砂是油气藏开采不可缺少的环节，对原油的稳定开采起着重要的作用。进入20世纪90年代以来，随着加工工艺的不断进步以及防砂认识的深化，积极研发出了大量的新工艺、新方法，特别是在机械防砂方面，取得飞速的发展。由于机械防砂较化学防砂价格便宜，且对地层无污染，目前国内外防砂是以机械防砂、化学防砂和和焦化防砂为主。
5.1机械防砂
机械防砂可以分为两类：一类是下防砂管柱挡砂，如割缝衬管、绕丝筛管、胶结成型的滤砂管、 双层或多层砂管等，这类防砂方法简单易行，但效果差，寿命短，原因在于防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的细地层砂所堵塞；另一类是下入防砂管柱后再进行充填，它能有效地把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。
（1）衬管防砂
该工艺是在出砂油层射孔井段对应下入防砂衬管，当油井投入生产时，在油层压力的驱动下，液流克服各种阻力流入井筒。如液流速度超过临界速度，地层砂桥就会破坏，带砂液流通过炮眼进入井筒，开始有少量细粉砂通过滤砂套，随液流排出地面，还有一些堵塞于滤砂套的孔隙中，较粗的砂粒在滤砂套表面堆积，一直到堆满环形空间及炮眼形成砂桥，才能阻止油井出砂，起到防砂作用。
（2）砾石充填防砂
砾石充填防砂是重要的机械防砂方法，已被世界各油田广泛采用。该方法是在防砂油层部位放置型号和规格合适的筛管，在筛管外面的空间填充并压实粒度合适的高质量砾石。对套管射孔完成井，筛管外的空间包括套管与筛管内的环形空间，射孔孔眼及套管外油层表面之间的空
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间，对裸眼完井，则是指筛管外至扩孔井壁之间空间。这样，就形成了砾石阻挡油层砂，而筛管保障形成稳定的砾石桥，构成一个坚固的高渗透防砂屏障。
5.2化学防砂
化学防砂就是使用化学药剂把疏松的岩石颗粒或充填到地层的砾石胶结起来，从而形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，达到防止地层出砂的目的。化学防砂最大优点是井筒内部不留下任何机械装备，施工工艺简便，只需泵入化学剂即可。它对细粉砂尤为有效，对未严重出砂的地层和低含水油井成功率较高。化学固砂法最适于相对不含粘土和微粒矿物成分的厚度通常小于5m且渗透率均匀的目的层段。但化学防砂对地层渗透率有一定的伤害，成功率不如机械防砂，相对成本较高。
（1）溶液型化学剂固砂
用有机或无机化学剂挤入疏松油层或预充填砂层，使砂粒与砂粒间胶结成具有一定强度、渗透性好的砂层的固砂工艺。它包括：地面注入树脂溶液固砂、地下合成树脂溶液固砂及水玻璃溶液固砂。
（2）人工井壁防砂
它的种类很多，如预涂层砾石、树脂砂浆、水带干灰、水泥沙浆、 乳化水泥、树脂壳等。这些人工井壁材料都要经过管柱泵送到产层，并挤入到导管以外的空穴中去，形成密实充填，使地层恢复或部分恢复原始应力，待这些充填材料凝固，形成具有一定强度的挡砂屏障后，再把井筒中多余的充填物铣掉，使油气井具备开井生产的条件。
5.3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。
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5.4砂拱防砂
砂拱防砂是一种自然防砂法，是指油、气井射空完井后不再下入任何机械防砂装置或充填物，也不注入任何化学药剂的防砂方法。
砂拱防砂的机理如同拱桥承载一样，砂粒在炮眼口处形成砂拱，具有一定的承载能力，挡住地层砂随液产出。砂拱防砂成败的关键在于砂拱的稳定性。要想保持砂拱的稳定性必须考虑两个关键问题：一是降低并稳定地层流体产出速度；二是保持或提高井筒周围地层的径向应力。
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第六章 结 论
根据现有的资料，通过对出砂井的出砂类型、出砂机理、出砂规律和出砂预测的研究，得出以下几点认识：
1、出砂主要由于应力集中，孔道周围岩石受力破坏和力学失稳，再者是流体的渗流作用产生拖拽力，使岩石颗粒剥离产生运动，以后的发展趋势应该向着两者的共同作用方向发展。为了能够更准确预测地层是否出砂，在实际应用过程中，应结合油藏本身的具体情况和所能获取的资料数量来选取适当的方法，同时应根据所获得的资料选用多种方法来判断地层是否出砂。
2、化学防砂适用于渗透率相对均匀的薄层段，在粉细砂岩地层中的效果比在机械防砂更优。同时，它也可适用于双层完井作业中的上部地层防砂，但对地层渗透率有一定的伤害作用，且它的成功率不如机械防砂，还存在老化现象，相对成本较高等缺点，其应用程度远不如机械防砂广泛。
3、机械防砂对于地层的适应能力强，无论产层厚薄，渗透率高低，夹层多少都能有效的实施，在老井作业中，还可以起到恢复地层应力的作用。但是，它不适用细粉砂岩地层和高压地层，在无钻机或修井机的情况下也无法施工。因此，研究一种新的无污染而且成本低的高效化学防砂方法是十分有必要的。
4、从国内外现有的化学防砂方法的报道来看，大多数人都采用在酸性或中性条件下进行实验。如果在酸性条件下进行实验，由于酸与树脂反应后会产生氢气，在一定的温度下，加上酸的挥发，形成一种刺激性的气体，不利于人的健康，还会对环境产生污染。因此考虑在碱性条件下的固砂不仅有利于防止对人的伤害，还有利于防止对自然的污染。
随着技术的进一步提高和现场的不断探索，我相信新的防砂方法会被发现，为将来国家的石油工业做出更大的贡献！
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参考文献
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致 谢
此次毕业设计是在王文权老师的细心指导下完成的。在课题完成过程中王文权给予了我认真的指导和细心的辅导，在论文选题、研究方法、成果创新及论文定稿等方面注入了大量心血。老师渊博的知识、严谨的治学态度、开拓的科学思维、认真地指导、严格的要求、创新的思路和良好的工作方法将使我终生受益，并将激励我不懈探索科学真理，攻克学习和工作中的一道道难关。在此，谨向王文权老师表示崇高的敬意和诚挚的感谢。
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