管柱診斷套損預(yù)防及綜合治理工藝技術(shù)培訓(xùn)班西安石油大學(xué)黨瑞榮

井下管柱工況診斷主要內(nèi)容一、套管損壞機(jī)理及類型二、套管損診斷方法三、防砂與治砂四、防臘與清臘五、找水與堵水六、固井質(zhì)量檢測(cè)第一部分：套管損壞機(jī)理及類型套管損壞的不可避免性—國(guó)內(nèi)

套管的損壞是不可避免的現(xiàn)象，生產(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，套管損壞越嚴(yán)重，也越普遍。我國(guó)各主要油田的投產(chǎn)時(shí)間已達(dá)30年以上，套損現(xiàn)象十分突出。

港西油田油水井套損比例高達(dá)40﹪以上長(zhǎng)慶樊家川區(qū)塊投入開(kāi)發(fā)13年后，油水井套損比例達(dá)34﹪吉林扶余套管變形井至1988年高達(dá)1347口，占總井?dāng)?shù)的39.4﹪大慶油田套損井?dāng)?shù)仍逐年增加，1997年套管損壞576口井，2001年套損井超過(guò)700口，整個(gè)油田已累計(jì)損壞超過(guò)8000口井。套管損壞的不可避免性—國(guó)內(nèi)套管損壞的不可避免性—國(guó)外

套損是國(guó)內(nèi)外遇到的共同問(wèn)題。隨著油氣生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行，各國(guó)套損日趨嚴(yán)重■美國(guó)威明頓油田，從1926年到1986年的開(kāi)發(fā)期間，由于大量采出地下液體，引起該地區(qū)較大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，油田中心地區(qū)地面下沉達(dá)9m，水平位移最多達(dá)3m，造成油水井成片錯(cuò)斷，損失嚴(yán)重■羅馬尼亞的坦勒斯油田開(kāi)發(fā)22年后，已有20﹪的套管損壞■俄羅斯的班長(zhǎng)達(dá)勒威油田有30﹪的油水井因套管損壞而停產(chǎn)■蘇聯(lián)的班長(zhǎng)達(dá)勒威油田有30%的井因套管損壞而停產(chǎn)套管損壞機(jī)理影響套管損壞的三大因素

●地質(zhì)因素●工程因素●環(huán)境因素地質(zhì)因素：

■泥巖吸水蠕變

■油層出砂

■巖層滑動(dòng)

■斷層活動(dòng)

■地震活動(dòng)套管損壞的機(jī)理工程因素：

■套管材質(zhì)

■固井質(zhì)量

■射孔質(zhì)量

■井位部署

■高壓注水

■壓裂施工套管損壞的機(jī)理環(huán)境因素：●油田化學(xué)（厭氧菌腐蝕，CO2腐蝕，電化學(xué)腐蝕，溶解氧腐蝕，H2S腐蝕●地?zé)幔釕?yīng)力、套管伸縮）套管損壞的機(jī)理主要有五種變形形態(tài):

●即橢圓變形

●徑向凹陷變形

●縮徑變形

●擴(kuò)徑變形

●彎曲變形套管損壞類型—變形

套管破裂：一是縱向破裂，二是四周破裂，即橫向破裂，還有一種是斜裂紋。套管破裂主要是由于注采壓差及作業(yè)施工壓力過(guò)高而造成的。此外當(dāng)套管鋼材有劃痕、裂縫缺陷或氫脆也可能造成脆性破裂。套管損壞類型—套管破裂

套管挫斷分為非坍塌型和坍塌型兩種。

非坍塌型套管挫斷主要是注入水形成的浸水域的作用造成的，根據(jù)上下斷口軸線間橫向位移的大小分為Φ65mm以上大通徑形錯(cuò)斷、Φ65mm以下小通徑形錯(cuò)斷和斷口通徑基本無(wú)變化的上、下位移型。

坍塌型套管挫斷是由于地層滑移、地殼升降等因素造成的套管挫斷。

套管損壞的類型—挫斷

腐蝕造成套管大面積穿孔或內(nèi)外壁出現(xiàn)麻凹是油田常見(jiàn)的一種套管損壞形式。其原因是井內(nèi)介質(zhì)具有腐蝕性。

套管損壞的類型—穿孔▲注水井套管的年平均腐蝕速度：0.5～0.6mm▲污水對(duì)管柱的年平均腐蝕速度：1～7mm（勝利）▲應(yīng)力作用下的年平均腐蝕速度：14mm（勝利）▲有害物質(zhì)對(duì)管柱的年平均腐蝕速度：11mm（中源）▲純水中管柱的年平均腐蝕速度：1～7mm▲被氧飽和后的水中，年平均腐蝕速度：0.45mm▲水中含鹽量較高時(shí)，年平均腐蝕速度：3～5mm

套管損壞的類型—穿孔■勝利油田現(xiàn)有管線：20000km，年更換400km,更換率2.5%，年損失7000萬(wàn)元■大慶油田現(xiàn)有管線：40000km，平均壽命9年，年更換率12.9%。油管50000km，平均壽命3年■中國(guó)石油股份有限公司管現(xiàn)有管線：70445km，已腐蝕管線占20.58%■美國(guó)：管道損壞總數(shù)中，腐蝕引起的失效占46%■挪威艾柯基斯油田阿爾法平臺(tái)：高溫立管2個(gè)月后被二氧化碳腐蝕壞，導(dǎo)致嚴(yán)重爆炸事故■長(zhǎng)慶油田：二氧化碳平均含量3.02%■南海13-1氣井：二氧化碳含量22%

腐蝕的實(shí)例套管密封性破壞主要表現(xiàn)在套管連接處，導(dǎo)致套管外返油、氣、水。這主要是拉伸造成脫扣或套管絲扣質(zhì)量等原因造成的。套管損壞的類型—密封失效套管損壞防護(hù)是一門重要的學(xué)科，但是也要通過(guò)各種方法來(lái)對(duì)套管進(jìn)行損壞檢測(cè)，找到損壞點(diǎn)和損壞類型，爭(zhēng)取及早發(fā)現(xiàn)套管所出現(xiàn)的問(wèn)題并予以解決，以保證正常生產(chǎn)。這也正是套管檢測(cè)的作用所在。對(duì)套管的修復(fù)首先需要準(zhǔn)確地確定故障類型，并對(duì)故障定位，進(jìn)而通過(guò)粘結(jié)襯套、涂膠潔劑、爆炸焊接等方法進(jìn)行修補(bǔ)。套管防護(hù)與修復(fù)第二部分套管損診斷方法套管診斷用于檢查套管損傷或變形的測(cè)井方法有：1、機(jī)械方法：包括印模法和井徑法2、聲波方法：井壁超聲波成像測(cè)井儀3、放射性方法：伽馬-伽馬測(cè)井儀4、光學(xué)方法：井下攝像電視測(cè)井儀5、電磁方法：接箍定位器、管子分析儀、電磁測(cè)厚儀、磁測(cè)井、電磁探傷測(cè)井儀等

印模法檢測(cè)是利用專用管柱或鋼絲繩下接印模類打印工具，對(duì)套管損壞程度、幾何形狀等進(jìn)行打印，然后對(duì)打印出的印痕進(jìn)行描繪、分析、判斷，最后提出套損點(diǎn)的幾何形狀、尺寸、深度位置。印模法檢測(cè)可用來(lái)判斷套管變形、錯(cuò)斷、破裂等套損程度和深度位置。

印模法檢測(cè)不受環(huán)境條件和井況的限制，檢測(cè)時(shí)迅速、方便和直觀，但印模直徑大小的選擇比較難。直徑過(guò)大，打印出來(lái)的印模不在變形最明顯處，印痕不清晰，不可靠，直徑過(guò)小，打印不出印痕或印痕不明顯，因而無(wú)法確定某一個(gè)變形位置的形態(tài)。這種方法主要用于套管損壞的驗(yàn)證，井下落物幾何形狀、尺寸和深度位置的核定，以及在修井過(guò)程中臨時(shí)需要查明套管技術(shù)狀況等場(chǎng)合。套管的診斷—印模法

井徑法通過(guò)測(cè)量套管內(nèi)徑的變化反應(yīng)套管縱向和橫向的變形。井徑儀是電阻式轉(zhuǎn)換測(cè)量?jī)x器，其主要原理是當(dāng)套管內(nèi)徑改變使微井徑電橋阻值改變，通過(guò)放大并由地面儀表記錄，并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的井徑值，即可得到隨井深不同的井徑變化曲線。

井徑儀的優(yōu)點(diǎn)是：井徑儀簡(jiǎn)易、堅(jiān)固、穩(wěn)定、可靠、檢測(cè)速度快，能夠較準(zhǔn)確地測(cè)得全井套變部位及井徑的變化。

缺點(diǎn)是：（1）對(duì)儀器居中要求很高，偏心會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。（2）對(duì)井徑儀接觸不到的部分所存在的缺陷是無(wú)法檢測(cè)到的，也探測(cè)不到套管外壁的損傷情況。（3）當(dāng)套管內(nèi)壁有瀝青、石臘等雜質(zhì)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致井徑儀與套管內(nèi)壁接觸不可靠，從而影響檢測(cè)結(jié)果。套管的診斷—井徑法

利用超聲波進(jìn)行套管檢測(cè)的儀器主要是超聲波成像測(cè)井儀，其工作原理是利用超聲波在介質(zhì)中的傳播特性，由井下儀器的超聲換能器在井內(nèi)旋轉(zhuǎn)掃描，發(fā)射和接收脈沖式超聲波，對(duì)套管內(nèi)壁或井壁的回波幅度及時(shí)間信息進(jìn)行處理，放大后經(jīng)電纜傳至井上經(jīng)計(jì)算機(jī)處理成像。超聲波成像測(cè)井可對(duì)套管損壞部位的不同角度、不同形式的圖形加以描繪，其中包括立體圖、縱橫截面圖、時(shí)間圖、幅度圖和井徑曲線，用高分辨彩色監(jiān)視器顯示并拍攝成照片。套管的診斷—超聲波法

超聲成像儀檢測(cè)套管損壞如錯(cuò)斷、彎曲、破裂、孔洞、腐蝕等各種損壞情況，資料非常直觀。缺點(diǎn)：●測(cè)井速度較低；●液體中的氣泡對(duì)聲波散射嚴(yán)重，造成回波信號(hào)降低。套管的診斷—超聲波法

利用光學(xué)法進(jìn)行套管檢測(cè)的儀器主要是井下電視，儀器利用微型攝像頭和光源來(lái)獲取圖像。

優(yōu)點(diǎn)：井下電視可對(duì)套管的內(nèi)壁進(jìn)行檢查，觀察井中落物或其它問(wèn)題，并可估算射孔孔眼中油、氣和水的產(chǎn)出情況，以圖像方式進(jìn)行顯示，資料直觀。

缺點(diǎn)：（1）不能對(duì)套管外表面的情況進(jìn)行檢查；（2）井眼流體的透明度對(duì)圖像質(zhì)量有較大影響；（3）造價(jià)較高。套管的診斷—光學(xué)法套管的診斷—電磁法

電磁法檢測(cè)是利用套管和油管在電磁作用下呈現(xiàn)出來(lái)的電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理來(lái)檢測(cè)井下套管的技術(shù)狀況。電磁法檢測(cè)可確定套管的厚度、裂縫、變形、錯(cuò)斷、內(nèi)外壁腐蝕及射孔質(zhì)量。電磁檢測(cè)儀是一種無(wú)損、非接觸式的儀器，它不受井內(nèi)液體、套管積垢、結(jié)臘及井壁附著物的影響，測(cè)量精度較高。同時(shí)，電磁檢測(cè)儀可以檢測(cè)到套管外層管柱的缺陷。由于電磁法檢測(cè)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此是最有應(yīng)用前景的套管損傷檢測(cè)技術(shù)。

國(guó)內(nèi)外利用電磁法對(duì)套管進(jìn)行檢測(cè)的儀器較多，其中資料介紹較多的是斯倫貝謝的管子分析儀(PAT)、西方阿特拉斯公司的垂直測(cè)井儀(Vertilog)，哈里伯頓公司的電磁波腐蝕測(cè)井儀，俄羅斯的套管探傷儀。測(cè)量時(shí)，儀器產(chǎn)生連續(xù)的磁通量在套管內(nèi)流動(dòng)。如果套管完好無(wú)損，套管內(nèi)的磁通量路徑與管壁平行。當(dāng)套管發(fā)生腐蝕、損壞時(shí)，套管內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，接收線圈輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化成正比，而磁通量的變化取決于磁場(chǎng)中金屬的增加和損失，因此可以通過(guò)線圈輸出的感生電動(dòng)勢(shì)確定套管的金屬損失。套管的診斷—電磁法探測(cè)儀套管的診斷—電磁探傷儀

電磁探傷儀成功地解決了在油管內(nèi)探測(cè)套管的厚度、腐蝕、變形破裂等問(wèn)題，可準(zhǔn)確指示井下管柱結(jié)構(gòu)、工具位置，并能探測(cè)套管以外的鐵磁性物質(zhì)（如套管扶正器、表層套管等）。對(duì)氣井的管柱探傷時(shí)，不需要提取油管，對(duì)保證安全性是十分有利的。套管的診斷—電磁探傷儀

電磁探傷儀可在油管內(nèi)檢測(cè)油管和套管的損壞情況，以及在套管內(nèi)檢測(cè)套管和表層套管的損壞情況，節(jié)省了檢查套管情況時(shí)起下油管的作業(yè)費(fèi)用和時(shí)間，這一特點(diǎn)使得對(duì)油、水井井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行普查成為可能。電磁探傷—原理（續(xù)1）寬帶脈沖信號(hào)可按傅立葉級(jí)數(shù)變換理論分解為無(wú)限多低、中、高頻的正弦波之和，所以將重復(fù)的寬帶脈沖信號(hào)代替?zhèn)鹘y(tǒng)正弦交變信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)，能夠得到被檢測(cè)對(duì)象表面、近表面和距表層一定深度范圍內(nèi)的檢測(cè)信息，較好地解決了傳統(tǒng)檢測(cè)方法所不能兼顧的檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)深度之間的矛盾。電磁探傷—原理（續(xù)2）將發(fā)射線圈置于管柱之中，通以雙極性直流脈沖，當(dāng)發(fā)射線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，必將在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁力線穿過(guò)油管進(jìn)入套管，在油管和套管中分別產(chǎn)生感應(yīng)電流io和ic。在直流脈沖結(jié)束后，二次磁場(chǎng)在接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε。感應(yīng)電流io和ic與油管或套管的電磁特性有關(guān)，當(dāng)油管或套管出現(xiàn)孔洞、裂縫，特別是縱向裂縫，將部分或全部切斷感應(yīng)電流io和ic的通路，這將改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε的幅度?？梢酝ㄟ^(guò)接收線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)計(jì)算出管柱的壁厚、大小等參數(shù)，從而確定套管的損壞程度。

瞬變過(guò)程的早期階段主要反映導(dǎo)電介質(zhì)的淺部質(zhì)量信息；中晚期階段反映導(dǎo)電介質(zhì)外部的檢測(cè)信息。由此可見(jiàn)，研究電磁場(chǎng)的瞬變過(guò)程可以得到不同導(dǎo)電介質(zhì)層的檢測(cè)信息。電磁探傷—系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)管柱情況信號(hào)幅度衰減時(shí)間a空氣中5.15v410usb有裂縫鋼3.65v6.90msc無(wú)裂縫鋼2.78v11.00ms1—直縫：2mm×40mm2—孔：φ53—小槽。寬：5mm，深：5mm4—大槽。寬：15mm，深：5mm5—孔：φ56—大槽。寬：15mm，深：5mm斜縫：長(zhǎng)70mm，45度分布。系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)套管的診斷—電磁探傷儀測(cè)試實(shí)例—腐蝕油管有外腐蝕套管的診斷—電磁探傷儀測(cè)試實(shí)例—扶正器孔洞

三、防砂與治砂油井出砂監(jiān)測(cè)三種類型的出砂情況：

（1）瞬時(shí)出砂：即由于壓裂、酸化、射孔等施工引起的短時(shí)出砂現(xiàn)象，隨著時(shí)間的推移，油氣水多相流中的含砂量將會(huì)逐步減小；

（2）持續(xù)出砂：油氣水多相流中的含砂量處于長(zhǎng)期的穩(wěn)定狀態(tài)；

（3）災(zāi)難性出砂：即由于過(guò)度開(kāi)采造成的地層負(fù)壓而引起的儲(chǔ)層崩塌所引起的出砂。油井出砂監(jiān)測(cè)意義：（1）通過(guò)對(duì)產(chǎn)砂率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為開(kāi)采策略的制定提供依據(jù)，延長(zhǎng)油氣井壽命，保護(hù)儲(chǔ)層；（2）預(yù)測(cè)災(zāi)害，為采取必要的措施提供依據(jù)；（3）優(yōu)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)量。出砂的危害

（1）縮短油氣井壽命（2）損壞機(jī)械設(shè)備（3）對(duì)安全生產(chǎn)帶來(lái)重大隱患（4）影響了生產(chǎn)效率BP公司的研究表明，該公司2百萬(wàn)桶的原油日產(chǎn)量中有60%來(lái)源于合理的防砂、治砂。SUN公司對(duì)氣井出砂進(jìn)行監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明，出砂后日產(chǎn)量下降500Mcf，通過(guò)治理，停止出砂后，日產(chǎn)量又增加了200Mcf。

出砂的危害出砂導(dǎo)致容器破裂出砂造成機(jī)械部件的損壞監(jiān)測(cè)方法國(guó)內(nèi)的研究情況

目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有油氣井出砂監(jiān)測(cè)裝置，所開(kāi)展的研究主要是河流泥沙含量的測(cè)量，采用的方法有：（1）超聲波測(cè)量法：即利用水介質(zhì)中固體微粒對(duì)超聲波的反射和折射現(xiàn)象確定河流中的泥少含量；（2）射線測(cè)量法：利用X射線或γ射線穿過(guò)混合介質(zhì)后的射線衰減量來(lái)確定泥沙含量；（3）光電法：這種方法取決于光與沙粒的相互作用，當(dāng)光通過(guò)挾沙水流時(shí)，由于泥沙的吸光或散射作用，使透過(guò)光的強(qiáng)度減弱，依據(jù)光的衰減情況就可確定泥沙含量；（4）其他方法：包括紅外法、激光法等。監(jiān)測(cè)方法國(guó)外的研究情況

國(guó)外采用過(guò)油井出砂監(jiān)測(cè)方法主要有：射線法、聲波法、電阻率法。

（1）射線法：采用四種不同能量的放射源，測(cè)量包含砂粒在內(nèi)的多相流體的密度，從而確定含砂量。

缺點(diǎn)：這種方法主要適合于出砂量較大的油井，如儲(chǔ)層崩塌時(shí)的大量出砂情況，系統(tǒng)復(fù)雜，放射源數(shù)目多，檢測(cè)電路復(fù)雜。

國(guó)外現(xiàn)狀

內(nèi)置式外置式

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

問(wèn)題：外置式測(cè)量準(zhǔn)確性差，內(nèi)置式可靠性差國(guó)外現(xiàn)狀外置式（2）聲波法：通過(guò)監(jiān)測(cè)砂粒與管壁碰撞所產(chǎn)生的聲信號(hào)判別流體中的含砂量。分為內(nèi)置式和外置式兩種。監(jiān)測(cè)方法

國(guó)外現(xiàn)狀

（3）電阻率法。將一種特殊金屬材料制成的探頭插入管道內(nèi)，當(dāng)砂粒與該金屬探頭碰撞時(shí)造成金屬量的缺損，并引起電阻率的變化，進(jìn)而引起探頭上電壓的變化，從而可計(jì)算出含砂量。監(jiān)測(cè)方法

國(guó)外雖然在含砂測(cè)量方面開(kāi)展了一定的工作，但未見(jiàn)比較完整的測(cè)量系統(tǒng)，現(xiàn)有資料中所體現(xiàn)的主要是部分相關(guān)的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果。 本課題的研究可借鑒的資料較少，在技術(shù)上有一定的難度。

監(jiān)測(cè)方法（1）密度測(cè)量：采用一種敏感面較大的壓力或力傳感器測(cè)量長(zhǎng)直管段的流體密度，該密度與質(zhì)量成正比。出砂監(jiān)測(cè)的方法是比較兩個(gè)不同時(shí)刻密度或質(zhì)量的增量，從而確定產(chǎn)砂量。

（2）壓力測(cè)量：采用國(guó)內(nèi)外已有的高精度傳感器進(jìn)行壓力測(cè)量。

（3）外置式聲波壓電傳感器：采用壓電薄膜構(gòu)成的環(huán)形安裝結(jié)構(gòu),需要專門研制。不論砂粒與管道的任一內(nèi)壁碰撞時(shí)，都會(huì)被有效地檢測(cè)到。

（4）感應(yīng)式線圈：采用瞬變電磁信號(hào)，在低頻情況下，可直接穿過(guò)管壁，對(duì)管內(nèi)流體的電導(dǎo)阻率進(jìn)行測(cè)量。

（5）檢測(cè)電路:信號(hào)采集采用24位高精度A/D，信號(hào)處理32位精度浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）,有顯示、存儲(chǔ)、診斷功能

監(jiān)測(cè)方法

（1）出砂監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性：國(guó)外采用內(nèi)置式和外置式探頭的測(cè)量結(jié)果與分離后的實(shí)際含砂相比，有時(shí)相差6倍。采用集砂器后，可通檢測(cè)電路對(duì)集砂器清理的方法對(duì)測(cè)量結(jié)果加以校正，達(dá)到較好的效果。（2）外置式聲波傳感器：一是采用環(huán)形壓電薄膜，二是通過(guò)清理管道內(nèi)壁的方法，使其不被瀝清粘結(jié)，以達(dá)到較好的測(cè)量效果監(jiān)測(cè)方法防砂方法1.制訂合理的開(kāi)采措施2)

在易出砂油水井管理中，開(kāi)、關(guān)井操作要平穩(wěn)。要針對(duì)油層和油井條件，正確地選擇完井方法，制訂合理的開(kāi)采措施：

1)在制訂油井配產(chǎn)方案時(shí)，要通過(guò)礦場(chǎng)試驗(yàn)使所確定的生產(chǎn)壓差不會(huì)造成油井大量出砂。如因受壓差限制而無(wú)法滿足采油速度要求時(shí)，只能在采取其它防砂措施之后才能提高采油壓差，否則將無(wú)法保證油井正常生產(chǎn)。防砂方法

3)易出砂井應(yīng)避免強(qiáng)烈抽汲和氣舉等突然增大壓差的誘流措施。

4)對(duì)膠結(jié)疏松的油層，為解除油層堵塞而采用酸化等措施時(shí)，必須注意防止破壞油層結(jié)構(gòu)，以避免造成油井出砂。對(duì)粘土膠結(jié)的疏松低壓油層，避免用淡水壓井，要防止水大量漏入油層，引起粘土膨脹。

5)根據(jù)油層條件和開(kāi)采工藝要求，正確地選擇完井方法和改善完井工藝。對(duì)于油水(或氣)層交互及層間差異大的多油層，常采用射孔完井。礫石充填防砂方法常用礫石充填有兩種：裸眼礫石填充和套管礫石填充。此種防砂方法是較早的機(jī)械防砂法，近年來(lái)在理論、工藝及設(shè)備方面不斷完善，被認(rèn)為是目前防砂效果最好的方法之一，特別是在注蒸汽井中的防砂，其效果更為顯著。

礫石充填防砂方法屬于先期防砂(即在油井投產(chǎn)前的完井過(guò)程中采取的防砂措施)工藝。礫石充填防砂方法工藝原理對(duì)礫石充填就是將地面選好的礫石用具有一定粘度的液體攜至井內(nèi)充填于具有適當(dāng)縫隙的不銹鋼繞絲篩管(或割縫襯管)和地層出砂部位之間，形成具有一定厚度的礫石層，阻止油層砂粒流入井內(nèi)的充填方式。礫石層先阻擋了較大顆粒的砂子，形成砂橋或砂拱，進(jìn)而又阻止了細(xì)砂入井。通過(guò)自然選擇形成了由粗粒到細(xì)粒的濾砂器，既有良好的流通能力，又能防止油氣層大量出砂。人工井壁防砂方法人工井壁防砂通常是指從地面將有特定物理、化學(xué)性能的膠結(jié)劑和桃殼砂或其它填充物的支護(hù)劑混合均勻，由攜砂液攜帶擠過(guò)泡眼后，在出砂部位堆積固化后形成有一定強(qiáng)度和滲透性能，可阻擋地層砂的井壁防砂方法，起到阻止油層砂子流入井內(nèi)而不影響油井生產(chǎn)的作用。這類防砂方法也稱為顆粒防砂方法，其中有水泥砂漿、樹(shù)脂、核桃殼及樹(shù)脂砂漿等方法。清砂1.撈砂(機(jī)械)

特點(diǎn):不需外來(lái)沖砂液，不會(huì)污染油層。但存在一次撈砂量少，井深時(shí)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，撈砂效率低，不經(jīng)濟(jì)等缺點(diǎn)。清砂方法包括：撈砂和沖砂。對(duì)于低壓油層，由于地層漏失而無(wú)法建立循環(huán)的井，采用鋼絲繩下入專門的撈砂工具——撈砂筒進(jìn)行清砂。沖砂特點(diǎn):一次沖砂量大、清洗井底完全、工藝簡(jiǎn)單。但當(dāng)?shù)貙訅毫ο禂?shù)低時(shí)，沖砂液會(huì)大量漏進(jìn)地層，污染油層，從而增大排液開(kāi)采難度；當(dāng)井很深而地層壓力較低時(shí)，沖砂液難以返至地面，水力沖砂法失效，且易出現(xiàn)砂卡；當(dāng)?shù)貙訛樗粜缘貙訒r(shí)，水力沖砂法易漏入地層，污染油層。

沖砂(水力)：向井內(nèi)打入液體，利用高速液流將砂堵沖散，并利用循環(huán)上返的液流將沖散的砂子帶到地面。

適用條件：能建立循環(huán)的井。清砂成功的關(guān)鍵：選擇沖砂液和沖砂方式。

常用沖砂液：油、水、乳狀液、汽化液等。為防止油層污染，可在液體中加入表面活性劑。一般油井用原油，水井用清水(或鹽水)，低壓井用混氣沖砂液。對(duì)沖砂液的要求：①具有一定的粘度，以保證有良好的攜砂能力；②具有一定的密度，以便形成適當(dāng)?shù)囊褐鶋毫?，防止井噴；③?lái)源方便，而又不損害油層。（1）沖砂液①正沖砂沖砂液沿沖砂管(油管)向下流動(dòng)，流出管口時(shí)以較高的流速?zèng)_散砂堵。被沖散的砂和沖砂液沿沖砂管與套管的環(huán)形空間返至地面。

特點(diǎn)：是沖力大，易沖散砂堵。（2）沖砂方式②反沖砂與正沖砂通路相反，其優(yōu)點(diǎn)是上返力強(qiáng)。③聯(lián)合沖砂利用正、反沖砂的優(yōu)點(diǎn)，下入聯(lián)合沖砂管柱，用正沖的方式將砂堵沖開(kāi)，并處于懸浮狀態(tài)，然后迅速改為反沖洗，將沖散的砂子從沖管內(nèi)返出地面。聯(lián)合沖砂示意圖④負(fù)壓沖砂負(fù)壓沖砂是利用某種特殊性能的攜砂液(可由某種氣液混合物組成)，沖砂時(shí)從沖砂管中打入從套管返出，使井底建立低于油層的壓力，稱為“負(fù)壓”，在負(fù)壓差作用下，依靠攜砂液沖散井內(nèi)積砂并攜帶出井，達(dá)到?jīng)_砂的目的。（2）沖砂方式負(fù)壓撈砂負(fù)壓撈砂工藝：具有機(jī)械撈砂與水力沖砂的優(yōu)點(diǎn)。負(fù)壓撈砂工藝是利用撈砂管串內(nèi)外的靜液面差在井底產(chǎn)生負(fù)壓而吸砂，是針對(duì)地層壓力系數(shù)低的深井而設(shè)計(jì)的一種經(jīng)濟(jì)、可行的新型撈砂技術(shù)。其設(shè)計(jì)獨(dú)特的吸砂頭可以破碎砂垢，利于充分吸砂。適用條件：井內(nèi)液柱高度不低于1500～2000米的中深井。獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：不對(duì)地層產(chǎn)生附加壓力，因而不污染油層；不受油井溫度、井深的影響；水力撈砂和機(jī)械撈砂相結(jié)合，沖砂效率高；可加壓旋轉(zhuǎn)撈砂工具，破碎砂垢；較普通機(jī)械法撈砂而言，一次撈砂量大；工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。負(fù)壓撈砂－應(yīng)用現(xiàn)狀目前，負(fù)壓撈砂技術(shù)已在井深且地層壓力系數(shù)低的塔里木東河油田得到了很好的應(yīng)用。如DH1－6－6井一年半時(shí)間砂面上漲24米，沉砂淹沒(méi)產(chǎn)油層8米，且砂面還在繼續(xù)上漲，對(duì)該井進(jìn)行清砂工作勢(shì)在必行。2002年11月27日，塔里木油田利用負(fù)壓撈砂新技術(shù)對(duì)該井進(jìn)行撈砂作業(yè)，僅用0.8小時(shí)便撈干砂363升，使井內(nèi)砂面從5810.47米降至5840.28米（鉆柱探砂面），達(dá)到了預(yù)期清砂目的。實(shí)踐證明，負(fù)壓撈砂工藝是一種較理想的撈砂方法，既可有效撈砂，也使油層得到了保護(hù)，同時(shí)，撈砂專用工具在井底高溫、高壓惡劣環(huán)境下工作正常、安全可靠。防蠟與清蠟四、油井結(jié)蠟的危害1給日常管理帶來(lái)大量的工作；2油流通道減小，油流阻力增大，降低油井產(chǎn)能；3結(jié)蠟嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成清蠟困難；4清蠟影響油井生產(chǎn)時(shí)間；5給油氣集輸、油田開(kāi)發(fā)帶來(lái)許多困難。防蠟與清蠟一、

油井結(jié)蠟原因內(nèi)因：原油中含有蠟原因外因原油組分變化溫度變化壓力變化影響結(jié)蠟的主要因素是：原油的組成(蠟、膠質(zhì)和瀝青的含量)油井的開(kāi)采條件(溫度、壓力、氣油比和產(chǎn)量)原油中的雜質(zhì)(泥、砂和水等)管壁的光滑程度及表面性質(zhì)影響結(jié)蠟因素的分析內(nèi)因外因外因同一溫度下,輕質(zhì)油不易結(jié)蠟;同一原油,低溫易結(jié)蠟;同一含蠟量，重油易結(jié)蠟。影響結(jié)蠟因素2.原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)（1）膠質(zhì)增加,結(jié)晶溫度降低。（2）瀝青對(duì)石蠟晶體有分散作用。（3）管壁積蠟中含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)時(shí)將形成硬蠟，不易被油流沖走。溫度對(duì)蠟溶解度的影響1-汽油；2-原油；3-脫氣原油1.原油性質(zhì)與溫度3.壓力和溶解氣在P>Pb條件下，壓力降低，原油不會(huì)脫氣，蠟的初始結(jié)晶溫度隨壓力的降低而降低。在P<Pb條件下，壓力降低時(shí)油中氣體的逸出與氣體的膨脹都使油溫降低，降低了對(duì)蠟的溶解能力，因而使初始結(jié)晶溫度升高。壓力愈低，結(jié)晶溫度增加的愈高。采油過(guò)程中由于壓力不斷降低，氣體的逸出降低了油對(duì)蠟的溶解能力和油溫，有利于蠟結(jié)晶析出和結(jié)蠟。影響結(jié)蠟因素4.原油中的水和機(jī)械雜質(zhì)的影響機(jī)械雜質(zhì)對(duì)蠟的初始結(jié)晶溫度影響不大，但油中的細(xì)小砂粒及機(jī)械雜質(zhì)將成為石蠟析出的結(jié)晶核心，促使石蠟結(jié)晶的析出，加劇了結(jié)蠟過(guò)程。油中含水率增高后對(duì)結(jié)蠟過(guò)程產(chǎn)生兩方面的影響:(1)水的比熱容大于油，故含水后可減少液流溫度的降低；(2)含水率增加后易在管壁形成連續(xù)水膜，不利于蠟沉積到管壁上。因此油井隨著含水量增加，結(jié)蠟程度有所減輕。影響結(jié)蠟因素5.其它影響因素（1）高產(chǎn)井結(jié)蠟比低產(chǎn)井輕。產(chǎn)量高，流速大，溫度也減低得慢。（2）液流速度大，對(duì)管壁的沖刷作用強(qiáng)，懸浮在油中的蠟的結(jié)晶顆粒還來(lái)不及吸附在油管壁上就被油流帶走。減少了結(jié)蠟機(jī)會(huì)。（3）管壁表面粗糙、親油性強(qiáng)易結(jié)蠟。影響結(jié)蠟因素五、找水與堵水1)注入水、邊水突進(jìn)2)底水錐進(jìn)3)上、下層水及夾層水找水與堵水一、

油井見(jiàn)水的來(lái)源不可避免但應(yīng)及時(shí)確定出水層位，采取措施，控制含水上升。竄入油層：固井質(zhì)量不高，套損，誤射孔等。1.綜合資料分析法應(yīng)用見(jiàn)水井的靜態(tài)資料(井身結(jié)構(gòu)、開(kāi)采層位、連通狀況等)，結(jié)合采油過(guò)程中的動(dòng)態(tài)資料(產(chǎn)量、壓力、含水變化、水質(zhì)分析)以及與本井連通的注水井壓力變化進(jìn)行分析對(duì)比，可初步確定來(lái)水方向及層位。為了更準(zhǔn)確的確定出水層位，還應(yīng)結(jié)合采出油樣含水化驗(yàn)，分析水的礦化度和所含離子組成，判斷油井見(jiàn)水是注入水(同層水)還是地層水(外來(lái)水)。二、

油井出水層位的確定找水儀找水2.機(jī)械法確定出水層位工作原理：儀器下到預(yù)定位置后，電磁振動(dòng)泵工作，將集流器皮球打脹，密封儀器與套管的環(huán)形空間，使液流全部由儀器的內(nèi)部通過(guò)。液流沖動(dòng)渦輪流量計(jì)的渦輪，由地面儀器記錄渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，從而得知該層的總液量。

圖14-7找水儀找水示意圖1-電子線路；2-電容含水比例計(jì)；3-渦輪流量計(jì)；4-皮球集流器；5-進(jìn)液孔；6-泵閥

含水率的確定油水比例計(jì)是利用油和水的導(dǎo)電性差異來(lái)確定油樣中含水量，可將含水量的變化轉(zhuǎn)換成電容大小的變化，再由電子線路轉(zhuǎn)換成直流電位差的變化，由地面二次儀表記錄出直流電位差的數(shù)值。根據(jù)記錄的直流電位差值，查右圖所示的曲線便可得到所測(cè)層位的持水率，并根據(jù)持水率與流量求得含水率。

1.選井(層)條件1）油井單層厚度較大，一般要求在5m以上。2)油井各油層縱向滲透率差異較大，可優(yōu)先選擇油層縱向滲透率級(jí)差大于2的井。3)優(yōu)先選擇縱向水淹不均勻，部分層段產(chǎn)油發(fā)揮作用較小或未發(fā)揮作用，目前尚有較大潛力的油井。4)進(jìn)行堵水的油井出水層位清楚，固井質(zhì)量好，無(wú)層間串槽。三、

油井堵水的選井選層碳酸鹽油田油井堵水選井條件：1)油井生產(chǎn)層段是以裂縫為主的裂縫性儲(chǔ)層；溶洞為主的孔洞型儲(chǔ)層或以晶間孔和粒間孔為主的孔隙型儲(chǔ)層。2)油井生產(chǎn)層段中，水平裂縫發(fā)育較好。3)油井的生產(chǎn)剖面縱向差異大，除主力層段外有接替層段。2.碳酸鹽油田油井堵水選井條件第六部分：固井質(zhì)量檢測(cè)HALLIBURTON

聲幅變密度PETCAST-VMAK聲波伽瑪密度俄羅斯聲幅變密度國(guó)產(chǎn)聲幅變密度SBTAtlas固井質(zhì)量檢測(cè)儀器測(cè)井項(xiàng)目：1、磁定位曲線2、自然伽瑪曲線3、聲幅曲線4、變密度圖5、中子伽瑪曲線用途：1、檢查固井質(zhì)量,評(píng)價(jià)兩個(gè)界面的膠結(jié)情況2、確定套管接箍位置3、測(cè)量地層放射性強(qiáng)度進(jìn)行地層對(duì)比固井質(zhì)量檢測(cè)—儀器的主要性能

變密度測(cè)井：采用單發(fā)雙收聲系，源距分別為3英尺和5英尺。測(cè)量時(shí)，由發(fā)射器發(fā)射聲脈沖，接收器把接收到的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)電纜傳至地面，檢波后只保留正半周部分；這部分電信號(hào)加到顯像管上來(lái)調(diào)制光點(diǎn)亮度。聲波幅度大電壓高，光點(diǎn)就亮，圖上就顯示為黑色；聲波幅度小電壓低，光點(diǎn)就暗，圖上就顯示為灰色或白色。變密度測(cè)井圖是黑(灰)白相間的條帶，其顏色的深淺可以表示接收到信號(hào)的強(qiáng)弱，從而依此判斷第一界面和第二界面的膠結(jié)質(zhì)量。變密度測(cè)井原理固井質(zhì)量檢測(cè)—儀器外徑最高工作溫度最高工作壓力MAK聲波儀Ф100×3850mm120℃80MPaФ73×3850mm測(cè)井項(xiàng)目：1、首波到達(dá)R1的時(shí)間2、首波到達(dá)R2的時(shí)間3、首波時(shí)差4、R1記錄的首波衰減5、R2記錄的首波衰減6、首波的衰減系數(shù)用途：

評(píng)價(jià)兩個(gè)界面的膠結(jié)情況固井質(zhì)量檢測(cè)—MAK聲波測(cè)井MAK聲波測(cè)井的測(cè)井原理與國(guó)產(chǎn)變密度測(cè)井原理基本一致。所不同的是，MAK聲波測(cè)井不提取首波絕對(duì)幅度的大小，而是研究首波的幅度衰減和時(shí)間特性。固井質(zhì)量檢測(cè)—MAK聲波測(cè)井儀結(jié)構(gòu)測(cè)井項(xiàng)目：1、水泥膠結(jié)評(píng)價(jià)2、探測(cè)竄槽方位3、檢查套管厚度4、檢查套管內(nèi)徑和橢圓度5、探測(cè)相對(duì)方位和傾斜度6、探測(cè)流體傳播時(shí)間用途：適于檢測(cè)第一界面膠結(jié)狀況，八個(gè)探頭可定向測(cè)量固井質(zhì)量檢測(cè)—PET測(cè)井儀60o

SBT儀器的六個(gè)極板貼在套管內(nèi)壁上，從縱向和橫向兩個(gè)方向來(lái)定量測(cè)量套管周圍六個(gè)60度扇區(qū)的水泥膠結(jié)質(zhì)量，它在垂向、徑向上均具有高分辨率。由于采取了聲束控制技術(shù)，聲波能以一定角度進(jìn)行發(fā)射，因此，聲波能量衰減既能反映縱向膠結(jié)，又能反映橫向膠結(jié)，形成一個(gè)面的概念。SBT測(cè)井儀規(guī)格：

?114mm×5283mm固井質(zhì)量檢測(cè)—SBT測(cè)井儀主要用途：1、高分辨率井徑測(cè)量2、識(shí)別井壁坍塌程度3、裂縫探測(cè)4、構(gòu)造描述5、地層形態(tài)和沉積構(gòu)造分析6、檢查套管狀況7、評(píng)價(jià)一、二界面的膠結(jié)質(zhì)量X250X2500.06.02001200DEVI