压裂防砂增产工艺指什么？

压裂防砂增产工艺实际上是压裂技术和防砂技术相结合的工艺，它是针对易出砂地层新发展起来的一项专用技术。以往对这类地层大都采用防砂的方法来保证油井的正常生产。近几年，随着压裂技术的发展，特别是人们渴望提高出砂油井的单井产量，发展了软地层压裂技术。所谓软地层是相对于低渗透的硬地层而言的，它泛指胶结疏松、渗透率相对较高的地层。而压裂原本是用于低渗透的硬地层的一种增产工艺。有人将压裂工艺成功地用于易出砂地层，也获得了较好的增产效果。但同时也暴露了进入地层裂缝的支撑剂在油井生产时容易返吐出来的缺点。针对这种情况，发明了压裂和防砂相结合的工艺，吸收了压裂、防砂的优点，克服了各自的弱点，使技术更臻完善。

压裂防砂一体化示意图压裂防砂技术多采用机械防砂和水力压裂相结合。施工中先将可阻挡支撑剂返出的绕丝筛管或割缝筛管下入到预定处理层的位置，然后再进行水力压裂，压裂液通过油层套管和筛管间的通道进入地层，压开裂缝。对这类地层进行水力压裂的关键是要获得宽裂缝才能得到好的增产效果。现场采用裂缝端部脱砂技术达到了预期目的。端部脱砂是让支撑剂在裂缝的前端沉积下来，阻止了裂缝向前继续延伸，这时裂缝内的压力会逐渐升高，迫使裂缝横向增宽，最后将裂缝、筛管同油层套管的环形空间都填满支撑剂，完成施工。实践证明，该工艺一次施工既达到了压裂目的又达到了防砂目的，是易出砂地层增产的较好技术。

人们为了取得地下水开凿了水井。水井实际是水从水层到地面的通道。石油和天然气埋藏在地下的油气层中，要把它开采出来，也需要在地面和地下油（气）层之间建立一条油气通道，称为油井。油井比水井复杂得多，主要由三部分组成，即井筒、完井结构和井口装置。

井筒是由多层同心钢管并经水泥固结后形成的。油井中下入的第一层管子叫导管，其作用是建立最初的钻井液循环通道，保护井口附近的地表层；油井中下入的第二层管子叫表层套管，一般为几十至几百米，其作用是封隔上部不稳定的松软地层和浅水层；油井中下入的第三层套管叫技术套管，它是钻井中途遇到高压油、气、水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时，为保证钻井能钻到设计深度而下的套管；油井中下入的最内层套管叫油层套管，油层套管的下入深度取决于油层深度和完井结构。其作用是封隔油、气、水层，建立一条可供长期开采油、气的通道。以上各层套管都要用水泥与地层固结在一起，并与井口装置连接起来，形成永久性通道。正常采油生产时还要再下入油管，以便携带抽油泵、各种工具进入井内并通过它将油气导出。

井中下入钢管后，仅仅建成了井眼，但通道还不完善，还需要完井。完井是为满足各种不同性质油气层的开采需要而选择的油、气层与井底的连通方式和井底结构的作业。裸眼完井法是指在油层部位不下入套管，整个油层完全裸露，油层与地面通过油井直接连通，农村水井常用此方法。射孔完井法是目前油井完井中应用最多的一种方法，它是指用一种特殊的枪对准油、气层，射穿套管和水泥环并进入地层一定的深度，使油气通过射开的孔眼流入井筒，实现油层与井筒连通的完井作业方法。贯眼完井法是指钻穿油气层后，把带有孔眼的套管下到油气层部位，油气从地层经过孔眼流入井筒。砾石筛管完井法是在油层部位下入绕丝筛管，然后在筛管与井壁之间充填一定粒度的砾石，油气可经过筛管、穿过砾石层流入井筒。

井筒一旦和油气层连通后，就会处于高压状态，因此还必须有一套能控制和调节油气生产的设备，这套设备就叫做井口装置。它主要由套管头、油管头和采油树组成，其作用是控制油气的流动。

套管头位于整个采油树的最下端并把井内各层套管连接起来，使各层套管间的环形空间密封不漏；油管头是安装在套管头上面，其作用是悬挂井内的油管，并密封油管和油层套管之间的环形空间。目前，普遍采用顶丝阀悬挂法，即在套管四通上安装一个顶丝阀，顶丝阀内有一上大下小的锥形通道。油管悬挂器也是一个锥形体，上带密封圈，在全井筒油管重量的拉力下，油管悬挂器牢牢地坐在顶丝阀的座里。顶丝的作用是防止井内压力太高时将油管柱顶出。采油树，有人认为是一棵树。其实它是业内对井口装置约定俗成的称谓，最早因其形似圣诞树而得名。它由闸门、四通、油嘴等组成。其作用是通过开启或关闭闸门和调节油嘴的大小来调节油气井生产并与地面集油管线连接。

顶丝法兰悬挂油管示意图1—油管；2—顶丝法兰盘；3—油管悬挂器；4，7—密封圈；5—顶丝；6—压帽；8—钢圈槽

油井—油气从油层到地面的通道01

油井在生产过程中，有些油井在产油的同时往往会有地层的砂子随油产出，石油工作者称此为油井出砂。凡是出砂的油井其产油层都是砂岩。砂岩是由砂粒经黏土、碳酸钙及其他物质在高温高压下黏结而成的岩石。易出砂的砂岩一般都成岩程度较差，胶结强度低，地下产出油的拖曳力就足以破坏砂粒之间的黏结，使砂子随油流出。还有，易出砂的地层黏结砂粒的主要成分之一是黏土，一旦油井见水，黏土易膨胀，岩石受到破坏，破坏后的砂岩油层的油井出砂将更为严重。

油井生产过程中，地层产出的砂如果不能全部被带至地面，部分砂会沉入井底，日积月累，砂将会埋掉油层，致使油井停产。因此，对这类井必须采用特殊的采油方法。目前成熟的方法有两种，一种是防砂采油，即用人工方法将砂阻隔在油井以外，不让油井出砂，其专业用语叫防砂；另一种方法是排砂采油，即让地层在生产过程中自然出砂，并使地层产出的砂随油流采至地面进行处理。

目前，使用范围最广的是防砂采油。防砂的方法很多，归纳起来为两大类：一类是化学防砂，指用化学方法向地层挤注可使地层砂黏结在一起的各种液体化学物质，在井筒周围形成一道坚固的人工井壁，将可移动的砂阻隔在油井以外。新形成的人工井壁有比地层大得多的强度，可抗住油流的冲刷，从而达到防止地层出砂的目的。另一类方法为机械防砂，这一方法是在油层部位设置一个可挡住地层砂通过的网状工具，通常使用绕丝筛管，并在工具以外填充砾石。这些工具耐冲刷强度远大于地层，又有着允许油通过的极好能力，可达到防砂采油的目的。最近几年又发展了一种压裂防砂工艺，这种方法将压裂和防砂相结合，不但可防止油井出砂还可提高油井产量。

人工井壁防砂示意图

绕丝筛管砾石充填防砂示意图排砂采油的关键是采用耐砂磨的抽油泵，让油井以最大能力产油，将地层产出的砂带至地面。有资料报道，一口井在生产期出砂可达千立方米以上。大量砂的采出使近井地带油流通道增大，原油产量可数倍于防砂采油（见防砂采油和排砂采油日产对比表）。

油田名称防砂单井日产量（吨）排砂单井日产量（吨）×××油田03～25～15×××油田05～12

防砂采油和排砂采油日产对比表排砂采油初期，油井出砂有个上升期，然后就逐渐降低，最后可维持在一个轻微出砂情况下生产。实践证明，排砂采油效果不错，所以，世界上已有数千口井改变了防砂采油的做法，采用了排砂采油。由于该技术是新发展起来的，暴露的问题还有待进一步解决，如地层大量出砂后，易于引起油井套管变形，影响油井寿命，若将这一问题解决好，该技术将更富有挑战性。

排砂采油油井出砂示意图