海岸防砂墻

海岸侵蝕是一種全球性的自然危害， 近年來， 受到人類活動(dòng)的影響， 全球變暖的趨勢(shì)逐漸增強(qiáng)， 這就使得海平面逐漸上升， 海岸侵蝕的范圍越來越大， 侵蝕效果越來越嚴(yán)重。 海岸侵蝕會(huì)造成海岸的水土流失， 使得海岸上的房屋、 海岸工程、 旅游設(shè)施等遭到損毀， 從而給沿海地區(qū)的社會(huì)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響。海岸侵蝕的原因有很多， 以我國沿海為例， 主要的海岸侵蝕原因有以下幾個(gè)方面 ：

①河流泥沙輸移減少： 海岸上的海灘沙主要來源于河流的泥沙輸移， 但就目前來看， 我國河流泥沙輸移量正逐漸減少， 以黃河為例， 黃河改道后， 其對(duì)海岸的泥沙輸移減少， 海岸線受到侵蝕逐漸后退；

②水動(dòng)力作用： 水動(dòng)力能夠塑造河口形態(tài)地貌， 水動(dòng)力包括河流水動(dòng)力和海洋水動(dòng)力， 海平面的上升使得海洋水動(dòng)力增強(qiáng)， 出現(xiàn)風(fēng)暴潮、 潮流的概率增加， 海灘受到長年累月的沖刷加劇了海岸的侵蝕；

③人為因素： 人為因素指的造成海岸侵蝕的人類活動(dòng)， 例如不合理的水利工程中， 由于盲目的挖沙工作使得海灘面降低， 海岸受到的海浪沖擊越來越嚴(yán)重， 從而導(dǎo)致海岸侵蝕的嚴(yán)重， 此外， 一些水利工程還會(huì)阻礙河流泥沙的輸移， 這也會(huì)導(dǎo)致海岸受到侵蝕。

海堤及其防護(hù)效果

海堤一般建設(shè)在河口海岸地區(qū)， 其主要功能是防止海浪、 海潮對(duì)海岸的侵襲， 海堤是海岸堤防的簡稱， 海堤也稱為是海 塘。 海堤在海岸地面上修建， 建筑物的形狀為壟狀， 其建設(shè)位 置一般在平原岸段的高潮線附近， 海堤是一種相對(duì)傳統(tǒng)、 古老 的防護(hù)措施， 其不僅有著防止海岸遭受侵蝕后退的作用， 同時(shí) 對(duì)于防洪也有著一定的作用。 以長江口崇明島南岸海堤為例， 其修建于上世紀(jì)六十年代， 對(duì)于崇明島南海岸的防護(hù)作用十分 重大， 此外， 黃河三角洲勝利油田北側(cè)修建了孤東海堤建筑 物， 其能夠有效防止海潮對(duì)油田的侵蝕。 海堤的防護(hù)作用十分明顯， 但其本身也有著一定的缺陷， 首先， 海堤的地基一般是粉沙和軟泥， 因此地基不牢固， 很容 易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象， 在海浪襲來很容易導(dǎo)致護(hù)坡塌陷， 從而導(dǎo)致 海灘下方受到侵蝕， 而常年的維護(hù)也需要大量的費(fèi)用； 第二， 海堤的建造也會(huì)一定程度阻斷河流泥沙， 對(duì)于海岸的外岸灘來 說不僅不會(huì)起到防侵蝕作用， 還會(huì)適得其反加重侵蝕。 由于以上缺陷， 海堤經(jīng)常一般與其他防護(hù)工程建筑物配合使用， 從而加強(qiáng)保護(hù)海岸效果。

丁壩及其防護(hù)效果

丁壩建筑物是一種十分常見且使用廣泛的保灘促淤工程，丁壩有著攔流截沙的作用， 同時(shí)能夠?qū)φ娴臎_擊能量進(jìn)行消耗， 從而降低海岸受到的侵蝕效果。 對(duì)于促淤來說， 丁壩的促淤效果與丁壩的高度、 長度、 建設(shè)方向以及丁壩之間的距離等因素息息相關(guān)， 為了保證丁壩保攤促淤的效果， 丁壩的建設(shè)長度一般為地破波帶寬度的 40% －60%， 丁壩軸線與主波向線之間的夾角也有著一定的要求。 海岸線通常長度較長， 這就對(duì)丁壩的防護(hù)效果提出了更高的要求，為了保證丁壩能夠?qū)０毒€全線進(jìn)行防護(hù)， 會(huì)成群的建設(shè)丁壩，從而形成丁壩群， 而相鄰兩個(gè)丁壩之間的距離應(yīng)當(dāng)為單個(gè)丁壩長度的1倍到3倍之間 。 丁壩群能夠攔截泥沙， 使泥沙在上游側(cè)以及灘面上沉積， 從而使海岸免受侵蝕。 例如我國長江口的長興島、 橫沙島都建設(shè)有丁壩， 且保攤促淤的效果十分明顯。

離岸堤及其防護(hù)效果

離岸堤與水邊線有著一定距離， 但與岸線平行， 離岸堤有的露出水面， 有的在水下形成潛壩， 離岸堤一般成組出現(xiàn)， 其能夠有效阻攔海浪， 使海浪繞開海岸或發(fā)生反射和折射， 從而消耗海浪能量， 實(shí)現(xiàn)對(duì)海岸的保護(hù)。 離岸堤能夠在堤壩后方形成一個(gè)波影區(qū)域， 泥沙會(huì)在此區(qū)域淤積， 這就能夠有效保護(hù)海岸免受侵蝕。 在我國杭州灣北岸、 黃河飛雁灘等地都大量使用了離岸堤來保護(hù)海岸。

填沙護(hù)灘及其防護(hù)效果填沙護(hù)灘指的是從海中或陸地上采集泥沙補(bǔ)充到海岸岸灘上的一種海岸防護(hù)形式， 這種防護(hù)形式是一種自然的防護(hù)形式， 效果良好， 且十分經(jīng)濟(jì)， 相較于其他防護(hù)形式而言， 填沙護(hù)灘不會(huì)對(duì)下游的海岸造成過于嚴(yán)重的影響， 需要注意的是，為了保證防護(hù)效果， 填沙護(hù)灘的周期應(yīng)當(dāng)與自然侵蝕造成的泥沙損耗速率相一致 。

生物護(hù)岸及其防護(hù)效果

生物護(hù)岸指的是通過在海岸潮灘或水下栽種植物來防治侵蝕的方式， 生物護(hù)岸能夠有效消耗海浪、 潮汐的能量， 從而對(duì)海岸起到了很好的防護(hù)作用， 有效避免了海岸受到侵蝕。 例如江蘇淤泥質(zhì)海岸大多種植了互花米草這種植物， 有效降低了海岸受到的侵蝕效果2100433B

海岸防護(hù)工程指的是保護(hù)沿海城鎮(zhèn)、農(nóng)田、鹽場(chǎng)和岸灘，防止風(fēng)暴潮的泛濫淹沒，抵御波浪、水流的侵襲與淘刷的各種工程設(shè)施，包括海堤、護(hù)岸和保灘工程。海岸防砂墻屬于海岸工程建筑物的一種。通常分為斜坡式、直墻式、透空式、浮式等4種。前兩種為傳統(tǒng)的重型結(jié)構(gòu)，由塊石、混凝土或鋼筋混凝土等材料構(gòu)成；后兩種為輕型結(jié)構(gòu)，由木材、鋼材或鋼筋混凝土等材料構(gòu)成。重型結(jié)構(gòu)一般能取得較好的工程效益，但也給周圍環(huán)境帶來顯著的影響。例如采用傳統(tǒng)的防波堤能獲得較平穩(wěn)的海港水域，但也能造成海港泥沙淤積及周圍岸灘新的沖淤演變。輕型結(jié)構(gòu)可減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，在較深的水域也可減少工程造價(jià)，但工程效果和耐久性往往較差。由于海岸帶水文、地質(zhì)條件的復(fù)雜性，海岸工程的布置及其建筑物結(jié)構(gòu)型式，常需要通過室內(nèi)模型試驗(yàn)、數(shù)學(xué)模型和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)驗(yàn)等手段進(jìn)行研究論證。

防砂壩是建在泥石流形成區(qū)或形成-流通區(qū)溝谷內(nèi)的一種橫斷溝床的人工建筑物，是防治泥石流最具重要性和有效性的工程建筑物之一。其主要的功能在于攔蓄河道泥沙、調(diào)節(jié)泥沙輸送、防止侵蝕、控制流心及抑止土石流等。我國興建了超過數(shù)千座的防砂壩，但這些防砂壩的攔砂壽命通常都很短，當(dāng)大量的砂石被防砂壩攔阻后，防砂壩將漸漸淤滿，最后無法繼續(xù)攔砂，只好在下游繼續(xù)建新的防砂壩，最后使得山區(qū)到處都建滿了防砂壩。加上過去的工程建設(shè)過于注重安全性與實(shí)用性，忽略了對(duì)生態(tài)環(huán)境所造成的沖擊，大大破壞了原本的自然環(huán)境。近年來，由于生態(tài)保育的觀念提升，國內(nèi)外都有壩體改善或拆除工程的研究，例如：美國為了保護(hù)瀕臨絕種生物及恢復(fù)河流環(huán)境或其他種種原因，而開始?jí)误w移除的行動(dòng)，為全球最早開始進(jìn)行壩體移除的國家；在法國也先后為了恢復(fù)鮭魚的棲地進(jìn)行了壩體移除；日本則是凍結(jié)許多水壩建設(shè)計(jì)劃，面臨計(jì)劃終止的水庫就有 92 座。

防砂完井選擇方法

1．經(jīng)驗(yàn)分析方法

目前采用經(jīng)驗(yàn)方法對(duì)具體井進(jìn)行防砂方法選擇仍占主導(dǎo)地位，綜合分析油藏地質(zhì)、生產(chǎn)、完井等因素，借鑒實(shí)驗(yàn)研究成果及油田多年防砂完井實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成了比較完善的防砂方法選擇體系。該方法實(shí)施起來比較簡單易行，成功的關(guān)鍵取決于工程技術(shù)人員豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。

2．防砂方法評(píng)價(jià)模型

1)綜合模糊評(píng)判

對(duì)現(xiàn)有的各種防砂方法的適應(yīng)性進(jìn)行歸納分析，建立防砂方法適應(yīng)條件知識(shí)數(shù)據(jù)庫，作為綜合模糊評(píng)判模型的基本依據(jù)。根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立各因素的權(quán)重系數(shù)數(shù)據(jù)庫，表達(dá)各因素在防砂方法優(yōu)選中的重要程度。引入隸屬系數(shù)和隸屬度計(jì)算各防砂方法對(duì)井的適應(yīng)性，最后可得到各種防砂方法的評(píng)判因子，根據(jù)評(píng)判因子優(yōu)詵出防砂方法。

技術(shù)評(píng)判指標(biāo)的計(jì)算步驟：

①讀取選定井對(duì)應(yīng)于全部因素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用隸屬函數(shù)計(jì)算具體井?dāng)?shù)對(duì)各個(gè)因素的全部模糊集合的隸屬度；

②讀取防砂方法適應(yīng)條件知識(shí)數(shù)據(jù)庫，獲取全部防砂工藝對(duì)全部因素的適應(yīng)模糊的標(biāo)識(shí)；

③利用隸屬函數(shù)計(jì)算給定井的數(shù)據(jù)對(duì)各適應(yīng)模糊集合的隸屬度；

④考慮各因素的權(quán)重系數(shù)計(jì)算綜合評(píng)判指標(biāo)。綜合評(píng)判指標(biāo)中，評(píng)判系數(shù)越大表示對(duì)應(yīng)的防砂方法對(duì)給定的井技術(shù)上越可行。選出前若干種評(píng)判系數(shù)較大的防砂方法后可以繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行相對(duì)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，從而優(yōu)選出技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都最優(yōu)的防砂方法?！?/p>

2)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目前應(yīng)用最廣泛的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是反向傳播(B-P)網(wǎng)絡(luò)，利用若干防砂方法選擇正確范例作為樣本輸入網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)果保存在各結(jié)點(diǎn)的權(quán)系數(shù)和閾值上。向網(wǎng)絡(luò)輸入待識(shí)別的防砂井的基本參數(shù)進(jìn)行識(shí)別計(jì)算，輸出向量中最大元素對(duì)應(yīng)的防砂方法應(yīng)該是最優(yōu)的防砂方法。因此，輸出結(jié)點(diǎn)數(shù)等于所有備選防砂方法的總數(shù)。

防砂完井選擇原則

①立足于先期防砂。根據(jù)油藏地質(zhì)和試采資料，結(jié)合出砂預(yù)測(cè)，一旦判定地層出砂，立足于先期防砂完井。

②結(jié)合油藏地質(zhì)特征，綜合考慮工藝、技術(shù)條件和防砂費(fèi)用，選擇最優(yōu)的防砂方法。

③立足于保護(hù)油層，減少傷害，又保持油井獲得最大產(chǎn)能為目標(biāo)，進(jìn)行方法優(yōu)選。

防砂完井考慮的因素

防砂方法決策需考慮的因素主要有完井類型、完井井段長度、井身狀況、油層物性、油藏流體物性、產(chǎn)能損失、成本費(fèi)用。 2100433B

按照目前國際上通行的分類方法，把防砂完仆分為獨(dú)市篩管防砂和礫石允填防砂兩個(gè)大類。根據(jù)儲(chǔ)層特征和工藝要求，派生出很多種類型的防砂完井系列，比如割縫襯管完井、繞絲篩管完井、金屬纖維篩管完井、燒結(jié)陶瓷篩管完井、金屬氈篩管完井、管內(nèi)繞絲篩管完井、管內(nèi)金屬纖維篩管完井、管內(nèi)燒結(jié)陶瓷篩管完井、管內(nèi)金屬氈篩管完井、多孔冶金粉末防砂篩管完井、管內(nèi)多孔冶金粉末防砂篩管完井、各種復(fù)合篩管完井、裸眼礫石充填完井、管內(nèi)礫石充填完井等等。

(1)繞絲篩管礫石充填防砂完井技術(shù)

繞絲篩管由篩筒、接頭、扶正器和基管等部件組成，篩筒是用特殊截面的不銹鋼絲在專用設(shè)備上采用先進(jìn)工藝技術(shù)燒焊制造而成的。該技術(shù)的防砂原理是通過防砂管柱將礫石砂漿送人套管與篩管的環(huán)形空間，借助于篩管阻擋礫石進(jìn)入井筒，而礫石層則充當(dāng)砂墻，成為阻擋地層出砂的可靠屏障，從而達(dá)到既保持油井高產(chǎn)又能控制地層出砂的目的。

這種防砂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是防砂可靠、有效期長；對(duì)油層傷害小、滲流面積大、油井采油指數(shù)高；適應(yīng)強(qiáng)，可通過礫石防不同粒徑的地層砂。缺點(diǎn)是施工復(fù)雜、車組動(dòng)用多、現(xiàn)場(chǎng)指揮困難；施工費(fèi)用高；只能地面選擇礫石直徑、一旦防砂失敗，不易補(bǔ)救，打撈十分困難。

(2)割縫管防砂完井技術(shù)

割縫襯管是在管壁上利用銑刀在銑床上銑削而成，其縫寬度取決于能通過襯管的砂粒粒徑大小，因此，針對(duì)不同砂粒，可選擇不同的割縫寬度來進(jìn)行防砂，從而達(dá)到防止地層出砂的目的。由于銑刀強(qiáng)度的限制，0.3mm以下的割縫寬度難以加工，因此割縫襯管只適用于中一粗粒徑油砂儲(chǔ)層。根據(jù)割縫管剖面來看，可分為平行割縫和梯形割縫，目前通常采用橫向梯形割縫結(jié)構(gòu)。

這種防砂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是加工制造簡單、成本低、內(nèi)徑大、打撈簡單、施工容易；缺點(diǎn)是縫隙尺寸易受腐蝕而變大，導(dǎo)致防砂效果差，流通面積相應(yīng)較小，“自潔”能力較弱。

(3)裸眼膨脹管完井技術(shù)

依賴于井下測(cè)量和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的進(jìn)步以及完井技術(shù)的逐步成熟，裸眼膨脹管完井技術(shù)得以迅速發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)包括膨脹尾管掛完井技術(shù)和膨脹篩管完井技術(shù)。前者主要是通過投球?qū)⑺嘧⑷肴缓蟊飰鹤鴴欤捎谂蛎浳补苋〈送ǔ５目ㄍ呤轿补軖?，使得注水泥與坐掛可一次完成。對(duì)于在完井過程中存在多套油水體系及泥巖夾層的情況，可以采用膨脹篩管完井技術(shù)，該技術(shù)除了類似于割縫管完井技術(shù)無需礫石充填、減少完井花費(fèi)外，最主要的是能夠減小生產(chǎn)壓差，增大油井過流面積，并能明顯延長油氣井壽命。

(4)金屬纖維篩管防砂完井技術(shù)

金屬纖維篩管的基本結(jié)構(gòu)主要由基管、保護(hù)管、內(nèi)外網(wǎng)、不銹鋼纖維充填層等組成。不銹鋼纖維的作用是選擇性過濾作用，其防砂參數(shù)主要是金屬纖維的尺寸、厚度、壓縮系數(shù)等。正確選擇防砂參數(shù)是防砂成敗的關(guān)鍵。液體攜帶的大部分砂被外層金屬纖維網(wǎng)擋住，在篩管外形呈穩(wěn)定的砂拱，地層出的砂也主要靠這個(gè)砂拱來阻擋過濾，中部的金屬纖維由于其排列是無規(guī)則的，具有一定的彈性，它叮以阻擋和大量吸附透過外網(wǎng)進(jìn)來的砂，從而起到擋砂的作用。該方法具有施工工藝簡單、成本低廉、成功率高，抗腐蝕能力強(qiáng)，孔滲性好，使用壽命長，適用范圍廣等特點(diǎn)。

(5)多分支防砂完井技術(shù)

在含重油的砂巖儲(chǔ)層中，砂質(zhì)顆粒具有固有的在重油中呈懸浮狀態(tài)的特征，因此必須實(shí)施有效的防砂完井技術(shù)，確保砂質(zhì)顆粒可以隨重油一起采出到地表，又能很容易地實(shí)現(xiàn)分離。目前多分支鉆井技術(shù)在許多重油油藏的開發(fā)項(xiàng)目中都得到了廣泛應(yīng)用，并獲得了最大化的儲(chǔ)層產(chǎn)出。