石油圈
1 油井出砂原因分析
1.1 油藏因素影響
油井在開采過程中，隨著油層埋深逐漸變淺，上覆巖層壓實作用就會變淺，地下油層膠結度會變弱，導致成巖變差，而遼河油田多為泥質膠結，膠結程度會變得更低，隨著地下流體不斷流到井底，油層的地層砂會被攜帶出來，這就是油井出砂的主要原因。遼河油田斷塊復雜，構造類型多，當地層結構受外界影響發生變化時，原有結構就會破壞，其強度就會下降，客觀上加劇了油井生產過程中的出砂。除此之外，原油的流體性質也影響該油藏的出砂情況，我們知道原油粘度變大，流體流出地層時會攜帶大量地層砂。尤其是稠油油藏，經過多輪次注汽后，地層虧空嚴重，原油的巖層結構和膠結類型遭到破壞，地層就會隨著流體的采出，出砂量增加。
1.2 生產因素影響
油井在開采過程中，隨著流體滲流作用產生的拖曳力，影響原有地層的膠結結構。開采參數的變化，壓差的影響帶來抽汲、氣舉引起地層出砂。遼河油田地層膠結多以粘土為主，投入開發后需要注水、注汽，地層就會被長期浸泡，蒙脫石中的粘土成份就會見水膨脹致地層使變的松散，原有強度降低，大顆粒物質發生運移加劇了地層出砂。
油井在作業過程中，方案措施不當，也會導致地層出砂，特別是那些特殊作業，如壓裂、酸化、大修等，如果沒有保護油層的措施，就很容易導致出砂加劇。有時起油管，井筒不灌水，迅速形成很大壓差，造成井噴或產液速度過大，導致油井后期出砂。
油井生產過程中，生產制度的改變，如頻繁開關井、檢泵作業、注汽、注水等。在生產運行中操作參數變化大，導致地層激動出砂，形成的水擊效應會使穩定的砂橋破壞。注水井放壓過快，油井放套管氣過快，都可能引起地層出砂。
2 油田防砂工藝現狀
隨著油田開發的不斷深入，油田步入開發后期，油層條件發生變化，出現許多新情況和新問題，原有技術已不能完全滿足需要，在對老工藝進行不斷改進和完善的基礎上，各個油田積極開發出一些新產品、新工藝。
目前發展的主要技術和產品有雙層預充填塑料襯管、CS-1 新型固結劑、復合陶粒砂、一次性注入法化學溶液固砂、高強度人工井壁、填砂膠結法人工井壁、DF 樹脂、解堵防砂、長井段篩管防砂、底水稠油先期防砂完井技術、割縫篩管、DS-101 固砂劑、軟地層壓裂防砂、封隔高壓礫石充填、擠壓循環礫石充填、水平井礫石充填完井等。
3 目前油田防砂的主體工藝
3.1 機械防砂工藝概述
礫石充填防砂技術是國內外普遍采用的最有效的防砂方法，也是目前油田使用最多的技術，能滿足直井、斜井、水平井的先期和中后期防砂。這種技術是先下入篩管到目的層位，再向井下泵入礫石，通過篩管外部充填的礫石層擋住地層砂的運移，篩管擋住礫石的運移，從而達到防砂目的。目前被我油田用作主要防砂管材，并配合五套主要工藝，即丟手擠壓礫石充填、封隔高壓礫石充填、擠壓循環礫石充填、正循環礫石充填、水平井礫石充填完井，可以滿足不同井況的防砂需要。前三種工藝都結合了壓裂技術，屬于壓裂充填范疇，都能改造地層，具有增產作用，充填工具不同，滿足不同井況施工要求。其基本原理是對地層進行預處理后，進行大砂量、高砂比擠壓填砂，井筒內采用割縫管擋砂，形成多道防線，防止出砂。
襯管防砂成本低廉，施工簡易，在油田開發早期，地層出砂不太嚴重，襯管防砂取得了很好的效果，也得到了大面積推廣應用。隨著油田的繼續開發，含水上升，出砂越來越嚴重，且油田地層砂很細的情況下，容易堵塞，單純采用襯管防砂效果逐步下降。雙層預充填塑料篩管在我油田防砂應用相對比較多一些，配合地層填砂，效果相對較好。
3.2 化學防砂工藝概述
化學防砂具有井內不留管柱、方便后續處理等特點，在砂害治理方面得到廣泛應用。
人工井壁防砂工藝技術：CS-1 新型防砂固結劑是一種新型化學防砂顆粒材料，施工時將預制好的CS-1 新型固結劑用水基攜砂液攜入出砂層位，利用顆粒釋放出來的膠結劑與攜砂液中的化學成分相互作用而固結，形成具有一定強度和滲透性的人工井壁，達到防止油水井出砂的目的。高強度人工井壁防砂工藝技術是將專用的樹脂溶液與杏殼砂在混砂罐中充分混合達到防砂目的。
填砂膠結法防砂工藝技術：是通過向地層填入大量的石英砂后，再向地層擠入適量的特種膠結劑，在地層條件下使近井帶礫石層及地層砂自行固結，達到防砂目的。該技術解決了大虧空井原材料成本高和套變井等其他工藝不易實施等難題。
復合防砂工藝：是針對粉細砂巖油氣層，單純用化學或機械防砂方法不能有效地防砂而研究出來的，是一種化學和機械相結合的工藝。主要應用于粉細砂油氣井和稠油熱采井。
4 目前防砂存在的主要問題
（1）隨著油田開發程度的深入，地層結構的變化、出砂程度的加劇，綜合含水的上升，防砂整體的有效率、有效期都受到一定的影響。
（2）我油田底水油藏較發育較多，由于膠結疏松，由于底水活躍，加之部分區塊油稠，一旦底水溝通造成上錐，將無法控制。而在中、后期防砂措施中，最為有效的工藝就是向地層充填礫石，這就很容易因施工壓力過高造成地層產生裂縫溝通底水，影響防砂效果。
（3）我油田疏松砂巖油藏膠結極為疏松，造成油井出砂地層虧空嚴重，極易引起套管變形、損壞，從防砂實施效果來說，礫石充填防砂工藝成功率高，保持滲透性好，但部分井因為井況原因，無法下入機械篩管進行礫石充填防砂。同時也有因井況限制，采用化學防砂工藝實施后，無法鉆塞，或鉆塞不徹底，限制了較好的防砂工藝應用。
（4）多層長井段油井，由于縱向及平面差異大，非均質嚴重，地下油水關系更為復雜，大大增加了防砂工藝技術的難度，導致機械防砂受到了限制，而采用化學防砂工藝實施后，不能保證足夠的砂量填飽填實地層，難以形成完整的人工井壁，降低防砂成功率，增加了防砂的難度。
（5）油田大部分出砂區塊埋藏淺，常規井井溫主要在30~50℃范圍內，而低溫造成化學材料固結不好或強度偏低，造成防砂有效率降低或有效期短。
（6）采用機械防砂工藝進行防砂的井，有效期相對較長，但隨著生產時間的延長，出現產量大幅下降。
5 結束語
我們在油氣生產過程中要徹底轉變防砂工作觀念，研發疏松砂巖油藏壓裂充填防砂設計軟件。運用計算機軟件技術，優化確定最佳的技術參數，提高壓裂充填防砂設計質量，保證防砂施工設計科學合理。在油田采用機械防砂工藝進行防砂的井，有效期相對較長。但隨著生產時間的增長，防砂屏障逐步被堵塞，降低出油能力。
為了滿足油田提液穩產的需要，需進一步研究完善機械防砂工藝技術，在防砂有效期內最大限度地保持油層生產能力。未來的灘海地區將成為主戰場。相應的水平井、大斜度井、大位移井陸續增多，在總結現有防砂工藝技術基礎上，加強相應新技術的研究與應用，來提高我油田的防砂技術水平。
版權聲明|來源：《中國石油和化工標準與質量》，作者：何定海，版權歸原作者所有。
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