探析稠油油藏出砂机理与防治对策

探析稠油油藏出砂机理与防治对策

孟野

孟野

（冷家油田开发公司,辽宁盘锦124010）

摘要：稠油油藏大多具有渗透性低、胶结性差和原油粘度高的特点，在开采过程中出砂严重，导致低产低效井增多，严重影响了油田区块开发效果。了解稠油油藏出砂机理对有效控制出砂以及选择合理的防砂方法具有重要意义。本文主要对稠油油藏出砂机理及影响出砂程度的主要因素进行了分析,并提出了稠油油藏防砂技术对策。

关键词：稠油油藏；出砂机理；防治对策

稠油生产出砂是油田开发过程中经常遇到的问题,不仅给采油工艺带来许多麻烦,而且影响储层采油速度及油气采收率,严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏,乃至油井报废.目前,国内外在防砂工艺方面均有长足发展,但在出砂机理方面研究成果相对较少。笔者在研究大量文献基础上,对油层出砂机理进行了深入分析和总结,以期为更好地防砂、控砂及提高油井经济效益等提供保障。

1.稠油油藏出砂机理

1.1岩石性质影响油藏出砂

通常,地层埋藏越深,压实作用越强,胶结程度越好,岩石压实紧密,地层不易出砂.砂岩胶结程度是影响出砂的主要因素。胶结性能与埋藏深度、颗粒大小及形状、胶结物类型和胶结方式等密切相关。钙质胶结为主的砂岩较致密,地层强度高,不易出砂；以泥质胶结为主的砂岩较疏松,强度低,较易出砂。砂岩颗粒接触关系是影响油层出砂的另一重要因素,研究表明:如果砂岩颗粒为点接触,油层压实作用较弱,地层则容易出砂。

1.2地层压降增大造成油层出砂

油田在投入开发之前，油藏内部的应力场基本上处于平衡状态，投入开发之后，随着原油采出程度增大，地层压力逐渐下降，对上覆地层压力的平衡作用减小，部分上覆地层压力转移到岩石颗粒上，增加了颗粒之间的压应力，并可分解出呈一定夹角的两组剪应力，当超过岩石的抗剪切强度时，骨架颗粒间的稳定

状态被打破，常沿着剪应力的方向发生颗粒错动而形成大量的微破裂面，从而降低了岩石强度，导致大量颗粒从岩石骨架上脱落，随流体运移至井筒内，造成油井大量出砂。

1.3地层坍塌、剥落造成油层出砂

稠油油藏完井方式以射孔完井为主,油层在射孔前处于应力平衡状态,射孔后这种平衡状态被打破,导致弹孔周围地层应力集中,并形成一定厚度的塑变区；当这种塑性变形超过岩石的极限塑性应变值时,弹孔周缘的骨架砂粒便会剥落、坍塌,造成油层出砂。

1.4拉伸破坏导致油层出砂

拉伸破坏是指当外界的拉张应力超过岩石的抗张强度时,岩石发生塑性变形或破裂的现象。稠油油藏普遍具有中高渗、大孔喉、胶结差、结构疏松的特点。在热采过程中,由于高温高压蒸汽的压裂、溶蚀、水化膨胀等作用,进一步降低了储层的岩石强度,当流体对岩石的冲刷力与拖拽力超过岩石的抗拉强度时,颗粒便会从骨架中剥离下来,呈游离相悬浮于原油当中,并随之一起运移至井底,导致油层出砂。随着颗粒不断剥离,在靠近弹孔部位常常形成与之垂直或斜交的“蚯蚓洞”。拉伸破坏和流体的粘度与渗流速度有关,原油粘度越高、渗流速度越大,对砂粒的冲刷力与拖拽力越强,拉伸破坏越严重。在低流速条件下,砂粒可在弹孔端部及部分“蚯蚓洞”中发生於塞而形成砂拱,一定程度上可以缓解地层出砂强度；而在高流速条件下,会对先前形成的砂拱造成破坏甚至不能形成砂拱,导致地层大量出砂。

1.5储层敏感性影响油藏出砂

储层中的自生矿物与原始油层中的流体通常处于平衡状态,当不同流体进入时,原始平衡会遭到破坏,对出砂产生影响。1）速敏性。因流体变化而引起地层微粒运移,堵塞喉道,导致流体渗流阻力局部增大,增大了流体对岩石的拖拽力,未被阻挡的更细微粒随流体进入井筒造成出砂。2）酸(碱)敏性。酸(碱)液进入储层后与某些敏感性矿物及流体发生反应产生沉淀或者颗粒,这些颗粒一方面作为地层砂被携带进入井底,另一方面堵塞喉道,造成流体对岩石的拖拽力增大,使更细微粒进入井筒造成出砂。3）水敏性。地层中粘土矿物在接触低盐度流体时,可能产生水化膨胀、分散,大大降低地层强度,导致出砂。4）盐敏性。盐液进入储层后,由于粘土矿物的水化和膨胀导致地层出砂。

2稠油油藏防砂主要对策

通过对稠油油藏出砂机理及影响因素进行分析，结合各种防砂工艺现场应用效果,对稠油油藏防砂技术提出了以下主要对策：

2.1加强地质研究，有效预测油藏出砂程度

由于稠油油藏出砂程度与储层岩石性质、岩石强度、流体性质等因素密切相关,因此在油藏投入开发之前,可以利用岩心、录井、测井等资料研究储层的“四性”关系,对储层岩石性质、岩石强度、流体性质等进行客观评价,对潜在的出砂层位、平面出砂程度及趋势进行预测,为确定合理的完井方式及防砂工艺奠定基础。

2.2结合油藏特点优选防砂工艺

对于投产后出砂的稠油油藏,应选择适当的防砂工艺进行防砂。目前的防砂工艺大体上可分为机械防砂、化学防砂与复合防砂三大技术系列,每一种防砂工艺有其自身的防砂适应性。为了保证防砂效果,在优选防砂工艺时,必须要结合油藏的地质特点与出砂特征。

2.3优选射孔工艺

射孔工艺与射孔参数在一定程度上影响着地层流体的渗流速度,弹孔入口越大、密度越高,流体的流动截面越大,在相同的采液强度下,流体的渗流速度越小,可以有效地减小流体对岩石颗粒的冲刷力和拖拽力。因此,在对稠油油藏出砂油层进行射孔时,宜采用大孔径、高孔密的射孔方式,以防止储层遭受拉伸破坏而出砂。另外,射孔前还应对射孔井段进行优选,避开可能的强出砂层。

结束语

综上所述，油层出砂与很多因素有关,是多种因素共同作用的结果。这些因素相互作用、相互影响,只有深入研究油层出砂机理,找出这些因素与出砂之间的内在联系,才能达到防砂、控砂及出砂,提高油田开发效益。

参考文献

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[3]王德新，吕从容．油井中后期出砂预测及防砂对策[J]．石油钻采工艺，1997,19（3）:81-84

作者简介：孟野（1988-）,男，汉族，辽宁盘锦人，毕业于中国石油大学安全工程专业，助理工程师，现主要从事采油站生产管理工作。