浅谈油井防砂工艺技术

浅谈油井防砂工艺技术

邹建栋 董春华 杨少伟 徐伟伟

中石化胜利油田分公司孤东采油厂采油管理三区 山东东营 257237

摘要：随着我国现代化建设的不断推进，各行各业对于石油的需求量在不断提升。在石油开采过程中，油井出砂的问题一直是石油开采业急需解决的难题之一。油井出砂不仅会造成油井减产、加快油井井下开采设备的磨损、老化，还会导致开采区域地层出现亏空，引起油井报废。因此，如何解决油井出砂问题成为很多专家学者研究的重要课题。

关键词：油井出砂；原因分析；防砂技术

众所周知，石油资源对促进国家发展具有重要作用。随着现今综合国力的提升，我国对于石油的年需求量在不断提升，但石油开采会出现各种问题，油井出砂则是其中最为突出的问题之一，其不仅会造成油井减产、加快油井井下开采设备的磨损、老化，还会导致开采区域地层出现亏空，引起油井报废。因此，如何解决油井出砂问题成为业内人士关注并研究的问题。

1油井出砂的危害

由于油井出砂的影响，给油田生产带来巨大的危害。油井出砂会导致抽油泵不能正常运行，频繁出现卡泵的现象，严重的情况无法解卡，必须通过修井检泵的技术措施，才能解除砂卡的影响。油井出砂严重的情况会发生砂埋油管和套管，导致整个井筒的报废，给油田生产带来巨大的经济损失。油井出砂会损坏套管，引起严重的套损，需要经过井下作业修井作业技术措施，才能修复，增加了井下作业的工作量。油井出砂会出现卡泵的现象，掩埋油层，而且会腐蚀设备，加剧设备的磨损，降低机械设备的使用寿命，增加油田生产的成本。增加井下作业的频次，通过修井检泵和冲砂作业，才能解除油井出砂的影响。油井出砂会掩埋井下管柱，引起井下事故，严重的情况会导致套管的错断，给修井作业带来更大的难度，影响到油井的正常生产，给油田生产带来严重的危害。油井出砂会导致套管变形破坏，引起地层坍塌。一旦造成油井的报废，损失巨大，因此，需要采取有效的防砂技术措施，防止油井出砂，才能保证油井的正常生产状态，不断提高油田开发的效率。

2油井出砂原因分析

2.1油井内岩层的自然因素

开采区域内岩层的自然因素是导致油井出砂的主要原因。在进行石油开采的过程中，原油输出会导致开采区域土层外部压力不断增大，引起岩层的松动，严重时会导致区域内的岩层脱落，进而出现油井出砂问题。在石油开采的过程中，开采区域内岩层应力的分布是导致油井出砂的内因，随着开采深度的增加，开采石油需要的压力不断加大，此时油井内开采区域内的岩层应力状态平衡状态被打破，破坏了开采区域内的结构，引起岩层脱落，产生油井出砂问题。

2.2岩石的胶结状态导致的油井出砂

我们常说的岩石的胶结状态，其实质就是连接岩层的胶质物，岩石的强度决定了其能够承受的压力，而胶质物增加石油开采深度，岩层可以承受油井随深度变大的压力。简单来说，胶质物可以决定整个开采区域内整体岩层的强度，以及所能承受压力的大小。结合工作经验可知，若某一区域内岩层的胶质物越多，则该区域内岩层所能承受的压力值就越大，反之，岩层所能承受的压力值越小，极易受到破坏。

2.3外力导致的油井出砂

石油开采过程中外力导致的油井出砂问题占比较大。在石油开采过程中，各种因素都会对开采区域内的岩层造成不同程度的破坏，导致岩层所能承受的压力值不断变小。随着开采深度的不断变深，岩层所承受的外部压力也会逐渐变大，而这就是常说的油井的生产压差。生产压差的不断增加，使得采油设备输出的压力值不断变大，石油的流动速度变快，此时石油本身所具有的渗透率也随着速度增加而变大，进而导致石油对岩层的冲刷破坏增强，最终破坏岩层间的胶质物，使得岩层出现脱落，导致油井出砂问题出现。此外，在采油过程中，技术人员的不合理操作等会引起生产压差的增大，引发油井出砂。例如部分企业在进行石油开采的过程中，为追求更多的采油量，而随意变更采油速率，在进行油井设计时对油井射孔参数的设置不合理，以及添加压力的不规范等操作都会导致油井出砂，影响石油的正常开采。

3目前油井主要防砂措施

在油井开采过程中，出砂问题会对原油开采造成不利的影响，因此防砂是油井开采过程中需要重点研究的内容，通过多年的生产实践以及开展防砂技术试验进行研究，当前油井防砂措施日趋完善，能够有效的起到防砂效果，降低油井出砂，保证油田产量。

3.1 化学防砂

化学防砂技术的主要原理是，利用化学方式来增强地层砂的胶结强度，从而使人工井壁的强度得到提升，进而防止地层砂进入井筒中。化学防砂具有多方面的优点，一方面其施工比较简单，而且成本低，同时其对于粉砂层油藏的细分砂具有非常好的防砂效果，同时若油井含水率也比较高，其还能够起到堵水的作用，从而更好地保障油井的产量。化学防砂的缺点在于，其有效期比较短，在经过长时间冲刷之后，化学胶体结构会再次被破坏，此时其就无法起到有效的防砂效果。因此，化学防砂方法主要被应用于开采初期或者是高含水的油井，能够起到防砂控水的作用。在应用化学防砂方法时，应基于油井出砂的实际情况和地层压力状态、渗透率大小以及注采连通情况来确定施工方案和参数，对所需要的防砂半径进行精确的计算，确保防砂方案可以得到落实，并且取良好的效果。

3.2 机械防砂机械防砂是指通过将防砂管柱放入油井内，进而达到防止地层砂进入到井筒中的一种防砂工艺。机械防砂工艺主要包括两类：一种是在将防砂管柱放入到油井中后，应用砾石进行充填，这类防砂方法具有有效期长、效果好等方面的优点；另一种则是在放入防砂管之后不用砾石填充，而是在地面预制滤砂管，这类防砂方法的特点是工艺简单，操作便捷。机械防砂的优点是具有良好的防砂增油效果，但是在针对细粉砂岩油藏的防砂工作时，其难以起到良好的效果。在应用机械防砂工艺时，技术最关键的内容是选择合理的参数，即防砂管孔眼的大小，这需要确定防砂粒径。如果防砂管粒径过大则难以达到有效地防砂效果，而过小的化则会限制产能，因此在实际应用中，应在加工工艺条件允许的条件下，选择代表性的砂样进行筛分，确定防砂粒径，并基于其选择合适的防砂管孔眼的大小，确保其达到良好的防砂效果而且不影响产能。

3.3 复合防砂

所谓的复合防砂工艺是指，将化学防砂和机械防砂进行组合，从而起到良好的防砂效果，这种防砂工具具有较长的有效期。随着油井的持续开采，到了开采的中后期，单一的防砂技术已经难以起到良好的防砂效果，不能够满足生产的实际需求。在这样情况下，通过应用将化学防砂和机械防砂相配套整合出的复合防砂工艺，能够起到良好的防砂效果。通过应用复合防砂工艺，可以对含水量高、出砂严重并且油层含油饱和度较高的砂砾岩油藏起到良好的防砂效果。在实际的应用中，通常先使用化学防砂工艺对油层进行预处理，然后再采用机械防砂的方式，加入筛管等滤砂工具，最后使用砾石对筛管外进行填充。

对油井出砂现象的研究，需油田的科技人员进行长时间长时期的观测，利用现有的技术手段和预测方法，进行多方位、多角度的观测研究。随着出砂研究现象的深入，油田将逐渐保证原油的开采质量和数量，保护油井的安全、长时间、连续性的生产。

参考文献：

1. 张剑.油井出砂机理分析及防砂措施研究[J].内蒙古石油化工，2012(15):7~8.

2. [2]李学.南海西部地区油井出砂问题及工艺措施分析[J].中国石油和化工标准与质量，2018,461(03):150~151.