采油过程中防砂技术对提高产能的影响研究

采油过程中防砂技术对提高产能的影响研究

王娟孙婷尹虎

长庆油田分公司第五采油厂  宁夏 751500

摘要：原油出砂后，油气藏油气藏地区的地质构造极易发生破坏，引起地层坍塌，甚至危及生命。另外，出砂也会引起装置的失效，严重地阻碍了原油的生产。出砂是一种严重影响石油企业正常生产的问题。

关键词：稠油开采；防砂技术；影响因素

防砂是油气藏开发中非常重要的一项工作，出砂会导致油管、深井泵等有关设备的严重磨耗，大大提高了非必要的维护工作量，而且出砂情况下还会导致地层塌陷，导致井下废弃，从而大大提高了生产成本，提高了后期的开采难度。针对油田生产中存在的问题，油田开采企业和生产人员迫切要求对其进行针对性的防砂型式与针对性防治，探索高效的防砂工艺与方法，是油田生产中迫切需要解决的难题。

一、油井出砂原因分析

1.人为因素。原油的生产以机器为主要能源，其作业必须由手工作业完成，因此，在生产过程中，产生了许多与人为因素有关的问题。为了进一步提高生产效果，必须对井下进行压裂处理。在进行钻井改建时，井眼往往要受到很大的压力，如果压力超过了井眼地层所能承载的极限，就会使井眼发生破损，甚至发生坍塌，从而产生出砂的危险。在压裂施工中，当井筒内出现流体时，流体的渗透率逐步提高，井眼内的裂隙会不断扩大，并伴随着裂隙向井筒内流动，从而导致出砂问题，从而严重地阻碍了原油的生产。如果不能对出沙问题进行有效的人工处置，将严重影响整个油田的生产进程，并使油田企业的资金投入大大增加。

2.地质因素。钻井的地质情况直接影响到油田的生产效果，也会影响到钻井的安全，比如：地质年龄和地层胶结形态，这就要求施工者事先做好相应的调查工作。随著油田开发年限的增加，井筒中的胶凝物质会不断降低，导致井壁的胶结强度降低，而由于砂层胶结的减弱，使得砂岩中的沙粒容易侵入到井中，从而导致井下的钻井无法进行。与地质年龄小的井比较，年龄大的井更易出现出砂，加大了钻井的困难。由于储层中的胶结削弱，导致了井下出砂。根据胶结强度的不同，可以将储层划分为三类：第一类是砂砂层。由于砂岩与砂岩间缺乏胶结，因此，胶结几乎完全丧失，砂岩可以自由的在井中自由流通，出砂的可能性很大。由于其胶结程度不高，砂岩与砂岩之间虽有一定的胶结，但由于砂岩与砂岩之间的结合不紧密，导致了储层的强度降低，导致了井中原油的出砂。

3.开采因素。在油田开发过程中，由于采出速率和推进等因素的变化，在这种条件下，砂岩在岩层中的拖曳作用力很容易受到扰动，从而导致出砂。在钻井过程中，井筒内的压力不断增加，在其最大阈值后，其渗透性能将逐步增强，在这个过程中，由于流体的不断侵蚀，导致了岩层发生剥落，并且在流体的侵蚀作用下，井筒底部会产生出砂。在钻井过程中，井中存在着大量的水分，在水分的作用下，岩层中的粘性物质将会慢慢软化，而岩层中的砂土则会失去胶结，从而产生砂粒移位，从而提高了出砂的几率。

二、油开采防砂技术

1.机械管柱防砂。防砂工艺所采用的管柱是过滤式的。另外，过滤管柱还可以进一步的划分，包括筛网预井防砂和泵下悬挂过滤管。筛网预井防砂技术相对于泵下悬式滤沙管来说更加的先进，它的优点也比较显著，它的成本低，操作简单，难度小，但由于它的强度不高，所以不能对损伤的筛管进行有效的处理。在泵下悬挂过滤过滤器能大大减少工程的难度，提高工作效率，降低成本。然而，该技术存在着一个比较显著的缺点，那就是过流区域比较小，容易造成过滤管道的阻塞，从而导致管道的寿命缩短。但是，把过滤管道悬吊在分离器上，就要求采用更粗的过滤管道，这样虽然扩大了过滤渠道，但增加了工程造价。

2.砾石充填防砂。在筛管下到井中之后，可以采用高渗透砂砾进行充填，其充填部位以筛管与套管之间为主，这样做的主要目标是通过充填砾石来为筛管提供防护。这种防砂方法操作方便，适用面广，可以在生产中推广应用。

三、油开采防砂相关影响因素

1.筛管缝宽。是影响防砂效果的一个重要因素，而对筛孔宽度的选取，应该根据筛孔大小来判断。施工人员不但要对具体的砂井粒径进行调研判定，还要结合每一块的实际状况，对整个区域内的出砂粒径进行全面的研究，并在实际施工过程中对其进行详细的粒度分析，以此来筛选出满足需求的最优的防砂管柱。

2.筛管过流面积。过流区域是评价油井防砂效果的一个重要参数，由于油田的原油粘性，每个区块对过流区域都有自己的要求。在大断面和良好的防砂效果下，在这一地区宜采用大筛网，以适应油田的需要。针对高粘性原油出砂油田的稠油井，为了确保筛网的强度，需要有足够大的滤口面积。这也表明，套管的直径与其长度有关，套管的直径应该与套管的直径成比例，套管的截面越大，套管在采油时的流动阻力就会减小，从而提高套管的防砂效果。

3.出砂速度。在重油生产中，出砂速率是最直观的体现，如果油井的砂面出现快速升高的趋势，那么在进行防砂管柱的施工时一定要提高警觉，如果出砂问题比较大，很有可能会导致泵下悬挂滤砂管或井下泵被掩埋，从而不能完全利用。针对这种状况，可以采取化学防砂方法，也可以选择大口径的防砂筛管，同时还可以在某种程度上解决碎石的问题。

4.防砂管设计与加工水平。其中一个很大的因素就是防砂管道的设计和制造技术，新时代的防砂管在原有的防砂管的基础上又有了很大的发展，在结构设计和处理技术上都有了很大的提高。随着科技的进步，更多的现代科技被引入到了防砂管道的设计和制造中，而机械防砂技术也逐渐走向多样化。

5.原油粘度。由于原油的粘性较高，会产生输沙现象，因此，在稠油井中，油井的防砂效果与原油的粘性也密切相关。通常情况下，随着石油的粘性增加，其在生产中产生的流体的拖曳作用力也会增加。另外，由于粘性较大，夹持较多的泥砂，会导致防砂管柱发生阻塞，从而影响防砂作业，严重时还可能导致滤失通路阻塞，从而降低防砂作业期。

四、油井地层出砂防砂探究

1.出砂原因。储层出砂机制主要有两种：一是容易受到井底压差的作用，二是拉拔力机制。其主要原因是由于井筒的开发速率和底部的流体流动速率。在钻井施工中，当井底部的岩层比较脆弱的时候，在钻井的时候，很可能会对地层造成损伤，导致岩层破碎，这个时候，破碎的沙子会伴随着地层液体一起进入井眼，在井眼内停留的时间很久，很可能会造成出砂的危险，影响到钻井的安全。

2.预测方法。对于井下出砂的预报可以从出砂和出砂量两个角度进行分析，而对于出砂的预报则以相邻地层的出砂临界速度和压力差为依据。目前有很多的预报手段，比如经验分析、观察法和应力分析法，这三种方法都有各自的优点和缺陷，为了保证预报的准确性，在实际工作中，工作人员往往会采用各种不同的手段。

3.防砂方法。在油田储层防砂中，通常采用的是绕丝筛管碎石填充防砂工艺。它的使用寿命长，通用性强，成功率高，适用于海洋油井，定向井，立井和水平井。在钻井过程中，操作人员要把绕丝筛网下到面对出砂地层的井眼裸眼或者是面对出砂地层的套管内，然后将碎石泥浆抽到筛管管中，从而在出砂部位生成人造井壁，从而达到防砂效果。

总之，有关工作人员应先全面了解井下的地质情况，优化防砂方法，增大渗透区，同时做好储层与深井管柱的双重保护。通过优化油藏防砂技术，减少修井时间，从而达到提高原油采收率的目的，为提高原油采收率奠定了基本保证。

参考文献：

[1]陈宏宇.油井出砂现状及防砂措施.2023.

[2]黄飞庆.采油过程中防砂技术对提高产能的影响探讨.2022.