疏松砂巖油藏防砂工藝研究

一、出砂原因分析

影響地層出砂的因素大體分為三大類:地質因素、開采因素和完井因素。

1.地層膠結性質的影響。顆粒膠結程度是影響出砂的主要因素，膠結性能是否良好又與地層埋深、膠結物種類、數量和膠結方式、顆粒尺寸情況密切相關。

2.構造應力的影響。砂巖油層在鉆井前處于應力平衡狀態。鉆開油層后，井壁附近原始的應力平衡狀態遭到破壞，井壁附近存在塑性變形地帶。由于在斷層附近或構造高部位，地層強度最弱，塑性帶的穩定性最易破壞，這些部位最易出砂。斷層附近或構造頂部區域是出砂最劇烈的區域，遠離斷層和構造底部為區域出砂相對緩和。

3.原油性質的影響。油層流體物理性質對出砂有一定的影響，相同的流速條件下，高粘度流體比低粘度流體對巖石顆粒的拖拽力和攜砂能力更大，流體粘度越高的油層更容易出砂。

4.地層壓力下降的影響。當地層壓力下降幅度較大時，作用在巖石上的應力超過巖石的彈性極限時，巖石發生塑性變形，破壞巖石結構，在液體流動條件下將地層顆粒攜至井底，引起出砂。

5.含水上升的影響。含水上升使地層顆粒間原始的毛細管力下降，導致地層強度降低。同時膠結物被水溶解，特別是一些粘土礦物，遇水后發生膨脹和分散，大大降低了地層強度。注水開發時對地層的沖刷作用也會導致地層強度降低。

6.流速的影響。當油層內流體流速低于臨界流速時，微粒運移盡管發生，但會在彈孔入口處自然形成砂拱，可以進一步阻止出砂。隨著流速增加，砂拱尺寸增大，穩定程度降低，直至平衡完全破壞，砂粒自由流入井筒，開始出砂。當流體流速超過臨界流速時，出砂量隨流速增大而增加。

7.生產壓差的影響。生產壓差過大使得巖石顆粒剪切破壞增大，同時流體壓力低于飽和壓力后，使得原油中溶解氣析出，形成油氣兩相流，一方面脫氣使原油粘度提高，增大了油流阻力，另一方面使地層對油相的相滲透率顯著下降，欲保持產量就必須提高生產壓差，從而導致出砂加劇。

二、防砂方法簡介

1.機械防砂工藝。機械防砂最近在國內發展很快，根據不同區塊油層情況開發出了數十種防砂工藝，主要包括:(1)繞絲篩管礫石充填防砂工藝。該防砂技術的基本原理是:在油層部位裝入不銹鋼繞絲篩管，并在篩管和套管環空充填高質量、高滲透礫石，形成礫石阻擋地層砂、篩管阻擋礫石的多級防砂屏障。適用于常規井和熱采油、氣井的防砂。(2)雙層預充填繞絲篩管防砂工藝。雙層預充填繞絲篩管主要有兩種結構:一種是內、外管均為繞絲篩管，另一種內管是繞絲篩管，外層為鉆孔鋼管，二者均在內、外管之間充填涂料砂并固結。主要適用于斜井、水平井或試油井防砂。(3)樹脂膠結砂粒濾砂管防砂工藝。該濾砂管采用耐油、水性能好，膠結性能強的樹脂膠結劑，與篩選好的石英砂按比例混合好，在一定條件下固結而成。主要適用于地層砂粒大于0.1㎜和原油粘度小于100mPa.s的油井防砂。(4)金屬粉末濾砂管防砂工藝。金屬粉末濾砂管主要有兩種結構形式:整體式和鑲嵌式。就粉末材質而言可分為鋼粉、鐵粉和不銹鋼粉三種，采用高溫燒結而成，主要適用于常規井、熱采井、斜井和水平井防砂。(5)金屬棉濾砂管防砂工藝。金屬棉濾砂管也有兩種結構:一種是將金屬棉壓制成環形套，裝在鉆孔中心管和篩管套之間組裝而成;另一種是在鉆孔鋼管上鑲焊金屬棉過濾片制成。適用范圍與金屬粉末濾砂管相同。(6)陶瓷濾砂管防砂工藝。陶瓷濾砂管經高溫燒結而成，與外保護管組裝使用，耐溫可達500℃以上。主要針對的情況是部分熱采井地層砂粒縱向分布差異大，繞絲篩管礫石充填難以滿足。

2.化學防砂工藝。化學防砂最近幾年發展較快，可用于常溫、低溫和高溫井出砂。常用的有:(1)酚醛溶液地下合成防砂。主要以苯酚和甲醛為原料按比例配制，加適量固化劑混合均勻，形成低粘度的酚醛溶液，用泵擠入地層，固結疏松砂巖，防止地層出砂，該方法適用于早期防砂。(2)水帶干灰砂人工井壁防砂。以水為攜砂液，將混合好的水泥與砂帶入井下，使套管外堆積飽滿，凝固后形成具有一定強度和滲透率的人工井壁，防止油層出砂。該方法適用于多油層、高含水的油、氣井防砂，而且具有一定的堵水作用。(3)樹脂涂敷砂防砂。目前已開發出兩種涂層礫石，一種是高溫涂敷砂，耐高溫達350℃以上，另一種是常溫涂敷砂，可在55℃井溫下固結，加入外固化劑后，可適用于35℃左右的低溫井防砂。

3.復合防砂工藝。該項防砂技術利用化學和機械防砂的雙重作用，進一步提高了油、氣井防砂效果，而且適用于粉細砂、地層虧空嚴重、高含水、高采液強度油、氣井防砂。

4.壓裂防砂工藝。該技術主要適用于中低滲透、出砂嚴重、地層污染嚴重、產量低及粉細砂、特稠油井防砂施工。

參考文獻

[1]馮叔初.油氣集輸與礦場加工.山東:石油大學出版社，2006

[2]曲占慶，王衛陽.采油工程.北京:石油工業出版社，2009