提高油井防砂作業施工質量的對策探討

肖勝濱

【摘 要】隨著油田開發的深入，油井出砂是油田開發中碰到的最常見的問題。而防砂作業施工質量直接影響到油田開發的效果。本文在油井出砂原因分析的基礎上，介紹了油井防砂機理和油井開發中暴露出的問題，闡述了提高防砂作業施工質量的對策。

【關鍵詞】防砂作業；施工質量；對策

一、油井出砂原因分析

1.1儲層的膠結狀態

河口油田儲層的膠結物以泥質為主，膠結類型以孔隙膠結為主，膠結物含量較少，膠結疏松，尤其在油層含水后，部分膠結物質被溶解，降低了巖石膠結強度，導致儲層易出砂

1.2應力狀態的變化

儲層垂向應力的大小取決于油層埋藏深度和上覆巖石的密度。鉆井前砂巖油層處于應力平衡狀態，但隨著油田開發的延續，油層壓力自然下降，儲層砂巖體承載的負荷逐漸增加，砂粒間的應力平衡破壞，增加了地應力對巖石顆粒的擠壓作用，擾亂了顆粒間的膠結，也易導致地層出砂。

二、油井防砂機理

2.1繞絲篩管礫石充填防砂

采用下入防砂管柱（如割縫襯管、繞絲篩管、膠結成型的濾砂管、雙層或多層篩管等）后再進行充填，充填材料最常用的是礫石，還可用果殼、果核、塑料顆粒、玻璃球或陶粒等，有效地把地層砂限制在地層內，并能使地層保持穩定的力學結構。該方法對地層的適應能力強，無論產層厚薄、滲透率高低，夾層多少都能有效地實施；在老井作業中，還可起到恢復地層應力的作用，從而延長生產周期，使出砂井能得到充分的利用。

2.2涂料砂防砂

將涂料砂通過管柱泵送到產層，并擠入套管以外的空穴中，形成密實充填，使地層恢復或部分恢復原始應力。待這些充填材料凝固，形成具有一定強度的擋砂屏障后，再把井筒中多余的充填物鉆銑掉，使油井具備開井生產條件。涂料砂防砂適用于滲透率相對均勻的油層段，在粉細砂巖地層中的防砂效果優于機械防砂。

2.3復合防砂

高壓予充填石英砂擠實地層大孔洞，在近井地帶形成濾砂高滲透區域，提高擋砂強度和近井地帶的泄油能力，減小管內充填礫石層，降低井筒流阻，涂料砂在近井地帶固結為新骨架，形成新的耐沖刷、高強度的相對穩定的擋砂屏障，起防砂和保護管內礫石層的雙重作用，再下入金屬繞絲篩管或激光割縫管、金屬棉濾砂管礫石充填，形成第三道濾砂層。復合防砂通過對地層進行高壓充填石英砂，有效阻止部分地層砂向近井地帶運移，提高近井地帶的滲流能力，起到改造地層的作用。

三、油井開發中暴露出的問題

3.1繞絲管防砂有效率下降

在油田開發初期，防砂工藝單一，油井都采用繞絲篩管管內礫石充填工藝防砂投產，取得了良好的防砂效果。但隨著油田開發時間的延長，地層虧空加大，出砂程度加劇，防砂難度增加，繞絲管防砂有效率下降，2008-2044年繞絲管防砂71井次，有效率74.6%。單一繞絲篩管防砂工藝難以適應不同井況油井防砂的需要。

3.2涂料砂防砂有效期短

為便于油井后期措施的實施，從1999年開始進行常溫涂料砂防砂試驗，由于常溫涂料砂最佳的固結溫度要求在60℃以上。同時受施工參數及部分油井層數較多的影響，涂料砂在各層段不能均勻分布，難以形成堅固的人工井壁，導致防砂有效期較短。

3.3地層細粉砂易堵塞充填層及繞絲管

復合防砂施工時，在涂料砂充填過程中，在高壓下破碎的顆粒與部分地層砂膠結并與充填砂交混，形成混砂帶，如果混砂帶距套管較近，會產生地層堵塞；同時油井長期生產，外來顆粒及地層微粒運移也會產生堵塞。高壓充填改造后，初期會取得一定效果，但隨著生產時間的延長，堵塞顆粒不能排出地層，導致油井產量下降。同時由于儲層巖性主要為細-粉細砂巖，施工時部分地層細粉砂回吐，堵塞防砂管柱的縫隙或孔隙，防砂后油流阻力增大，造成油層供液能力下降。

四、提高防砂作業施工質量的對策

4.1優化施工設計

（1）充填施工在口袋內形成虧空事實存在，解決這一問題有兩個辦法，一是下繞前不留口袋，繞絲直接下在砂面上，但是，油田出砂較重，繞絲往往下不到位，造成工序浪費，作業隊對這一辦法不容易接受，也不容易實施。另外一種方法就是采用托砂工具，充填時促使砂橋形成，充填施工在高壓下進行，為保證施工中皮碗不受力損，在皮碗下部設計0.3mm割縫數條，充填施工時，皮碗上下壓力平衡，皮碗不受力，又保證充填砂不能通過割縫。（2）重新評價地層砂，對不同區塊地層砂進行篩分析，得出粒度中值、不對稱性、均勻系數等資料，根據有關公式，重新設計充填砂體系。（3）提高砂比與施工排量，改進攜砂液性能.只有攜砂液得到改進，才能有效地提高攜砂比，提高攜砂一方面能提高地層裂縫的鋪砂濃度，形成有效支撐，同時還可以減少攜砂液用量，減少地層污染，縮短大型施工時間，減少設備磨損.普通的攜砂液體系，如田莆攜砂液，價格低廉，傷害小，可以在我廠應用。

4.2完善和配套復合防砂工藝

（1）解堵與復合防砂配套。在復合防砂施工中，為達到溶解破碎的涂料砂，排出堵塞顆粒，疏通地層的目的，采用了先解堵后防砂的方法：即對近井地帶存在堵塞的井，防砂前先采用濃度為1-2%的稀鹽酸解除地層堵塞，混氣水排出反應生成物，疏通地層，提高近井地帶滲透率，然后進行防砂施工。

（2）多層合采井，加強改造低滲透層。對于層數多、滲透率差異大的井，進行全井一次性充填，不可避免地存在充填砂在各層分布不均的現象，滲透率高的層充填砂進入多，而滲透率低的層進入少，從而影響防砂增油效果。2006年對林樊家油田東部新井進行了多次射孔、多次充填防砂試驗，即將油井滲透率相近的小層組合到一起，分2次或3次射孔充填，然后全井進行繞絲管防砂，加強對低滲透層的動用。

4.3加強一次性高壓充填防砂工藝試驗

針對復合防砂工序較煩瑣、占井時間長的情況，2007年9月開始試驗一次性高壓充填防砂工藝：將防砂管柱及充填工具一次性下入井內，使地層預充填和管內礫石充填一次完成施工。其主要優點是：將地層預充填和繞絲管充填兩道工序合二為一，減少了施工工序和作業占井時間，單井施工周期平均比復合防砂縮短5～8天。

4.4做好地面施工準備

在大型防砂施工過程中，初期控制攜砂比，使用較小的攜砂比加砂，到了中后期，為達到在井筒周圍形成較好的擋砂屏障，往往使用大的攜砂比，對初期水壓形成的小裂縫進行充填，在這過程中如果因水泥車故障等非人為因素導致施工中斷，使油管內的砂子迅速沉積，砂埋油層或是堵油管，導致防砂失敗。要在平時的防砂施工中不但要注意各種施工參數的監控，對于一些影響施工的細節方面同樣不能放過，必須嚴格按照要求，達到事半功倍的效果。

4.5加強施工過程控制

現使用的繞絲篩管對于循環充填井井筒的處理要求較高，在施工過程中我們也要求作業隊進行刮管熱洗，因為井筒處理不干凈就可能下入繞絲后灰漿及地層砂堵塞繞絲管縫隙，導致完井供液差。繞絲篩管堵塞在施工中最直接的表現就是循環帶壓。對于施工中一些不正常的細節不要抱有僥幸心理，出現這些狀況都是有原因的，如果不去分析造成的后果不僅浪費了作業成本，更對整個作業質量造成很壞的影響。

五、結束語

油井防砂作業要從精細管理防砂施工細節入手，精心做好設計方案，應用合理的防技術，做好地面施工準備，加強施工過程控制，有利于提高防砂井措施效果。日常工作中，要細化防砂井施工資料錄取，為做好分析、總結防砂施工準備第一手資料。

【參考文獻】

[1]張琪，采油工程原理，山東：石油大學出版社，2001.4

[2]萬仁溥等，采油技術手冊，第八分冊，北京：石油工業出版社，1991