淺談油井出砂及套管破損間關系

郭立娜

摘 要：油田開發中后期（中高含水期），出砂是普遍存在的現象，儲層膠結強度低是導致砂礫巖油藏出砂的根本因素，出砂嚴重導致套損井增多，套損井會增加井下作業難度和作業成本，本文重點闡述油井出砂與套管破損之間的關系。

關鍵詞：出砂；套管破損；油井

前言

出砂是油田開發過程中由于儲層膠結疏松、強度低、流體的沖刷等因素而導致射孔孔道附近或井底地帶砂礫巖層結構被破壞，使得砂粒隨流體從油層中運移出砂的現象。油井的生產的中后期（中高含水期）出砂是目前油藏普遍存在的現象。中高含水期的油井生產依靠大排液量來穩定產油量，大排液量生產會引起地層壓力迅速降低，使油層巖石承受很大的上覆巖層壓力，對地層巖石的沖刷力也大，同時，對地層巖石的前結物也有破壞作用。因此，泥質膠結地層高含水期的生產出砂是必然的。某油田距今開采近40年，油層條件已發生很大變化，許多區塊油層已不同程度水淹。目前，由于出砂和套管破損等問題制約了油田正常開發，也帶來了一系列工藝難題，有待于解決。

1套管破損是區塊面臨的主要問題

油井套管破損位置分布圖如下所示，從表中可以看出兩個區塊油井油層上部套損井次最多，占套損井比例分別為65.1%和65%。

2泥巖層發育是造成套管破損的主要因素

J45興XX砂層為泥巖和泥質粉砂巖為主，基本為非儲層，層間隔層厚度平均為2～18m，克上下間隔間12～28m，主要為泥巖及泥質粉砂巖。六中區S6之上頂部是R5泥巖段，厚度為5～30m，層間隔層厚度為0.3～2.7m，為泥巖和粉砂質泥巖。從測井曲線上也可以看出兩個區塊油井油層上部泥巖層段比較發育。在注水開發過程中，泥巖浸水蠕變膨脹擠壓套管導致套管損壞。

因泥巖層發育造成套損井比例分別為，J45塊占87.6%，J16塊占95.6%。并且變形位置泥質含量高，均大于25%，甚至達到80%以上。

2.1J16塊地層變化狀況

J16塊油井套管破損井主要集中在J16塊中東部，占油層上部井次的64.3%。套損時間較J45塊早9年左右，并且主要集中在J16塊中東部。除了大段的泥巖層發育是主要影響因素外，由于地質構造變化，引起該區域地層傾角變化大，地層傾角的影響同樣起著主要作用。根據有關資料顯示，一旦地層浸水域形成后，在外載作用下，地層傾角越大，泥巖與油層越容易發生變形甚至錯斷，地層傾角大的部位套管損壞較嚴重。J16塊以J16-24-X隆起為高點向四周傾伏，傾角由3°左右，在J16塊東南部位增至30～40°。可見，地層傾角由背斜高點向東南變陡。

2.2套管破損后易引起油井出砂

根據對兩個區塊油井套管破損前后油井出砂情況調查分析，認為套管破損后造成出砂的油井比例分別為43.8%和44.1%，并且油井套管破損后出砂量明顯增加，主要以地層砂為主，甚至沖出礫石。

因此，造成套管破損的主要因素為泥巖層發育及出砂原因所致。而油井套管破損后容易引起油井出砂。

2.3出砂是導致部分油井油層段套管損壞的原因之一

通過對油層內套管破損井見水時間、出砂時間、出砂量及套管破損時間進行對比，發現油井出砂時間平均較套損時間早4-5年，說明油井先是出砂后套損。

通過對油層段油井出砂與套損情況對比，由于出砂造成油層段套損井比例分別為J16塊48.1%，J45塊61.5%。發現套管損壞前主要以出大量地層砂為主，幾年后由于出砂使井筒附近地應力不平衡，導致套管承受外載力增大，甚至超過套管本身抗擠壓強度后，造成套管損壞。套管破損后，以出大量地層砂、細粉砂為主，甚至有水泥塊產出。

根據油井測井資料顯示，出砂油井泥質含量較低，平均含量為5-10%。

3儲層膠結強度低是導致砂礫巖油藏出砂的根本因素

通過調查分析，認為兩個區塊油井出砂現象逐漸嚴重。到油藏開發中后期（中高含水生產期），部分油井開始出砂，兩個區塊油井出砂有許多共同特點，出砂程度與出砂類型有一定的相似性。

砂礫巖油藏強度主要取決于巖石膠結程度高低。兩個區塊油藏是多油層組，砂礫巖層中的膠結物以泥質成分為主，含量5-20%不等，屬于弱膠結和松散膠結。泥質成分中以高嶺石及伊-蒙混層為主，水敏感性強。受水浸泡，易膨脹、分散和運移，造成砂礫巖中的砂粒失去膠結，在流體的攜帶下進入井筒，形成出砂。當砂礫巖中的含水量達到一定程度時，巖石強度明顯降低，對出砂的影響明顯增大，因此，砂礫巖膠結的好壞是出砂的直接因素。中高含水開發期由于含水量增大使產層物性發生變化，受水浸泡的影響，膠結物中的粘土礦物水化膨脹和運移，損害膠結物，砂粒失去膠結，僅靠圍巖壓力和相互磨擦力難以限制其運移。同時孔隙內的滲流速度逐漸增大，對砂粒的拖曳力增加，使砂粒運移明顯加快。油層在流體的常年沖蝕下，膠結剝離，部分骨架遭到破壞，而被液流帶入井筒，造成出砂。

4結論

兩個區塊油藏非油層段套管破損井在全區比例較高，泥巖層發育是導致套管損壞的主要因素，部分油層段套損井是出砂造成的套管損壞。