火驅出砂井管理對策研究

熊紀敏

中國石油遼河油田分公司 曙光采油廠（遼寧 盤錦124109）

杜66塊于1985年投入蒸汽吞吐開發，2005年開始進行火驅試驗，2013年規模實施，截至目前已轉驅105個井組。但隨著火驅開發見效程度的不斷增加，出砂問題日益嚴重，砂卡比例逐年升高，嚴重影響油井的生產時率。根據出砂井史，結合儲層因素和火驅開發機理，對區域內出砂原因進行細致分類，有針對性地總結出一系列管理對策，有效降低砂卡比例，保障了生產時率。

1 研究背景

杜66塊位于曙光油田西南部，構造上位于遼河斷陷西部凹陷西斜坡中段。開發目的層系為下第三系沙四段上部杜家臺油層。含油面積4.9 km2，地質儲量3 940×104t，可采儲量1 070.59×104t，標定采收率27.172%，油藏埋深800～1 200 m，有效厚度42.1m，平均孔隙度25.5%，平均滲透率781×10-3μm2，原油黏度300～2 000 mPa·s，原始地層壓力10.82MPa。

區塊自2005年開始火驅開發，先后經歷先導試驗、擴大試驗、規模實施等階段。截至目前，共有注空氣井105口，開井85口，日注氣量101.5×104m3；生產井558口，開井429口，日排尾氣量67.6×104m3，日產油651 t，年產油23.7×104t。

轉驅后，隨著火驅規模不斷擴大，井組見效程度持續增加，油井出砂情況日益加劇。具體體現在：

1）區塊出砂井數由轉驅前72口增加到轉驅后207口。砂卡井次由2012年的15井次上升到2016年的73井次，砂卡比例由2012年的3%上升到2016年的14%。

2）平面上，轉驅時間越長、見效率越高，出砂越嚴重。目前，生產井見效率達73%，其中出砂井占比48%，對比轉驅前增加33%。

2 火驅井出砂原因分析

杜66塊為非均質性中-薄互層狀稠油油藏[1]，蒸汽吞吐轉火驅后，出砂井數明顯增加，且砂卡比例逐年上升。通過對區塊出砂井史研究，結合儲層物性特點和火驅開發機理，總結出區塊出砂主要由儲層因素、開發因素和管理因素三方面導致。

2.1 儲層因素

開發目的層為扇三角洲沉積體系，為砂巖、泥巖互層，膠結疏松。通過對比火驅出砂井平面位置圖與開發各小層沉積相平面圖發現，轉驅前，區塊出砂井分布較為集中，主要分布于沉積相主河道流域發育比較疏松區域及斷塊邊部斷裂帶，平面上呈現明顯區域性。

2.2 開發因素

火驅是以地層原油的部分重質成分為燃料，以不斷注入的空氣或含氧介質為助燃劑，使油層持續燃燒生熱，原油發生裂解-降黏-流動，并利用燃燒后的混合氣體驅動地層原油向生產井流動并采出的過程。整個過程中，根據火驅燃燒特點，可將火驅儲層從注氣井到生產井劃分為7個區帶：已燃區、燃燒區、結焦區、蒸汽區、富油區、尾氣區和冷油區，其中燃燒區溫度最高，高達400～800℃，如圖1[2]。

圖1 正向燃燒火驅機理

火驅開發過程中，受火驅燃燒帶的高溫影響，地層原有骨架結構被破壞，形成大量地層砂，地層砂伴隨地層流體向近井地帶運移。由于尾氣高導致井底流壓增大，進而造成井底激動出砂。

2.3 管理因素

火驅開發初期，針對平面油井見效不均的問題，對見效差的油井采取吞吐引效的方式提高火驅效果，見效后生產井尾氣大幅上升，由于初期未能完全掌握火驅開發的特點，生產管理上依然延續吞吐開發的管理模式，在方案設計優化、放噴方式管理、生產參數調整、尾氣排放管控等重點節點均未能形成適合火驅開發要求的管理對策，出現了燜井時油套壓放不凈、生產井氣體影響加劇、氣竄嚴重、尾氣系統憋壓等情況，加劇了出砂，井卡狀況頻發。

3 管理對策摸索

針對上述油井出砂原因，結合現場實際情況，總結出一套適應現場生產需求的管理對策。

3.1 儲層因素出砂治理對策

儲層因素導致的出砂井，一般出砂較為嚴重（累計沖撈砂量＞2 m3，歷史砂卡次數≥5）。截至目前，區域內曾出現砂埋油層20井次。針對此類出砂井，主要采取壓裂防砂措施深度控制出砂。

典型井例：曙1-45-43于第9周期實施壓裂防砂。實施壓裂防砂前，該井累計沖撈砂量約2.1 m3，其中第8周期砂卡2次，沖出地層砂0.41 m3，周期產油131 t，實施壓裂防砂后連續4周期無砂卡，周期增油84 t，實施效果較好。

2016年至今，區域內共實施壓裂防砂4井次，累計減少砂卡5井次，累計周期增油3 561 t。

3.2 開發因素出砂治理對策

火驅開發過程中大量游離氣體的排出導致氣竄[3]，造成井底流壓增大，引起井底激動出砂。針對此類出砂井，普遍采取化學防砂和抑制氣竄治理出砂。部分較嚴重的出砂井則采用壓裂防砂工藝措施深度控制出砂。

3.2.1 化學防砂

向井眼周圍擠入一定數量的化學劑以膠固地層砂，或擠入一定數量攜帶有固體顆粒（支撐劑）的化學劑（膠結劑）在井底附近固結，形成具有一定強度和滲透能力的防砂屏障，以減輕油井出砂[4]。

典型井例：曙1-38-59第21周期砂卡2次，第22周期出現砂埋油層，于第23周期實施化學防砂，實施后連續3周期無砂卡，且周期產油量增加，效果較好。

2016年以來，區域內共實施化學防砂3井次，機械防砂1井次，累計減少砂卡5井次，累計周期增油990 t。

3.2.2 抑制氣竄

針對氣竄引起的出砂，主要通過調剖進行封竄處理。利用調剖堵劑對注氣井和生產井間的高滲透帶（氣竄通道）進行有效封堵，改變注入空氣走向，啟動中低滲透層，使火線均勻推進，降低高尾氣生產井的尾氣量，改善因尾氣高造成的井底激動出砂。同時，達到抑制氣竄、利用氣竄、提高動用效果的目的。

典型井例：曙1-41-51于第22周期實施調剖。調剖前，由于尾氣高，砂卡嚴重。通過調剖封竄，第22周期開始尾氣量得到明顯控制，平均月度尾氣量由調剖前的7 000 m3左右降至調剖后的3 000 m3左右，且砂卡井次明顯減少，累計周期增油273 t。

2016年至今共實施調剖40井次，減少砂卡11井次，累計增油851 t。

3.3 管理因素出砂治理對策

通過對出砂井不斷摸索規律，明確了“低液量、強管理”的管理原則，并通過強化方案設計和“注燜放下采”節點管理，落實方案優化、作業管控、燜放時機、適度調參、定期熱洗、不正常井“三及時”（及時發現、及時落實、及時處理）的管理方法，確保油井產能的同時，降低砂卡井次，提高生產時率。

3.3.1 精細方案設計

1）優選泵型泵徑。對429口火驅生產井近2年的產液量統計發現，火驅單井平均日產液量為12.7 t，單井最高日產液量為30.7 t。根據抽油泵理論排量表（表1），Φ44 mm×3 m泵即可滿足火驅生產需求。

同時通過現場使用不同泵型的效果發現，對于出砂井，使用防砂泵可有效防止砂卡。

2）泵深調整。由于火驅開發高尾氣的特點，泵深通常設計在主力產氣層以下，以減小尾氣對泵效的影響[5]。但對于出砂井，加深泵掛增加了油井的砂影響和砂卡概率。因此，根據現場實際情況對出砂井適當上提泵掛。其中，對出砂較輕的一般出砂井（累計沖撈砂量≤2 m3，歷史砂卡次數＜5），將泵掛上提至生產井段的中上部；對出砂較為嚴重的出砂井（累計沖撈砂量＞2 m3，歷史砂卡次數≥5），將泵掛上提至生產井段以上10 m，減少砂影響。

表1 抽油泵理論排量表

3）優化尾管結構。針對不同程度的出砂井，結合井況，對泵下尾管結構進行調整，實行“分類分治”，有效防止砂埋管柱及砂影響，見表2。

表2 泵下尾管結構的選用

3.3.2 加強作業管理

加強作業管理，如徹底沖撈砂，可防止出現因砂影響造成的下管柱時管柱遇阻，或下泵生產一段時間后因砂影響而檢泵的問題，保障生產時率。

例如，曙1區某井下泵生產一段時間后發生井卡，作業隊解卡成功。一個半月后因降產主動檢泵，檢泵作業時作業隊未沖砂，導致檢泵開井后第3天又發生井卡。該次檢泵作業時進行了徹底沖砂，周期生產時間延長185 d。

3.3.3 延長燜井時間

隨機抽取50口火驅生產井，對近3個周期的燜井壓力和燜井天數進行統計，繪制燜井壓力曲線并進行指數回歸。

式中：y為燜井壓力，MPa；x為燜井天數，d。

為防止井底激動出砂，現場一般在燜井壓力小于0.2 MPa時開始放噴，由公式（1），燜井天數延長至5～6 d時放噴較為合適。

3.3.4 合理放噴方式

普通放噴實施的是油、套管分別放噴，先放油壓再放套壓。但部分高尾氣油井在放噴至不出、套壓放至零后會出現下泵作業前油壓恢復的現象，需二次或多次放噴，導致放噴不連續，加劇油井出砂。

針對放噴不連續的問題，實施油套管同時放噴的措施，平穩連續放噴，有效防止油井激動出砂，如圖2[6]。

圖2 油套管同時放噴流程示意圖

3.3.5 優化生產參數

1）重點出砂井使用變頻器，2次開井，控制采液速度在0.33～0.50 t/(d·m)，穩產后再緩調沖次；一般出砂井4.5次開井。

2）規范尾氣排放。生產過程中火驅油井尾氣是不斷變化的，部分油井由于尾氣波動過大進一步加劇井底流壓變化，加劇出砂。因此，開井時控制尾氣量以降低油井啟動壓差，并在生產過程中對尾氣量變化大的油井及時動態調控，控制尾氣排放速度，防止激動出砂。

4 效果評價

通過實施各類防砂措施，階段累計減少砂卡73井次，累計增油7 482 t，實現經濟效益663.6萬元。

近兩年砂卡井次和砂卡比例得到控制，并呈降低的良好趨勢，砂卡井次由2016年的73井次降低至目前的30井次，預計到2018年底，砂卡比例可由2016年的14%降低到8%。

5 結束語

火驅后油井出砂的加劇是火驅開發中后期面臨的主要矛盾之一，導致火驅出砂加劇的重要因素是火驅氣竄造成油井井底流壓的快速變化。因此，現場抑制出砂的主要管理途徑是抑制氣竄或減少氣竄影響。通過現有的防砂工藝措施及現場的精細化管理可有效控制絕大部分火驅油井出砂，對火驅出砂井管理對策的研究上進一步完善了火驅開發技術。