渤海Q 油田油井出砂機理研究與治理技術應用

周日 郝曉軍 張震 彭良群 王殿武 趙云斌

(1.中海油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452)

1 背景簡介

Q 油田綜合調整新平臺水平井出砂情況較嚴重，根據現場化驗結果統計，近兩年共有60 口出砂井，且含砂量均大于0.02%，對油田產量和生產流程穩定帶來挑戰。通過分析出砂井地質油藏特征及儲層發育特征，對出砂井進行分類治理，恢復產量741m3/d，年增油量達9.47×104m3，為油田穩產奠定了基礎。

2 出砂機理分析

油井出砂受多種因素影響，與儲層類型、防砂方式、生產壓差、日產液量等密切相關。Q 油田為疏松砂巖，油井采用擋砂精度為120μm 篩管完井，分優質篩管簡易防砂和優質篩管礫石充填防砂兩種防砂方式。油田23 口出砂嚴重油井中，防砂方式均為優質篩管簡易防砂。根據出砂前生產狀態統計，產液量18～776m3/d，含水60～97%，生產壓差0.7～4MPa，分布范圍較廣，無明顯的統計相關性，同時對篩管生產廠家進行了統計分析，也無明顯關聯性。其中礫石充填完井方式的油井出砂量小且無躺井發生，均可正常生產，所以出砂機理研究重點應為采用優質篩管簡易防砂方式的出砂井。

根據十幾口井出砂的粒度分析，超過擋砂精度120μm 的砂粒比例均在85%以上，顯示篩管完整性已遭到破壞；Q 油田為正韻律沉積河道儲層，這些出砂嚴重的水平井布在分選較差儲層的中上部，再對這些出砂井水平段的測井曲線進行研究，發現部分井水平段內存在砂泥巖互層，泥質含量較高的特點，儲層上部粉砂、細粉砂含量高，某些區域存在砂泥巖互層的特點，擋砂精度120μm 的篩管在無礫石充填層進行阻擋的情況下，粉砂、細粉砂甚至泥質會附著在篩管外部形成“砂堵”，在生產壓差等多種因素的作用下部分低于120μm 的細粉砂通過篩網布進入至篩管內部，并在流入過程中對篩網形成沖蝕性破壞，導致個別區域防砂失效，大量地層砂進入篩管內導致躺井。油井出砂后流壓、含水、產液量突然升高的生產動態變化特征也印證了這一分析的正確性。

通過建立沖蝕模型對這些井進行定量評價，C 值表征了含砂流體的沖蝕作用程度，當C 值達到某一臨界值C 時，說明篩管發生了由沖蝕造成的完整性破壞。根據篩管沖蝕數學模型的數據處理流程，計算11 口優質篩管出砂井及周邊23 口未出砂鄰井的沖蝕程度C 值(圖1)。從圖中可看出：大多數未出砂井C值均要明顯低于出砂井C 值，取這9 口出砂井C 值中的較低值作為評價篩管是否發生沖蝕損壞的臨界值C=0.18。

圖1 單井沖蝕程度

綜上所述，秦皇島32-6 油田油井出砂機理為：擋砂精度120μm 的篩管在沒有礫石充填的情況下，不能有效地阻擋攜帶細粉砂的流體進入至篩管內，流動過程中的“沖蝕效應”加劇了篩管損壞速度，最終因大量出砂導致躺井(圖2)。

圖2 出砂機理示意圖

3 出砂井生產管理制度

在油井出砂現象剛出現的時候，針對這一情況及時制訂了相關的管理制度，并不斷地總結、完善，最終形成了一套系統性的出砂井生產管理制度。

3.1 出砂井化驗加密跟蹤

對于出砂嚴重或波動幅度較大的油井，上午、下午各化驗一次含砂量，并隨每日報表一起上傳數據庫。同時，針對異常情況實時反饋、實時溝通、實時調整。

3.2 編制出砂井周報

包含出砂故障井和產量大幅下降井動態、出砂井治理后生產動態、在生產化驗含砂井生產動態等，以周報形式向相關單位報送。

3.3 制訂出砂井提頻管理辦法

根據油藏開發方案，因為Q 油田為疏松砂巖儲層，要求啟井后緩慢提頻15 天以上才能提至工頻運行，以建立穩定砂橋、防止或緩解油井出砂。

4 出砂井治理技術

出砂井治理首要問題是控制油井出砂。對于采用優質篩管簡易防砂的出砂井，出砂初期，先后實施沖砂檢泵3 井次，但作業后生產最長不足8 個月、最短約3 個月即再次出砂故障，運轉周期短，效果較差。因此簡單沖砂檢泵不僅效果差，也不能從根本上解決出砂的問題。通過對出砂井進行了深入地分析研究，從多方入手研究出砂規律和特點，最終根據油井出砂程度、出砂原因及出砂前后生產動態變化特征不同，把出砂井進行分類并根據出砂類型進行針對性治理：

(1)對于出砂較嚴重的定向井，出砂量較大，分析其鉆遇儲層潛力，按照常規的大修作業實施補孔、礫石充填完井重新防砂來恢復生產；

(2)對于出砂前后生產動態變化不大、井口化驗含砂較少、提管柱后實施沖砂作業較順利返砂量少的水平井，可以實施沖砂作業后下泵恢復生產，啟井后嚴格控制提頻速度并控制合理生產壓差以建立穩定的砂橋，通過平穩生產達到降低出砂量并提高生產能力的目的；

(3)對于出砂前后生產動態變化不大、井口化驗含砂較多、化驗發現出砂至出砂故障時間間隔較短、修井時沖砂難度大的水平井，采用原篩管內下入小篩管重新防砂技術恢復井筒防砂能力后，下泵恢復生產；

(4)對于出砂前后生產動態變化大、流壓、含水突然升高、井口化驗含砂較多的水平井，由于其篩管存在較嚴重泥質封堵問題，小篩管再防砂不能有效解決泥質性堵塞及該問題導致的“沖蝕性破壞”，對于此類井采用原井眼附近同層側鉆后礫石充填防砂方式完井，開發井筒附近剩余原油儲量。

5 應用效果

通過上述出砂井潛力方向分析，對于采用優質篩管簡易防砂的出砂井，總結先期沖砂檢泵治理經驗后，根據出砂原因不同實施分類治理，Q油田實施大修補孔1井次，沖砂檢泵1井次，小篩管再防砂5 井次，同層側鉆12 井次，共19 井次，恢復產量741m3/d，年增油量達9.47×104m3。

6 結語

(1) Q 油田擋砂精度120μm 的篩管在沒有礫石充填的情況下，不能有效地阻擋攜帶細粉砂的流體進入至篩管內，流動過程中的“沖蝕效應”加劇了篩管損壞速度，最終因大量出砂導致躺井。

(2)根據出砂前后生產狀態及出砂程度確定了5 種出砂類型，并成功地進行了治理，取得了顯著成效。取得良好產量和經濟效益的同時，也為油田后續出砂問題的預防和治理有很好的借鑒意義。

(3)建立了針對本油田的完善的出砂井綜合管理制度。對油田在生產出砂井分類進行管理，同時對出砂井治理后效果進行跟蹤評價，確定合理生產制度，該綜合管理制度有力地支持和加強了油田出砂井的生產管理。