大港油田防砂技術現狀及展望

魏震

一、大港油田出砂概況：

大港油田疏松砂巖油藏十分發育，出砂十分嚴重，出砂層位從上第三系明化鎮油組到下第三系孔店組，特別是明化鎮尤為嚴重，試油過程中就大量出砂。目前出砂比較嚴重的出砂油井占總生產油井的40%以上，并有繼續擴大和蔓延的趨勢。

出砂主要原因分析：

（1）地質因素：1） 油層埋藏淺，缺少上覆地層壓實作用，膠結疏松，成巖性差，又是泥質膠結，膠結強度低，是油層出砂的基本原因。如港西明一組油層是流砂層，射孔就出砂。

2） 構造復雜，斷層發育。地層結構受到嚴重破壞，巖層強度降低，巖層原始應力狀態被復雜化，都會加劇地層出砂，如靠近斷層的港6井，射孔后砂面上升23.19m。

3） 流體性質對地層出砂有影響，如油稠，粘度大，攜砂能力強，很容易將本來膠結不牢固的砂粒帶出油層。

4） 地層壓力降低，增加了地應力對巖石顆粒的擠壓作用，擾亂了顆粒之間的膠結引起出砂。

（2）開采因素：1） 采油過程中由于液體滲流而產生的對砂粒的拖曳力是出砂的重要原因。生產壓差愈大、滲透速率越高，在井壁附近液流對地層的沖刷力就愈大。突然建立壓差時，壓力未能迅速傳播出去，壓力分布曲線很陡，井壁壓力梯度很大，容易破壞地層結構，引起出砂。

2） 油層見水速度快：油層膠結物以粘土為主，一般占70%左右，而粘土礦物成分中蒙脫石含量達80%左右的砂巖地層注水后，注入水浸泡地層，都會使粘土遇水膨脹變松散，降低膠結強度。進而發生顆粒位移，大大加劇地層出砂程度。

3） 頻繁作業及作業過程中措施不當，也是導致嚴重出砂原因之一。頻繁的作業，反復的壓井，擠注化學藥劑，都會使地層結構加快破壞。起下管柱，不注意控制速度，特別是起出大直徑井下工具，也會對地層造成巨大的抽汲力引起出砂。

二、大港油田防砂的主體工藝

大港油田通過四十多年的防砂技術研究形成50余種工藝技術，尤其是最近幾年，針對大港油田埋藏淺、井溫低、膠結極為疏松、砂粒細等特點，結合油田生產實際情況，開展了多項技術攻關，特別是在一些疑難防砂問題上，取得了關鍵突破，應用最廣的工藝方法有以下幾種：

（1） 機械防砂工藝：

1） 礫石充填防砂工藝技術：

礫石充填防砂技術是國內外普遍采用的最有效的防砂方法，它具有處理半徑大、充填效率高、填砂密實、能恢復地層應力穩定地層、能分解近井帶液流減輕液流正沖擊炮眼等特點。目前我油田主要出砂區塊大部分采用這種工藝，成效十分突出，特別是解決了細粉砂流砂層的防砂難題，在港西油田明一油組和官195地區防砂取得重大突破。

（2）化學防砂：

化學防砂具有井內不留管柱、方便后續處理等特點，在砂害治理方面得到廣泛應用。大港油田開發的化學防砂工藝絕大部分都能滿足低溫井防砂要求，也是其化學防砂技術的突出優勢，主要技術有以下幾種。

1）人工井壁防砂工藝技術：

① CS-1新型固結劑防砂工藝技術：顆粒松散，不粘結，易于運輸;固結強度高（4～6MPa），擋砂能力強，固結后人工井壁滲透性好（8～15um2）;固化溫度范圍大（30～80 ℃），能滿足低溫井防砂要求。該技術已在大港油田累計實施500多口井，可比成功率90%以上，取得了較好的防砂效果。

② 高強度人工井壁防砂工藝技術：采用的膠結劑粘度低（20～50mPa.s），易于泵送;形成的人工井壁機械強度高，滲透性好，抗壓強度達9～10MPa，滲透率達10um2以上;形成的砂漿可內固化，保證固結均勻;適應溫度范圍廣（40～80℃）。該工藝在大港油田大壓差井防砂得到了廣泛應用，累計實施40多口井，可比成功率達90%以上，取得了良好的經濟效益和社會效益。

③ 填砂膠結法防砂工藝技術：膠結劑膠結強度高（4～6MPa），滲透性好（10um2以上），耐熱耐水耐介質性強，適應溫度范圍廣（30～120℃）;施工簡易，易于操作，原材料成本低廉。該技術防砂有效率90%，成效突出，已經成為大港油田大虧空井、套變井和部分疑難井防砂的重要手段。

三、大港油田防砂效果

主體防砂工藝適應性：

（1） 割縫篩管礫石充填防砂工藝

采用割縫篩管礫石充填防砂工藝共實施313井次中有效282井次，有效率達92.0%，最長有效期達到9年以上，取得了明顯的防砂效果。由于該工藝不受井溫限制，在各區塊表現出良好的適應性，特別是解決了港西明一油組流砂層的防砂難題。

（2） 微壓循環礫石充填防砂工藝

大港油田底水油藏開發中主要矛盾是水錐問題，而疏松砂巖底水油藏還有一個尤為突出問題就是出砂，必須同時解決好出砂和水錐問題，防砂難度相當大，在工藝方法、施工方式等方面受到了很大的限制，采用常規防砂工藝易壓開水層而導致防砂無效，而微壓循環防砂工藝有效解決了這個問題。

（3） CS-1固結劑防砂工藝

CS-1型防砂固結劑人工井壁是一種施工簡便、防砂效果好、適用性較強的防砂工藝。該工藝適應單層、多層、直井、斜井防砂要求，也可解決部分輕微套變井防砂難題。它是靠顆粒本身固結形成人工井壁，井筒內不留防砂管柱和工具，因而不影響后續措施，也不存在打撈問題。該工藝在華北、勝利、青海等油田也得到了廣泛的應用，共實施600多口井，可比成功率在90%以上。

四、大港油田防砂技術發展方向

1、徹底轉變防砂工作觀念，對于出砂區塊，立足于早期防治，保證防砂的長效性。一方面有利于整個油田的合理開發，另一方面也可節約大量的后期補救性措施費用。

2、研發疏松砂巖油藏壓裂充填防砂設計軟件。運用計算機軟件技術，優化確定最佳的技術參數，提高壓裂充填防砂設計質量，保證防砂施工設計科學合理。

3、研究完善機械防砂工藝技術。在大港油田采用機械防砂工藝進行防砂的井，有效期相對較長。但隨著生產時間的增長，防砂屏障逐步被堵塞，降低出油能力。為了滿足油田提液穩產的需要，需進一步研究完善機械防砂工藝技術，在防砂有效期內最大限度的保持油層生產能力。

4、加強水平井、大斜度井、大位移井防砂工藝技術研究。隨著勘探開發的進一步深入，水平井、大斜度井、大位移井陸續增多，在總結現有防砂工藝技術基礎上，加強相應新技術的研究與應用，來提高我油田的防砂技術水平。

5、開展高含水井防砂技術的研究。大港油田的開發已進入特高含水期，防砂后有明顯降水增油效果，因而結合油層地下情況，把高含水井防砂技術與調剖堵水技術結合研究，找出規律，提高治砂治水的能力。

通過上述技術研究，使防砂技術更豐富、工藝更完善，并逐步實現設計軟件化、施工定量化、操作監測自動化，提高防砂工藝水平和防砂效果，更好地為油田勘探開發服務。