油井的防砂技术研究

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摘要： 随着油田进入开发后期，开采的难度不断加大，含砂井越来越多。这种现象已成为油田开发过程中的主要难题之一。各油田均存在大量的高含砂井。油井出砂的原因极其复杂，从开始钻井到采油、注水过程中，每一个环节对出砂都有影响。而人为因素造成的油井出砂，应该尽量避免。分析油井的出砂机理，应用更先进的防砂工艺技术，提高防砂效果显得尤为重要。

Abstract： As the field entered the development stage， its exploitation is becoming increasingly difficult， its oil wells have more and more sand. The phenomenon has become one of the main problems in the process of oil field development. There are various oilfield with high sand content well. Sand production is very complex. From the start of drilling oil， water flooding process， each link may have an impact on the sand. We should try to avoid man-made sand. Therefore， the sand production mechanism analysis， selection of sand control technology is more advanced， improving the effect of sand control is particularly important.

关键词： 油田开发；防砂；高含砂井

Key words： oilfield development；sand control；high sand wells

中图分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）34-0050-02

0 引言

随着油田的不断开发，地层能量不断下降，油井出砂问题日益突出，越来越多的高含砂井的出现，导致油田稳产的难度日益增大[1]。地层出砂进入井筒，会导致油砂卡等现象，造成泵的损坏，严重时会使油井停车。出砂还会影响油井的后续生产，最终影响最终采收率[2]。

高含砂井的危害性主要体现在：

①愈演愈烈的出砂现象进一步导致油田稳产的基础异常薄弱。②停产井的数量因油井出砂常逐渐增多，用于维护油井的工作量也就越来越多，加大了油田工作的难度。③当前油田开采设备的类型较为单一，油井出砂量过高会导致机械采油设备难以实现其举升功能。因此，深入研究分析油井“防、携、排”一体化的配套技术，在一定程度山有助于减少因出砂而停产的油井的数量，并可以充分挖掘高含砂井的潜能，对油田持续高产稳产具有促进作用[3]。

1 油井出砂的原因

1.1 先天因素 对于油井出砂来说，砂岩地层的地质条件、类型不同和分布规律、地质年代等共同构成油井出砂的先天因素。通常情况下，胶结矿物多、类型好、分布均匀，这种地层的气藏的胶结强度较大，出砂量较小[4]。

1.2 开发因素 油井出砂的开发因素主要指开采方法不恰当进而在一定程度上引发油井出砂。通常情况下，开采速度突变、开采技术落后、修井作业质量低和修井频繁、酸化作业设计不良和管理不科学等，在一定程度上都可能造成油井出砂现象。

2 油井出砂的机理

2.1 地层的弱胶结出砂 通常情况下，在油井生产初期或关井后的第二个生产周期容易发生此类出砂。如果地层胶结比较弱，在出砂量方面，使得剪切破坏超过张应力引起的出砂量大。在地层中由于胶结性比较差，在一定程度上使得较小的采液强度就会引发油井出砂。

2.2 中等胶结强度易出水地层 开始时，此类油井不出砂，出砂现象随着地层的出水开始出现。通常情况下，此类出砂的原因是原有固结砂粒的毛管力出水而消失，在地层内流动着流体作用下剪切破碎地层砂，它们之间的切应力因这些破碎砂粒的运移而增大，在一定程度上加剧了油井出砂。

2.3 油藏压力下降导致胶结性好的地层出砂 在主应力非常大的情况下，随着油藏压力的不断降低，在胶结强度高的地层容易发生出砂现象，与较弱胶结地层相比，这种地层的出砂状况比较差，出砂现象也可能时断时续的发生。

3 油井出砂的地层原因

3.1 井底压降 随着井底压降的不断增大，进而加剧了孔腔周围岩石受剪，同时剪切区也在不断扩大，造成剪破坏，发生出砂现象。

3.2 塑变区渗透率 由于压实及来自远处细砂的堵塞降低了塑变区的渗透率，该区的流动压力梯度从而增大，容易造成拉破坏进而发生出砂现象。

3.3 油井见水 油井见水后，发生突发出砂现象或者出砂比以前加重。其原因：粘结颗粒的毛管力因水侵而大大降低；流动的阻力增加，降低了油藏的压力；见水后，油井压力下降；见水后，为确保原油产量，需要降低井底压力。前二者引发拉破坏出砂，后二者引发剪破坏出砂。

4 判断油井出砂

在生产过程中，判断地层出砂就是解决油井是否通过防砂完井问题。其判断方法有：

4.1 观察岩心 用常规取心工具对疏松岩石进行处理，收获率低，利用取心筒取心时，岩心易从取心筒中脱落；通过肉眼观察、手触等方法进行判断时，疏松岩石或低强度岩石往往一触即碎、或停放数日自行破碎、或在岩心上用指甲能刻痕；对岩心浸水或盐水，岩心易破碎。在生产过程中，如果存在上述现象，说明该地层容易发生出砂现象。

4.2 临井状态 同一油气藏中，临井生产过程中出砂，本井出砂的可能性大。

5 携、排砂配套防砂工艺

针对地层中含有低浓度细砂粒，且难以被抽油泵同步抽至井口、砂埋油层、砂堵井筒和泵下尾管的情况，提出了携、排砂配套防砂工艺。

该工艺的配套硬件由抽油泵、沉砂器和水力冲砂器构成（如图1）。

沉砂器：该装置主要由虹吸管、弹性挡砂器、外筒等部分组成，它位于抽油泵上方的管柱中。通过虹吸管沉砂，可解决泵的砂卡问题。在油井生产的过程中，该装置可以阻挡砂粒，并通过沉砂的方法实现除砂，减少了进入抽油泵的流体中所含的砂粒，降低了抽油泵砂卡的几率。

水力冲砂器：泵筒、柱塞、喷孔器、筛管等共同组成水力冲刷器。抽油泵下方管柱的底部设置水力冲刷器。在抽油杆上连接实心活塞，进而做上下往复运动，使水力冲砂器的泵腔和液压腔交替完成进液和出液。在上行过程中，增大泵腔体积，减少压力，打开固定阀，井液经泵阀一一固定阀汲入泵腔，完成进液过程；在下行过程中，减少泵腔体积，增大压力，关闭固定阀，流体从泵腔内排出，完成排液过程，在一定范围内，高速液体激活油管柱底部井液，使套管内下沉的砂粒随井液向上运移，并经筛管进入抽油泵，减少了砂埋现象。

6 结论

随着油田开发不断深入，油井出砂现象越来越多，高含砂井在油田中的比重越来越大。在此趋势下，油井出砂造成的实效对油田持续稳产高产造成的影响越来越大。本文分析了油井出砂机理，找到了几种影响因素，并提出了一种携、排砂配套防砂工艺，有助于油井防砂，降低因为油井出砂而造成的设备耗损，提高经济效益。

参考文献：

[1]夏宏南，刘小利，陶谦，张旭，彭明旺.埕岛油田防砂与采油工艺技术研究[J].特种油气藏，2007，14（1）：91-93.

[2]王尊策，陈思，李森，徐艳.基于CFD的潜油电泵叶轮冲刷磨损数值模拟[J].石油矿场机械，2013，42（5）：31-34.

[3]韩保锋.孤岛油田稠油井防砂工艺的研究与应用[J].石油天然气学报，2008，30（1）：353-354.

[4]袁武.法哈牛区块油井防砂防气技术研究与应用[J].石油地质与工程，2011，25：93-94.