乐安油田防砂工艺研究与应用

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前 言：油井出砂是疏松砂岩油藏开采过程中常见问题之一，它是指由于油井开采和作业等各种综合因素造成井底附近地带的岩层结构破坏，导致部分脱落的地层砂随油层流体一起流入井筒，从而对油井正常生产造成一系列不利影响的过程或现象。油井出砂是疏松砂岩油藏开采的主要矛盾。出砂造成砂埋油层、井筒砂堵、设备磨蚀砂卡、井壁坍塌、套管损坏等一系列危害，既提高了原油生产成本，又增加了油田管理难度。油井持续出砂最终会导致油井停产甚至报废，因此出砂的油井必须采取防砂措施。防砂又称砂控，是指对于出砂的油井采取机械、化学等方法阻止地层产出砂进入井筒或将地层脱落砂重新固结在地层中从而达到控制地层出砂目的的一系列措施。

一、出砂原因分析

造成油井出砂的因素分析有以下几点：

1、储层的胶结状态

乐安油田储层的胶结物以泥质为主，胶结类型以孔隙胶结为主，胶结物含量较少，胶结疏松，尤其在油层含水后，部分胶结物质被溶解，降低了岩石胶结强度，导致储层易出砂。

2、应力状态的变化

储层垂向应力的大小取决于油层埋藏深度和上覆岩石的密度。钻井前砂岩油层处于应力平衡状态，但随着油田开发的延续，油层压力自然下降，储层砂岩体承载的负荷逐渐增加，砂粒间的应力平衡破坏，增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用，扰乱了颗粒间的胶结，也易导致地层出砂。

3、细粉砂影响

部分油井地层压力较高，进行绕丝管充填防砂充填施工时，地层细粉砂回吐进入充填层，致使砾石层不致密，生产过程中地层砂就容易进入井筒，造成油井出砂。

二、防砂机理

1.绕丝筛管砾石充填防砂。采用下入防砂管柱（如割缝衬管、绕丝筛管、胶结成型的滤砂管、双层或多层筛管等）后再进行充填，充填材料最常用的是砾石，还可用果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等，有效地把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构。该方法对地层的适应能力强，无论产层厚薄、渗透率高低，夹层多少都能有效地实施；在老井作业中，还可起到恢复地层应力的作用，从而延长生产周期，使出砂井能得到充分的利用。2.涂料砂防砂。将涂料砂通过管柱泵送到产层，并挤入套管以外的空穴中，形成密实充填，使地层恢复或部分恢复原始应力。待这些充填材料凝固，形成具有一定强度的挡砂屏障后，再把井筒中多余的充填物钻铣掉，使油井具备开井生产条件。涂料砂防砂适用于渗透率相对均匀的油层段，在粉细砂岩地层中的防砂效果优于机械防砂。3复合防砂.高压予充填石英砂挤实地层大孔洞，在近井地带形成滤砂高渗透区域，提高挡砂强度和近井地带的泄油能力，减小管内充填砾石层，降低井筒流阻，涂料砂在近井地带固结为新骨架，形成新的耐冲刷、高强度的相对稳定的挡砂屏障，起防砂和保护管内砾石层的双重作用，再下入金属绕丝筛管或激光割缝管、金属棉滤砂管砾石充填，形成第三道滤砂层。复合防砂通过对地层进行高压充填石英砂，有效阻止部分地层砂向近井地带运移，提高近井地带的渗流能力，起到改造地层的作用。

三、压裂防砂工艺的优化

压裂防砂是乐安油区最总要符合防砂之一，压裂防砂-----工艺是将防砂工艺与压裂工艺有效集成的一种增产型防砂技术。将压裂防砂管柱一次下入井中后，将地层压开短宽裂缝，并充填以大量的砾石，然后进行管内环空砾石循环充填。

通过高导流能力裂缝达到增产，通过支撑剂对地层砂的桥堵防止岩石骨架的破坏达到防砂的目的，从而实现增产防砂的双层作用。压裂防砂适应性分析，首先乐安油区油层薄、夹层多，压裂防砂形成的垂向裂缝可以沟通各个小层，充分利用蒸汽超覆作用，能够改善热采效果。再者油层的渗透率低，通过压裂防砂形成的短宽缝能够提高近井地带渗透率，提高储层吸汽能力，降低注汽压力。最后稠油油层的粘土含量高，压裂防砂的双线性流动模式缓解了对泥质的携带，人工砂对地层粉细砂、泥质的运移起到阻挡作用。所以压裂防砂在乐安油区的适应性较好。

四、现场应用情况及实施效果

1、复合防砂改进应用

2012年5月至2013年底，在乐安油田采用先进行地层解堵，然后进行两段塞充填的复合防砂工艺施工12井次，有效率100%，平均单井投资25万元。措施后平均单井日产液21.9吨，日产油7.8吨，累计增油20825吨，平均单井增油1735吨，投入产出比约为1：6.9。2013年乐安油田东部采用多次射孔、多次充填防砂实验3口井，措施后初期平均单井日产液23.5吨，日产油8.8吨，累计增油4212吨，平均单井增油1404吨，效果较好。

2、一次性高压循环充填应用

2013年在乐安油田采用一次性高压循环充填施工6井次，有效率100%，措施后平均单井日产液19.9吨，日产油4.6吨，累计增油2341吨，平均单井增油390吨。

3、排砂采油工艺技术应用

2012年至2013年底，在乐安油田采用排砂采油工艺施工4井次（其中草20-平152井因含水高重新防砂，草13-斜12生产4个月停），措施后平均单井日产液15.5吨，日产油3.3吨，累计增油2460吨，平均单井增油820吨。

4、压裂防砂应用

从2012年8月到2013年5月，在乐安油田采用压裂防砂工艺共施工15口井，有效率100%，平均单井投资80万元。初期单井平均日产液27.0吨，日产油8.4吨，累计增油33203吨，平均单井增油2214吨，投入产出比约为1：2.77，取得了良好的防砂、增油效果，解决了乐安油田油井防砂有效率较低，防砂后产能较低的状况。

五、结论

1、压裂防砂投资大，难以大规模推广，但它具有的防砂和地层深部改造的特点仍然是部分低产、污染严重油井防砂的一项重要技术。下步将继续在乐安砂难度较大的油井实施压裂防砂工艺。2、解堵复合防砂工艺投资成本相对较低，防砂效果好，目前可作为油井防砂的一项技术。3、一次性高压充填防砂工艺施工简便、作业周期短，可作为短井段油井的主导防砂工艺。4、油水井分层防砂注水工艺的研制成功，将有效地提高乐安油田低渗透层的动用，改善开发效果。同时我们将继续进行防砂方式的研究，为乐安油田稠油开发奠定基础。