浅谈油田开发中防砂及配套技术的应用

宋俊德 (西安石油大学,陕西 西安 710065)

1 油田出砂的危害

在油田开发过程中，油井出砂是指地层砂砾源源不断进入油筒，导致油井砂埋，堵塞卡泵，损坏产油泵。受到油田开采程度加深的影响，地层能量下降迅速，油井出砂现象日益严重。结合油田开发过程来看，油田出砂的危害主要包括以下几点：一是地层消耗过度，导致油田开发失去了赖以依存的基础，降低了油田的产出率；二是砂埋、卡泵堵塞等情形出现，不利于采油设备的维护和油田开发的管理；三是出砂严重，导致停产油井的数目增多，石油开发企业收益降低，难以继续维持运转。

为了使石油企业稳定产量，获得长远健康发展，研究相应的防砂及配套技术、不断提升防砂、降砂工艺水平，显得尤为重要。油田企业在开发过程中不断探索，总结出了三种主要的防砂方法：机械防砂、化学防砂和砂拱防砂。根据各个油井生产力情况、石油储层类型、出砂特点与程度的不同，要结合不同的配套防砂技术来加以应用，从而达到控制出砂的目的。

2 常用的防砂及配套技术

2.1 机械防砂技术

机械防砂技术是石油开采业中较为常用的防砂方法，其主要作用是阻挡砂砾渗漏，对砂砾起着拦截过滤作用。

2.1.1 砾石填充技术

结合油井出砂的粒径大小，并考虑其分选度，可以使用有一定尺寸洞隙的绕丝筛管，将其置入油层部位，并使用相应粒径的砾石来填充筛管的外部，形成拦截砾石的二级过滤体系，从而达到阻塞砾石，减少油筒中砾石进入量的目的。该项技术适用于短期内固定层作业、油层供液情况好和跨度较小的单层及多层生产油井。

2.1.2 滤砂管技术

该项技术主要是通过滤砂管滤砂，来减少砂砾进入。具体做法是采用高渗透性、较高强度的滤砂管、封隔器及其他配套工具，将它们组合起来置入油井中，滤砂管阻挡了地层砂的渗透，避免砂砾流入到泵筒和井底中。这种方法主要可应用在一些砂砾分选较好、原油粘度较小、油砂中值较大以及产油井段小的油田开采作业中。

2.1.3 高压依次充填技术

这项技术是针对砂砾填充技术做了一定的改进，重点在于改善筛管的防渗效果。采用压裂液来压开地层，使用滤砂来填充，将激光割缝筛管作为阻挡油层与砾石的一级防砂体系，并在绕丝管外做砾石填充，与绕丝管构成阻挡体系，最终形成了阻挡砂砾的三级防护体系。压裂液的作用是改变靠近油井的地层的渗透率，从而使油井在进行防砂工作的同时，依然保持较高的产能。该技术适用于油层供液情况差、主产稠油或者易出泥质砂、细粉砂的油井。

2.2 化学防砂技术

化学防砂技术主要通过汇集砂砾，形成砂砾层，并通过一定的化学工艺技术固化砂砾层。

2.2.1 涂料砂防砂技术

此项技术主要是采用一定粒径的石英砂，在其表面均匀地涂上树脂，一般情况下树脂会呈松散状，需要通过携砂液将树脂挤到油井的出砂层，油层本身具有的温度能够使涂上树脂的石英砂固化成有较高渗透性和强度的人工井壁，在这种人工井壁的防护作用下，油井的出砂率会大大降低。该技术适用于单层以及有沉砂口袋、严重漏失的油井。

2.2.2 树脂防砂技术

与其它化学防砂技术不同，这项技术采用了低伤害的水分散型树脂，将其分散在清水里，搅拌均匀后挤到砂层中，充分发挥固砂剂分子的化学作用，通过与地层砂砾相结合，能够牢固连接地层砂。该技术适用于多层作业的油井进行井分层，也适用于选层防砂，并且利于套管出现损坏、出胶以及有聚合物油井的应用。

2.3 综合配套防砂技术

综合配套防砂技术主要是在前几种主要防砂技术的基础上，根据不同时期的防砂要求，对各个环节的防砂工艺进行改进，以巩固防砂的效果。

2.3.1 加厚套管技术

由于射孔对套管有着挤压作用，套管必须满足一定的抗挤强度才能保证有效防砂。通过加厚套管技术来增加射孔井段套管的壁厚，同时考虑到套管抗挤压能力、各个拉伸指标和硬度指标，都应满足油井的生产需要。在油层段可采用外加厚型套管，而油层段以上的地层可应用相应的技术套管，如TP100H。这种组合方式能够避免套管变形现象，减少套管损毁率，在油田防砂工作中可予以推广利用。

2.3.2 穿透射孔技术

这项技术是采用较大孔径及高孔密射方法，提高射孔总过流面积，从而显著缩小炮眼内外油层流体的压差，使油层流体的渗透速度降低，减轻油层出砂情况。具体做法是增加射孔抢的孔密，扩大套管上的孔眼面积，使油层单位面积内的渗流速度下降。

2.3.3 分期排砂技术

对于新投入生产的油井而言，其近井带的压力比较高，一些专门的固砂剂很难挤进油层中，防砂措施很难取得实际性的效果。因此，在油田的早期排砂工作中，应使用水利喷射泵来进行生产，这种方法是依靠液体流动来辅助举升，即使出现出砂问题，也不会造成油井停运。此后，应在短期内采取强制排砂及排液措施，快速排出近井带的游离砂砾，降低近井地层的压力。

一般而言，油井步入到中后期生产阶段时，粘土容易发生水化膨胀现象，破坏了原来的骨架胶结，引发砂砾堵塞问题。因此要对油层的深部进行压裂防砂，充分疏通油层，形成内部挡砂结构。

3 结语

油井出砂问题严重制约了油田开发进程，降低了油田的采出程度，各个油田不仅要集中资金和人力，针对油田出砂量、性状和油井作业的实际情况，不断加强对相应防砂技术的研究和利用，还应注意综合研究各项配套技术，建立综合全面的防砂体系，促使油田生产走上良性发展之路。