提高油井防砂作业施工质量的对策探讨

肖胜滨

【摘 要】随着油田开发的深入，油井出砂是油田开发中碰到的最常见的问题。而防砂作业施工质量直接影响到油田开发的效果。本文在油井出砂原因分析的基础上，介绍了油井防砂机理和油井开发中暴露出的问题，阐述了提高防砂作业施工质量的对策。

【关键词】防砂作业；施工质量；对策

一、油井出砂原因分析

1.1储层的胶结状态

河口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，降低了巖石胶结强度，导致储层易出砂

1.2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。

二、油井防砂机理

2.1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。

2.2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。

2.3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、油井开发中暴露出的问题

3.1绕丝管防砂有效率下降

在油田开发初期，防砂工艺单一，油井都采用绕丝筛管管内砾石充填工艺防砂投产，取得了良好的防砂效果。但随着油田开发时间的延长，地层亏空加大，出砂程度加剧，防砂难度增加，绕丝管防砂有效率下降，2008-2044年绕丝管防砂71井次，有效率74.6%。单一绕丝筛管防砂工艺难以适应不同井况油井防砂的需要。

3.2涂料砂防砂有效期短

为便于油井后期措施的实施，从1999年开始进行常温涂料砂防砂试验，由于常温涂料砂最佳的固结温度要求在60℃以上。同时受施工参数及部分油井层数较多的影响，涂料砂在各层段不能均匀分布，难以形成坚固的人工井壁，导致防砂有效期较短。

3.3地层细粉砂易堵塞充填层及绕丝管

复合防砂施工时，在涂料砂充填过程中，在高压下破碎的颗粒与部分地层砂胶结并与充填砂交混，形成混砂带，如果混砂带距套管较近，会产生地层堵塞；同时油井长期生产，外来颗粒及地层微粒运移也会产生堵塞。高压充填改造后，初期会取得一定效果，但随着生产时间的延长，堵塞颗粒不能排出地层，导致油井产量下降。同时由于储层岩性主要为细-粉细砂岩，施工时部分地层细粉砂回吐，堵塞防砂管柱的缝隙或孔隙，防砂后油流阻力增大，造成油层供液能力下降。

四、提高防砂作业施工质量的对策

4.1优化施工设计

（1）充填施工在口袋内形成亏空事实存在，解决这一问题有两个办法，一是下绕前不留口袋，绕丝直接下在砂面上，但是，油田出砂较重，绕丝往往下不到位，造成工序浪费，作业队对这一办法不容易接受，也不容易实施。另外一种方法就是采用托砂工具，充填时促使砂桥形成，充填施工在高压下进行，为保证施工中皮碗不受力损，在皮碗下部设计0.3mm割缝数条，充填施工时，皮碗上下压力平衡，皮碗不受力，又保证充填砂不能通过割缝。（2）重新评价地层砂，对不同区块地层砂进行筛分析，得出粒度中值、不对称性、均匀系数等资料，根据有关公式，重新设计充填砂体系。（3）提高砂比与施工排量，改进携砂液性能.只有携砂液得到改进，才能有效地提高携砂比，提高携砂一方面能提高地层裂缝的铺砂浓度，形成有效支撑，同时还可以减少携砂液用量，减少地层污染，缩短大型施工时间，减少设备磨损.普通的携砂液体系，如田莆携砂液，价格低廉，伤害小，可以在我厂应用。

4.2完善和配套复合防砂工艺

（1）解堵与复合防砂配套。在复合防砂施工中，为达到溶解破碎的涂料砂，排出堵塞颗粒，疏通地层的目的，采用了先解堵后防砂的方法：即对近井地带存在堵塞的井，防砂前先采用浓度为1-2%的稀盐酸解除地层堵塞，混气水排出反应生成物，疏通地层，提高近井地带渗透率，然后进行防砂施工。

（2）多层合采井，加强改造低渗透层。对于层数多、渗透率差异大的井，进行全井一次性充填，不可避免地存在充填砂在各层分布不均的现象，渗透率高的层充填砂进入多，而渗透率低的层进入少，从而影响防砂增油效果。2006年对林樊家油田东部新井进行了多次射孔、多次充填防砂试验，即将油井渗透率相近的小层组合到一起，分2次或3次射孔充填，然后全井进行绕丝管防砂，加强对低渗透层的动用。

4.3加强一次性高压充填防砂工艺试验

针对复合防砂工序较烦琐、占井时间长的情况，2007年9月开始试验一次性高压充填防砂工艺：将防砂管柱及充填工具一次性下入井内，使地层预充填和管内砾石充填一次完成施工。其主要优点是：将地层预充填和绕丝管充填两道工序合二为一，减少了施工工序和作业占井时间，单井施工周期平均比复合防砂缩短5～8天。

4.4做好地面施工准备

在大型防砂施工过程中，初期控制携砂比，使用较小的携砂比加砂，到了中后期，为达到在井筒周围形成较好的挡砂屏障，往往使用大的携砂比，对初期水压形成的小裂缝进行充填，在这过程中如果因水泥车故障等非人为因素导致施工中断，使油管内的砂子迅速沉积，砂埋油层或是堵油管，导致防砂失败。要在平时的防砂施工中不但要注意各种施工参数的监控，对于一些影响施工的细节方面同样不能放过，必须严格按照要求，达到事半功倍的效果。

4.5加强施工过程控制

现使用的绕丝筛管对于循环充填井井筒的处理要求较高，在施工过程中我们也要求作业队进行刮管热洗，因为井筒处理不干净就可能下入绕丝后灰浆及地层砂堵塞绕丝管缝隙，导致完井供液差。绕丝筛管堵塞在施工中最直接的表现就是循环带压。对于施工中一些不正常的细节不要抱有侥幸心理，出现这些状况都是有原因的，如果不去分析造成的后果不仅浪费了作业成本，更对整个作业质量造成很坏的影响。

五、结束语

油井防砂作业要从精细管理防砂施工细节入手，精心做好设计方案，应用合理的防技术，做好地面施工准备，加强施工过程控制，有利于提高防砂井措施效果。日常工作中，要细化防砂井施工资料录取，为做好分析、总结防砂施工准备第一手资料。

【参考文献】

[1]张琪，采油工程原理，山东：石油大学出版社，2001.4

[2]万仁溥等，采油技术手册，第八分册，北京：石油工业出版社，1991