疏松砂岩油藏防砂工艺研究与应用

摘 要：文中油田经过30余年的生产开发，油井出砂严重，部分井因出砂频繁躺井，同时由于出砂造成的井网损坏，已严重威胁着油田基础生产。近年来技术人员开展了防砂工艺的优选和完善，取得了一定的效果，在文中老三块形成了比较完善的防砂工艺体系，出砂井导致躺井明显减少。本文针对每个区块的出砂机理和产出砂粒径、出砂量不尽相同，油井随机出砂和间歇出砂的情况不断出现，着重对疏松砂岩油藏出砂井防砂配套工艺进行细化，建立完善了疏松砂岩油藏的出砂井预警机制。

关键词：疏松砂岩;油藏;防砂工艺;研究;应用

1  油井出砂井原因分析

对文中油田各区块出砂井进行调查，结合井史及历次作业记录，归纳出该井首次出砂时间、出砂程度及出砂描述，分析出砂原因并进行归类，为下步制定措施提供依据。通过归纳总结，得到以下几点结论：

1、除文中老三块油田外，文中油田的文38块、文209块，文东油田的文13东块、文13北块近几年随综合含水上升出砂井数量增多，出砂层位函盖一类层及后期动用的二、三类层，几乎所有的生产层位都发现出砂。

2、从井史看，在生产初期出砂井很少，一般说来，出砂对自喷井、气举井生产影响不大，因而早期求产并未重视出砂问题，当油井综合含水上升，特别是改用抽油泵、潜油电泵生产后，产出液携砂造成卡泵，降低了泵效，甚至无法正常生产。因此，综合含水上升后出砂问题成为制约生产的难题。

3、文中油田随着开发不断深入剩余油分布不均，因而需要调整井网，油井随生产方式的变更导致地层液流方向同时发生变化，特别是水井转为油井生产后出砂几率大大增加。

4、出砂井首次出砂与开采年限无必然联系，在同一区块开采10年的老油井与开采1年的新井同时发现出砂，因此在相似的油藏物性条件下，油井出砂与固井质量、射开层位及炮眼周围地层疏松程度有关，因此在同一区块布置新的调整井应选择相同的完井及投产工程设计。

2 油井出砂室内研究

2.1 出砂模拟试验

利用岩心流动试验仪进行出砂模拟实验，研究疏松砂岩油藏地层出砂和生产压差、采液强度、含水级别等因素之间的关系，并对出砂极限生产压差和出砂临界流量进行研究，探索地层出砂规律，为防、治砂技术研究提供技术依据。模拟油井生产情况（含水率、驱替速度等），通过岩心流动实验和膨胀实验，认识储层油井的出砂状况，为各区块调整开采方式，制定有针对性的防砂措施提供技术依据。

2.2砂样筛析实验

为了对文中疏松砂岩油藏岩心的粒径有一个全面地认识，对实验驱替砂、岩心骨架粉碎砂以及作业时冲出砂进行了粒度分析。利用岩心作粒度分析所得到的数据是十分可靠的，能够提供最好的防砂设计基础。文中老三块主要含油层位岩性为长石英—粉细砂岩，粒级0.07～0.09mm。为了弄清地层出砂规律，摸准地层出砂的粒径范围，为防砂的砂子粒径选择提供有力依据，分别对4口井的冲出砂进行粒径分析，通过分析：

4口井地层冲出砂粒径主要分布在0.85～0.212mm之间。砂样中最粗颗粒均大于0.212mm，最大的达到0.85mm（文10-86、文10-19）。文10-19井、文101-25井都还有17%左右的粒径为0.075mm较小的冲出砂，与文中老三块的岩性对比可以判断这2口井出的是骨架砂，即地层骨架坍塌造成出砂，属于严重出砂。从粒度分析结果看，总体来看都属于粗粉砂。

3 现场应用情况及效果分析

3.1现场应用情况

（1）机械“排”砂工艺。对难以防治的地层细粉砂，且出砂量少的井，主要应用长柱塞防砂泵把砂排出地面。长柱塞式防砂泵改善了液体携带砂子的能力，使得排至泵上方的油液把大部分较小的砂粒带到地面，大大减小砂子在阀座内的累积;另一部分没能被携带至地面的较大砂粒，由于泵筒内不存在液体，将通过泵的沉砂筒与泵筒之间的环形空间沉到泵下的沉砂管内。并且由于泵筒较短，沉到泵筒中的少许砂粒还能被柱塞带出泵外。若中途停抽时，泵上的液体中的砂子也将沉到沉砂管内，从而有效防止砂卡。2020年共应用长柱塞防砂泵102井次（其中小井眼防砂泵23井次），平均检泵周期244天，目前均生产正常。

（2）机械“挡”砂工艺。主要采用各类经济实用的防砂管，从最简单的筛管外缠绕90目铜丝布开始，逐步应用了不锈钢绕丝防砂管、镍合金缠绕防砂管、激光割缝防砂管、金属滤砂管等。2020年共应用防砂管76口井，有效率达96.7%，平均检泵周期235天。

文38块于2006年应用了高压机械充填防砂工艺，基本原理是在井筒一定半径范围内形成密实的高渗透带，弥补地层亏空，提高近井地带地层的渗透率，增加导油能力，降低生产压差，缓解或制止地层出砂;并且形成以砾石阻挡地层砂，以绕丝管阻挡砾石的二级挡砂屏障，达到良好的防砂目的。另外，在施工时，携砂液排量高，流速大，可有效地解除近井地带的地层堵塞，达到油井增加产量的目的。其次，挤入地层的大量砾石，在弥补地层亏空的同时，也缓解了地层能量的损失，减少了套管受到的轴向压力，间接保护了套管不受损伤。

3.2现场应用效果

重点开展了疏松砂岩油藏出砂模拟实验、含水驱替实验及典型区块防砂对策制订等研究工作，研制开发了新型旋转式抽砂泵，均取得了成功;项目完善编制了不同区块、不同层系出砂井预警图，建立了厂、区、站三级出砂预警机制;完成各类防砂工艺187井次，工艺有效率86.1%，减少因出砂导致躺井16井次，累计增油 1262.2t，降水 0.442×104m3，取得了较好的经济效益和社会效益。

4 改进与创新

4.1型旋转式抽砂泵研制与应用

目前使用的泵车循环冲砂和普通抽砂泵抽砂主要存在以下三个方面的问题：一是泵车循环冲砂后，循环液进入地层，油井开抽后需5-10天的排水期，影响油井产量。二是对于油气层漏失的出砂井，在常规冲砂过程中因冲砂液进入地层造成地层污染，漏失严重的根本无法进行冲砂。三是套管里的砂为压裂砂和保护油气层所填的砂时，往往砂层上部被压实形成坚硬的砂饼，普通的抽砂泵无法对砂饼进行破碎后抽出。

针对这些问题，我们对常规的抽砂泵进行了改进，研制了新型旋转式抽砂泵。在普通抽砂泵的基础上，完善了泵筒结构。在泵体与活塞杆间采用六方联接，保证活塞杆既能上下自由运运动，又能在管柱的旋转下带动泵筒从而带动三牙轮钻头砂铲进行旋转运动，更容易将砂面破碎。这样就达到了既能钻砂面又能及时将钻碎的砂子抽进油管内部。

4.2人工井壁防砂

该项防砂技术主要是采用耐高温的支撑剂、胶结劑以及几种添加剂经过处理制成“树脂砂”，然后用携砂液将“树脂砂”携送到井底，通过炮眼，在油层亏空以及炮眼处堆积压实，形成具有高强度、高渗透性的挡砂层即人工井壁，从而达到防砂的目的。JTS砂是用树脂喷涂在经“石英砂+碳粒”高温烧结而成的“砾石”表面形成，“砾石”为特制烧结物，表面多微孔，且成不均匀的凹凸形状，形成牢固的树脂粘接。进行人工井壁防砂后，在地层的亏空部位形成人工井壁，这个人工井壁紧贴地层表面，靠紧压实。无论地层是由粗砂岩，细砂岩，细粉砂岩或粗细不均的砂岩中的哪一类组成，它都有一个连通好的孔隙网，液体会沿着这个网由地层远处流到地层-人工井壁界面。

5  结论和认识

（1）油田开发后期提液是一项重要的增油措施，但部分井由于地层出砂导致套损等井况问题严重制约着注采调整及井网完善。

（2）要建立可持续油藏开发的新途径，务必从区块开发初期优化工艺配套措施，把出砂和出砂井的治理列入工程设计的内容，强调边开发边治理，预防为主、防治结合。

（3）近几年来通过开展出砂井综合治理工作，新发现的出砂井逐年减少，主要得益于对防砂、治砂的认识不断提高，油藏经营管理理念的不断提升。

作者简介：

颜江（1971年5月出生），男，工程师，从事油田开发技术工作.

（中国石化中原油田分公司文留采油厂工艺研究所  河南 濮阳 457001）