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[摘 要]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。地层出砂进入井筒，会导致油井砂卡等现象，造成泵的损坏，甚至造成油井停产，出砂严重影响油井的后续生产，最终影响采收率。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。本文通过分析油井的出砂机理，应用更先进的防砂工艺技术，对防砂方法进行分析研究，在前期采用防砂射孔，生产过程中采用防砂泵，对出砂井采用防砂筛管、人工井壁防砂等机械和化学方式防砂，可以有效的解决油井出砂对生产的影响，提高油藏开井率，改善生产开发效果。
[关键词]出砂；因素；防砂；技术
中图分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0359-01
随着油藏开发的不断深入，地层压力较低，常规冲砂、排砂方法造成部分井的吐砂在油层和井筒之间反复吞吐， 不能返出地面， 致使部分油井出砂严重， 经常发生断卡脱现象。而机械防砂和化学防砂都会增加近井地带的流动阻力， 导致油井日产能力下降。压裂防砂受选井条件和投入成本较大的影响，没有被广泛的推广应用。所以， 油田开发中后期出砂机理、砂患治理的工作具有十分重要的意义。
1.油井出砂机理研究
油层出砂主要有两种，一种是充填于岩石骨架中的散砂；另一种是岩石骨架破坏出骨架砂。当地层流体流速达到一定值时， 充填于油层孔道中的未胶结砂粒发生运移， 油井开始出砂， 当流速继续增大， 达到某一临界值时， 引起地应力变化出砂量急剧增加。长期下去， 就有可能造成地层坍塌， 严重会使油井套管损坏变形而导致油井报废。
1.1地质因素
（1）胶结状况的影响。颗粒胶结程度是影响油藏出砂的主要因素，胶结强度高低又和地层埋深，胶结物种类、数量等密切相关。地层埋藏越深，压实作用越强，地层强度越高，反之亦然。当油藏埋藏较浅，地层压实作用弱，油藏储层物性好，为大孔高渗储层，胶结方式主要以稠油胶结为主，岩性主要以中细砂岩为主，加之原油携砂能力强，客观上为油层出砂创造了条件。
（2）储层特征。油藏含高孔、高渗、低泥质含量储层，但油藏非均质性较强，垂直渗透率与水平渗透率的比值在0.62～0.85，使得油层内流体流动不均衡，易导致个别层受高速冲刷先出砂，随着生产层不断出砂，储层结构逐渐被破坏而导致大量出砂。
1.2 开发因素
（1）射孔参数对出砂的影响。弹孔面积直接影响弹孔压降，每个弹孔要提高孔径；整个井段要增加孔密。提高孔径、增加孔密的最终效果是提高有效流动面积，从而降低流动阻力和流速，在其它条件不变的情况下，降低生产压差，有利于减缓出砂。
（2）生产压差过大，造成油井出砂。当其它条件一定时，生产压差越高，流体的渗流速度越大，对储层骨架颗粒的冲击力和拖拽力也越强，生产时容易出砂。生产压差的建立方式也影响着油层的出砂程度，生产压差建立过快，导致流体的渗流速度瞬间急剧增大，激动油层而加剧油层出砂。
（3）含水上升对出砂的影响。随着地层胶结物被逐渐溶解，特别是一些粘土矿物，遇水膨胀分散，降低了地层的强度。油藏粘土矿物以蒙脱石为主，占粘土矿物含量的40%～60%，地层具有较强的水敏性，随着开发时间的延长，出砂加剧。
通过以上分析，储层地层压实作用弱，油藏储层物性好，属于易出砂地层，如果不能有效的防砂，随着出砂的加剧，导致地层骨架的破坏，将严重影响开发效果。
2.油井防砂技术研究
油藏出砂程度与储层岩石相、岩石强度、流体性质等因素密切相关，因此在油藏投入开发之前，可以利用岩心、录井、测井等资料研究储层的四性关系，对储层岩石相、岩石强度、流体性质等进行客观评价，对潜在的出砂层位及平面出砂程度及趋势进行预测，为确定合理的完井方式及防砂工艺奠定基础。
2.1 优化射孔工艺及参数
射孔工艺与射孔参数在一定程度上影响着地层流体的渗流速度，弹孔入口越大，密度越高，流体的流动截面越大。在相同的采液强度下，流体的渗流速度越小，可以有效的减小流体对岩石颗粒的冲刷力和拖拽力。因此，在对出砂油层进行射孔时，宜采用大孔径、高密度的射孔方式，以防止储层遭受拉伸破坏而出砂。另外，射孔前还应对射孔井段进行优选，避开可能的强出砂层。
2.2 机械防砂工艺
对油层井段较大且出砂严重的油井，主要采用机械防砂。
（1）筛管防砂技术。筛管防砂技术是用套管或油管作为基管，在其上按一定规则打孔并在高温高压下，将金属纤维烧结在打孔的基管上，从而形成立体网状滤砂屏障。该金属纤维能使原油及细粉砂通过，并随油流一起被携带出井筒，而较大粒径的粗砂被阻挡在筛管外，形成自然的挡砂屏障，从而达到防砂的目的。出砂严重的大部分油井都采用该方法，防砂成功率达到90%以上，是解决油井严重出砂的有效方式。另外，随着科技的不断进步，目前防砂筛管类型较多，但防砂机理都是一样，只是防砂效果各有千秋。
（2）割缝筛管地层深部防砂技术。割缝筛管地层深部防砂技术是利用油管将防砂管与压裂填砂工具等组合而成的压裂防砂管柱下至油层段，利用压裂车组将混砂液高泵压大排量正挤入筛套环空和地层中。由于地层中形成了裂缝，优选的人工砾石在携带作用下被带入裂缝中，在裂缝内形成高渗透的人工砂桥，依靠人工砂桥形成第一道防砂屏障来防治细粉砂。而井筒中的防砂管柱作为第二道防砂屏障，防止人工砾石的反吐，从而实现防砂的目的，并具有防砂增效的效果。另外，随着科技的不断进步，目前防砂筛管类型较多，但防砂机理都是一样，只是防砂效果各有千秋。
2.3 化学防砂工艺
对油层井段较小的油井主要采用化学防砂，化学防砂是向地层中注入一种或多种化学剂，将砂粒进行重新胶结，从而达到防砂的目的，目前主要的化学防砂方法有高温固砂和人工井壁防砂两种。
（1）高温固砂。在高温下，固砂剂中的有机硅化物经水解，使有机硅化物的一端与地层砂以硅氧键形式结合。由各种添加剂的协同作用，实现在渗透率降低最小的情况下，和地层砂形成蜂窝网状结构，从而起到防砂的目的。
（2）人工井壁防砂。是针对超出砂严重而研制的一种化学防砂方法。其原理是用树脂涂在“砾石”表面，形成“树脂预包砂”，用携砂液将“树脂预包砂”携入井底，通过炮眼在油层亏空部位堆积、压实，形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，阻止地层砂随液流流入井筒，从而达到防砂的目的。
2.4 特种泵防砂、排砂工艺
在出砂井中采用复合防砂泵、合金防砂泵、新型长柱塞耐砂泵和柔性金属泵等进行防砂、排砂。特种泵的应用可以有效防止砂粒进入泵筒与柱塞的配合间隙，还可以减少摩擦副的磨损、减少密封副的漏失，达到延长抽油系统有效工作时间的目的，取得了很好的防砂增油效果。
3.结论与认识
油井的防砂工作是一项复杂的系统工程，在长期的实践和总结的过程中，油井的防砂技术已经得到了极大的发展，油井的防砂技术也不再是傳统的维护性措施了，并且已经逐步的转变为油井增产和防砂相同步的进攻型配套设施。在油井出砂的工作现场，应详细的分析不同开发阶段油层出砂的机理和发展趋势，采用有针对性的防砂技术，继续加大针对油井出砂机理研究，并建立砂样数据库，为以后的防砂和治砂提供依据和技术保障。
参考文献
[1] 李慧；王霞；彭健锋；王艳；景步宏；；固砂剂防砂方法的研究发展[J]；化工时刊；2007（09）.
[2] 李爱芬，姚军，寇永强；砾石充填防砂井产能预测方法[J]；石油勘探与开发；2004（01）.
[关键词]出砂；因素；防砂；技术
中图分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0359-01
随着油藏开发的不断深入，地层压力较低，常规冲砂、排砂方法造成部分井的吐砂在油层和井筒之间反复吞吐， 不能返出地面， 致使部分油井出砂严重， 经常发生断卡脱现象。而机械防砂和化学防砂都会增加近井地带的流动阻力， 导致油井日产能力下降。压裂防砂受选井条件和投入成本较大的影响，没有被广泛的推广应用。所以， 油田开发中后期出砂机理、砂患治理的工作具有十分重要的意义。
1.油井出砂机理研究
油层出砂主要有两种，一种是充填于岩石骨架中的散砂；另一种是岩石骨架破坏出骨架砂。当地层流体流速达到一定值时， 充填于油层孔道中的未胶结砂粒发生运移， 油井开始出砂， 当流速继续增大， 达到某一临界值时， 引起地应力变化出砂量急剧增加。长期下去， 就有可能造成地层坍塌， 严重会使油井套管损坏变形而导致油井报废。
1.1地质因素
（1）胶结状况的影响。颗粒胶结程度是影响油藏出砂的主要因素，胶结强度高低又和地层埋深，胶结物种类、数量等密切相关。地层埋藏越深，压实作用越强，地层强度越高，反之亦然。当油藏埋藏较浅，地层压实作用弱，油藏储层物性好，为大孔高渗储层，胶结方式主要以稠油胶结为主，岩性主要以中细砂岩为主，加之原油携砂能力强，客观上为油层出砂创造了条件。
（2）储层特征。油藏含高孔、高渗、低泥质含量储层，但油藏非均质性较强，垂直渗透率与水平渗透率的比值在0.62～0.85，使得油层内流体流动不均衡，易导致个别层受高速冲刷先出砂，随着生产层不断出砂，储层结构逐渐被破坏而导致大量出砂。
1.2 开发因素
（1）射孔参数对出砂的影响。弹孔面积直接影响弹孔压降，每个弹孔要提高孔径；整个井段要增加孔密。提高孔径、增加孔密的最终效果是提高有效流动面积，从而降低流动阻力和流速，在其它条件不变的情况下，降低生产压差，有利于减缓出砂。
（2）生产压差过大，造成油井出砂。当其它条件一定时，生产压差越高，流体的渗流速度越大，对储层骨架颗粒的冲击力和拖拽力也越强，生产时容易出砂。生产压差的建立方式也影响着油层的出砂程度，生产压差建立过快，导致流体的渗流速度瞬间急剧增大，激动油层而加剧油层出砂。
（3）含水上升对出砂的影响。随着地层胶结物被逐渐溶解，特别是一些粘土矿物，遇水膨胀分散，降低了地层的强度。油藏粘土矿物以蒙脱石为主，占粘土矿物含量的40%～60%，地层具有较强的水敏性，随着开发时间的延长，出砂加剧。
通过以上分析，储层地层压实作用弱，油藏储层物性好，属于易出砂地层，如果不能有效的防砂，随着出砂的加剧，导致地层骨架的破坏，将严重影响开发效果。
2.油井防砂技术研究
油藏出砂程度与储层岩石相、岩石强度、流体性质等因素密切相关，因此在油藏投入开发之前，可以利用岩心、录井、测井等资料研究储层的四性关系，对储层岩石相、岩石强度、流体性质等进行客观评价，对潜在的出砂层位及平面出砂程度及趋势进行预测，为确定合理的完井方式及防砂工艺奠定基础。
2.1 优化射孔工艺及参数
射孔工艺与射孔参数在一定程度上影响着地层流体的渗流速度，弹孔入口越大，密度越高，流体的流动截面越大。在相同的采液强度下，流体的渗流速度越小，可以有效的减小流体对岩石颗粒的冲刷力和拖拽力。因此，在对出砂油层进行射孔时，宜采用大孔径、高密度的射孔方式，以防止储层遭受拉伸破坏而出砂。另外，射孔前还应对射孔井段进行优选，避开可能的强出砂层。
2.2 机械防砂工艺
对油层井段较大且出砂严重的油井，主要采用机械防砂。
（1）筛管防砂技术。筛管防砂技术是用套管或油管作为基管，在其上按一定规则打孔并在高温高压下，将金属纤维烧结在打孔的基管上，从而形成立体网状滤砂屏障。该金属纤维能使原油及细粉砂通过，并随油流一起被携带出井筒，而较大粒径的粗砂被阻挡在筛管外，形成自然的挡砂屏障，从而达到防砂的目的。出砂严重的大部分油井都采用该方法，防砂成功率达到90%以上，是解决油井严重出砂的有效方式。另外，随着科技的不断进步，目前防砂筛管类型较多，但防砂机理都是一样，只是防砂效果各有千秋。
（2）割缝筛管地层深部防砂技术。割缝筛管地层深部防砂技术是利用油管将防砂管与压裂填砂工具等组合而成的压裂防砂管柱下至油层段，利用压裂车组将混砂液高泵压大排量正挤入筛套环空和地层中。由于地层中形成了裂缝，优选的人工砾石在携带作用下被带入裂缝中，在裂缝内形成高渗透的人工砂桥，依靠人工砂桥形成第一道防砂屏障来防治细粉砂。而井筒中的防砂管柱作为第二道防砂屏障，防止人工砾石的反吐，从而实现防砂的目的，并具有防砂增效的效果。另外，随着科技的不断进步，目前防砂筛管类型较多，但防砂机理都是一样，只是防砂效果各有千秋。
2.3 化学防砂工艺
对油层井段较小的油井主要采用化学防砂，化学防砂是向地层中注入一种或多种化学剂，将砂粒进行重新胶结，从而达到防砂的目的，目前主要的化学防砂方法有高温固砂和人工井壁防砂两种。
（1）高温固砂。在高温下，固砂剂中的有机硅化物经水解，使有机硅化物的一端与地层砂以硅氧键形式结合。由各种添加剂的协同作用，实现在渗透率降低最小的情况下，和地层砂形成蜂窝网状结构，从而起到防砂的目的。
（2）人工井壁防砂。是针对超出砂严重而研制的一种化学防砂方法。其原理是用树脂涂在“砾石”表面，形成“树脂预包砂”，用携砂液将“树脂预包砂”携入井底，通过炮眼在油层亏空部位堆积、压实，形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，阻止地层砂随液流流入井筒，从而达到防砂的目的。
2.4 特种泵防砂、排砂工艺
在出砂井中采用复合防砂泵、合金防砂泵、新型长柱塞耐砂泵和柔性金属泵等进行防砂、排砂。特种泵的应用可以有效防止砂粒进入泵筒与柱塞的配合间隙，还可以减少摩擦副的磨损、减少密封副的漏失，达到延长抽油系统有效工作时间的目的，取得了很好的防砂增油效果。
3.结论与认识
油井的防砂工作是一项复杂的系统工程，在长期的实践和总结的过程中，油井的防砂技术已经得到了极大的发展，油井的防砂技术也不再是傳统的维护性措施了，并且已经逐步的转变为油井增产和防砂相同步的进攻型配套设施。在油井出砂的工作现场，应详细的分析不同开发阶段油层出砂的机理和发展趋势，采用有针对性的防砂技术，继续加大针对油井出砂机理研究，并建立砂样数据库，为以后的防砂和治砂提供依据和技术保障。
参考文献
[1] 李慧；王霞；彭健锋；王艳；景步宏；；固砂剂防砂方法的研究发展[J]；化工时刊；2007（09）.
[2] 李爱芬，姚军，寇永强；砾石充填防砂井产能预测方法[J]；石油勘探与开发；2004（01）.