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[摘 要]我国疏松砂岩稠油油藏分布范围较广、储量大，产量占有重要的地位。该类油藏一般埋藏较浅，油层胶结疏松，泥质含量高，油井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。围绕疏松砂岩油藏的地质构造与油层特性，结合油井前期钻井工艺以及后期开采工艺，对疏松砂岩油藏的出砂机理进行系统研究。
[关键词]疏松砂岩；稠油；出砂
中图分类号：TE358.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0325-01
疏松砂岩稠油油藏地质胶结疏松，采用各种防砂工艺后，虽然能收到一定的防砂效果，但砂粒流动造成砂粒在井筒周围堆积，堵塞油层向井底流动的通道，使产量降低。这些油藏尤其以胜利油田为代表，胜利油田地质构造复杂，油藏类型多，疏松砂岩稠油油藏所占比例大，分布区域广，产量高。因此，制定合理的生产和开发方案、对延长油气井经济开采周期等将具有十分重要的意义。
1 疏松砂岩稠油油藏特征
1.1 油藏胶结疏松、泥质含量高
疏松砂岩稠油油藏一般成岩性差，胶结疏松，储集层泥质含量高。黏土矿物以膨胀型蒙脱石或高蒙脱石混层比的伊蒙混层为主，其次为中高岭石和伊利石，而且主要分布在粒间孔隙表面和喉道处[1]。
1.2 油质重
疏松砂岩稠油油藏原油一般具有密度中等-高、黏度中等-高、胶质沥青质含量高的特点，油质较重。
1.3 应力敏感性强
应力敏感性评价结果表明，疏松砂岩具有较强的应力敏感性，随净应力增加，其渗透率不断降低，而当净应力减小时其渗透率不能恢复到初始水平，渗透率损害程度较大。这种现象可能与疏松砂岩稠油油藏的泥质胶结、成岩性差有关。
2 疏松砂岩稠油油藏出砂机理
2.1 油层出砂原因
油层出砂的原因从其影响地层出砂的因素划分，大体划分三类可以划分为：即地质因素、完井因素和开采因素。
（1）地质因素
地质因素由地层和油藏的性质决定，是不由人为控制而改变的，具体包括是先天形成因素的岩石颗粒大小、形状、胶结物及胶结程度、构造应力、沉积相、岩矿组成，还包括流体类型及性质等，当然开发过程中以上因素也可能由于人为控制而发生改变的情况，因为生产条件的改变会对岩石和流体产生不同程度的影响口引，地层的出砂程度可能会由于岩石和流体产生不同程度的影响而得到恶化或改善的。地质因素引起的出砂主要原因有两个方面：
①骨架砂和充填物是构成地层砂的两大类型地层砂。骨架砂一般为主要成分是石英和长石等的大颗粒的砂粒，充填物是主要成分粘土矿物和微粒的微细颗粒，充填物环绕在骨架砂周围。地层内部应力系统在没有打开油层之前是平衡的：油层一旦受外界打开，油层应力在近井地带平衡状态就会被破坏，地层发生塑性变形或发生坍塌主要在以下情况，即当岩石自身的抗剪或抗压强度不足以抵抗岩石颗粒承受的应力时的情况嘲。地层出砂一般情况下是受地层流体的影响，地层流体的产出会被携带地层砂进入井底，造成油井出砂。
②地层出砂的另一原因，是大量的在疏松砂岩油藏地层内部存在的自由微粒，因为在地层内部运移的流体流动会使这些自由微粒运移，这些自由微粒运移如果大量进入井筒也会造成地层出砂，如果这些自由运移微粒由于地层孔喉阻挡而未能进入井筒，流体渗流阻力受到微粒的影响而局部增大，原来未被阻挡的更细的微粒由于流体对岩石的拖曳力作用增大而隨流体进入井筒，同样也会因此造成出砂。
（2）完井因素和开采因素
完井因素和开采因素这两种影响地层出砂的因素基本相同，主要是指地层出砂是受到了生产条件改变的直接影响，而很多生产条件的改变是可以由人为控制的，这些可以由人为控制的条件有：毛细管作用、含水变化、油层压力、生产压差、液流速度，以及多相流动和相对渗透率，另外还包括开采过程中对地层射孔孔眼及对地层造成的损害等生产作业施工工艺及射孔技术水平等。
疏松砂岩稠油油藏油井大部分是热采井，通过以上分析，出砂原因可以从四个方面进行考虑：
①大部分稠油油藏属于未胶结地层，流体流动阻力克服了砂粒间的聚合力或岩石强度，使稠油热采井出砂。原油粘度越高，流动阻力越大，出砂越严重。
②疏松砂岩稠油油藏多以热采为主，注入的蒸汽和高温热水对以粘土为主要胶结物的油层有破坏作用。水可溶解部分胶结物，从而降低了地层固结强度。
③蒸汽吞吐的自喷生产阶段，一方面产量大，流速高；另一方面还存在热水闪蒸现象。此时的流动阻力可能超过地层胶结物的固结强度，，从而导致稠油热采井出砂。
④在蒸汽吞吐过程中，地层压力总体上是不断下降的。此时上覆岩层的压力转加给地层，增加了对地层颗粒及胶结物的有效应力，可能导致胶结物的破坏，从而加剧了稠油热采井的出砂。
因此通过寻找地质因素、完井因素和开采因素这三大类影响地层出砂的因素与地层出砂之间的内在关系，或避免、减缓油层出砂，或根据需要激励油层出砂均可以通过有目的地创造良好的生产条件来实现。
2.2 油层出砂机理
研究认为，与油井出砂有直接关系的因素有：地层的胶结情况、地层的压缩率、原始渗透率、油藏深度、油藏压力、流体流速、流体种类，以及组成流体相态的油、气、水等。当井底附近地带的岩层结构遭受破坏后，常常会引起油井出砂，特别是弱固结和中等胶结砂岩油层，此类油层一般在较大的生产压差下，当其井底附近地带的岩层结构遭受破坏后，由于这类岩石强度低胶结性差，井底周围的地层容易发生破坏，地层出砂的现象就会更加严重。
根据岩石受力会发生变形，其变形造成的破坏形式不同的原理，可以从力学角度分析油层出砂类型，将出砂分为以下四种机理类型：一是剪切破坏机理，二是孔隙坍塌破坏机理，三是拉伸破坏机理，四是微粒运移造成破坏机理[4]。
就射孔完井的油井来说，由于炮眼周围应力作用于地层，以及在生产过程中井底压力过低，生产压差过大，均会造成地层剪切破坏。那么，所谓的拉伸破坏机理主要是由于开采过程中炮眼周围地层颗粒受到了流体作用拖曳力，这种拖曳力与过高的开采速度有关，或且与过大的流体速度有关。剪切破坏机理与拉伸破坏机理是两个相互作用，相互影响的机理。在一定的应力状态下地层孔隙将会发生坍塌，这就是孔隙坍塌作用造成油层出砂的另外一个机理。
描述脆性地层油藏的出砂破坏机理可以用前面提到的剪切破坏和拉伸破坏，但是孔隙坍塌机理却不能用于描述脆性地层油藏。因此，需要做三轴压缩实验以及流体静力学实验来实现完井的破坏包络线。因为地层粘土颗粒的运移通常会导致井底周围的地层渗透率降低，因此微粒运移出砂机理包括地层中粘土颗粒的运移，粘土颗粒的运移会增大流体的拖曳力，粘土颗粒的运移会也可能诱发固相颗粒的产出。由于剪切破坏对出砂的影响最大，所以目前对地层出砂机理的研究一般研究剪切破坏机理，而其它破坏机理研究相对较少。
参考文献
[1] 尤启东，陆先亮，栾志安.疏松砂岩中微粒迁移问题的研究[J].石油勘探与开发，2004，31（6）：104-107.
[2] 刘铁岭，沈和平.稠油油藏热采井出砂机理模拟实验研究[J].江汉石油学院学报，2004，26（3）：83-84.
[3] 李志军.疏松砂岩油层出砂影响因素分析[J].油气田地面工程，2008，27（6）：75-76.
[4] 田红，邓金根，孟艳山等.渤海稠油油藏出砂规律室内模拟实验研究[J].石油学报，2005，26（4）：85-87.
[关键词]疏松砂岩；稠油；出砂
中图分类号：TE358.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0325-01
疏松砂岩稠油油藏地质胶结疏松，采用各种防砂工艺后，虽然能收到一定的防砂效果，但砂粒流动造成砂粒在井筒周围堆积，堵塞油层向井底流动的通道，使产量降低。这些油藏尤其以胜利油田为代表，胜利油田地质构造复杂，油藏类型多，疏松砂岩稠油油藏所占比例大，分布区域广，产量高。因此，制定合理的生产和开发方案、对延长油气井经济开采周期等将具有十分重要的意义。
1 疏松砂岩稠油油藏特征
1.1 油藏胶结疏松、泥质含量高
疏松砂岩稠油油藏一般成岩性差，胶结疏松，储集层泥质含量高。黏土矿物以膨胀型蒙脱石或高蒙脱石混层比的伊蒙混层为主，其次为中高岭石和伊利石，而且主要分布在粒间孔隙表面和喉道处[1]。
1.2 油质重
疏松砂岩稠油油藏原油一般具有密度中等-高、黏度中等-高、胶质沥青质含量高的特点，油质较重。
1.3 应力敏感性强
应力敏感性评价结果表明，疏松砂岩具有较强的应力敏感性，随净应力增加，其渗透率不断降低，而当净应力减小时其渗透率不能恢复到初始水平，渗透率损害程度较大。这种现象可能与疏松砂岩稠油油藏的泥质胶结、成岩性差有关。
2 疏松砂岩稠油油藏出砂机理
2.1 油层出砂原因
油层出砂的原因从其影响地层出砂的因素划分，大体划分三类可以划分为：即地质因素、完井因素和开采因素。
（1）地质因素
地质因素由地层和油藏的性质决定，是不由人为控制而改变的，具体包括是先天形成因素的岩石颗粒大小、形状、胶结物及胶结程度、构造应力、沉积相、岩矿组成，还包括流体类型及性质等，当然开发过程中以上因素也可能由于人为控制而发生改变的情况，因为生产条件的改变会对岩石和流体产生不同程度的影响口引，地层的出砂程度可能会由于岩石和流体产生不同程度的影响而得到恶化或改善的。地质因素引起的出砂主要原因有两个方面：
①骨架砂和充填物是构成地层砂的两大类型地层砂。骨架砂一般为主要成分是石英和长石等的大颗粒的砂粒，充填物是主要成分粘土矿物和微粒的微细颗粒，充填物环绕在骨架砂周围。地层内部应力系统在没有打开油层之前是平衡的：油层一旦受外界打开，油层应力在近井地带平衡状态就会被破坏，地层发生塑性变形或发生坍塌主要在以下情况，即当岩石自身的抗剪或抗压强度不足以抵抗岩石颗粒承受的应力时的情况嘲。地层出砂一般情况下是受地层流体的影响，地层流体的产出会被携带地层砂进入井底，造成油井出砂。
②地层出砂的另一原因，是大量的在疏松砂岩油藏地层内部存在的自由微粒，因为在地层内部运移的流体流动会使这些自由微粒运移，这些自由微粒运移如果大量进入井筒也会造成地层出砂，如果这些自由运移微粒由于地层孔喉阻挡而未能进入井筒，流体渗流阻力受到微粒的影响而局部增大，原来未被阻挡的更细的微粒由于流体对岩石的拖曳力作用增大而隨流体进入井筒，同样也会因此造成出砂。
（2）完井因素和开采因素
完井因素和开采因素这两种影响地层出砂的因素基本相同，主要是指地层出砂是受到了生产条件改变的直接影响，而很多生产条件的改变是可以由人为控制的，这些可以由人为控制的条件有：毛细管作用、含水变化、油层压力、生产压差、液流速度，以及多相流动和相对渗透率，另外还包括开采过程中对地层射孔孔眼及对地层造成的损害等生产作业施工工艺及射孔技术水平等。
疏松砂岩稠油油藏油井大部分是热采井，通过以上分析，出砂原因可以从四个方面进行考虑：
①大部分稠油油藏属于未胶结地层，流体流动阻力克服了砂粒间的聚合力或岩石强度，使稠油热采井出砂。原油粘度越高，流动阻力越大，出砂越严重。
②疏松砂岩稠油油藏多以热采为主，注入的蒸汽和高温热水对以粘土为主要胶结物的油层有破坏作用。水可溶解部分胶结物，从而降低了地层固结强度。
③蒸汽吞吐的自喷生产阶段，一方面产量大，流速高；另一方面还存在热水闪蒸现象。此时的流动阻力可能超过地层胶结物的固结强度，，从而导致稠油热采井出砂。
④在蒸汽吞吐过程中，地层压力总体上是不断下降的。此时上覆岩层的压力转加给地层，增加了对地层颗粒及胶结物的有效应力，可能导致胶结物的破坏，从而加剧了稠油热采井的出砂。
因此通过寻找地质因素、完井因素和开采因素这三大类影响地层出砂的因素与地层出砂之间的内在关系，或避免、减缓油层出砂，或根据需要激励油层出砂均可以通过有目的地创造良好的生产条件来实现。
2.2 油层出砂机理
研究认为，与油井出砂有直接关系的因素有：地层的胶结情况、地层的压缩率、原始渗透率、油藏深度、油藏压力、流体流速、流体种类，以及组成流体相态的油、气、水等。当井底附近地带的岩层结构遭受破坏后，常常会引起油井出砂，特别是弱固结和中等胶结砂岩油层，此类油层一般在较大的生产压差下，当其井底附近地带的岩层结构遭受破坏后，由于这类岩石强度低胶结性差，井底周围的地层容易发生破坏，地层出砂的现象就会更加严重。
根据岩石受力会发生变形，其变形造成的破坏形式不同的原理，可以从力学角度分析油层出砂类型，将出砂分为以下四种机理类型：一是剪切破坏机理，二是孔隙坍塌破坏机理，三是拉伸破坏机理，四是微粒运移造成破坏机理[4]。
就射孔完井的油井来说，由于炮眼周围应力作用于地层，以及在生产过程中井底压力过低，生产压差过大，均会造成地层剪切破坏。那么，所谓的拉伸破坏机理主要是由于开采过程中炮眼周围地层颗粒受到了流体作用拖曳力，这种拖曳力与过高的开采速度有关，或且与过大的流体速度有关。剪切破坏机理与拉伸破坏机理是两个相互作用，相互影响的机理。在一定的应力状态下地层孔隙将会发生坍塌，这就是孔隙坍塌作用造成油层出砂的另外一个机理。
描述脆性地层油藏的出砂破坏机理可以用前面提到的剪切破坏和拉伸破坏，但是孔隙坍塌机理却不能用于描述脆性地层油藏。因此，需要做三轴压缩实验以及流体静力学实验来实现完井的破坏包络线。因为地层粘土颗粒的运移通常会导致井底周围的地层渗透率降低，因此微粒运移出砂机理包括地层中粘土颗粒的运移，粘土颗粒的运移会增大流体的拖曳力，粘土颗粒的运移会也可能诱发固相颗粒的产出。由于剪切破坏对出砂的影响最大，所以目前对地层出砂机理的研究一般研究剪切破坏机理，而其它破坏机理研究相对较少。
参考文献
[1] 尤启东，陆先亮，栾志安.疏松砂岩中微粒迁移问题的研究[J].石油勘探与开发，2004，31（6）：104-107.
[2] 刘铁岭，沈和平.稠油油藏热采井出砂机理模拟实验研究[J].江汉石油学院学报，2004，26（3）：83-84.
[3] 李志军.疏松砂岩油层出砂影响因素分析[J].油气田地面工程，2008，27（6）：75-76.
[4] 田红，邓金根，孟艳山等.渤海稠油油藏出砂规律室内模拟实验研究[J].石油学报，2005，26（4）：85-87.