青海油田躍進(jìn)二號油田出砂規(guī)律及出砂機(jī)理分析

王科科 喬福友 秦毓柱 王 麗 馮 艷

[摘要]躍進(jìn)二號油田是一個被斷層復(fù)雜化了的、以構(gòu)造控制為主、并受巖性影響的巖性構(gòu)造圈閉油藏。由于該油藏的天然特性，在開發(fā)過程中難免出砂，針對躍進(jìn)二號油田屬性，對出砂現(xiàn)狀、出砂機(jī)理做分析，并提出相應(yīng)的建議。

[關(guān)鍵詞]出砂氣侵水侵地層壓力

中圖分類號：TE5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1 671—7597(2009)1010146—01

一、躍進(jìn)二號油田簡介

儲層巖性：根據(jù)取芯資料，對油浸以上級別含油巖芯進(jìn)行了統(tǒng)計，分析認(rèn)為，油田N21、N1、E31油層的含油巖性基本相同，主要為粉砂巖和細(xì)砂巖，其次為中粗砂巖和含礫砂巖，少數(shù)礫狀砂巖及內(nèi)碎屑灰?guī)r。躍進(jìn)二號油田三個油藏分八套層系開發(fā)，N21油藏分第一、二、三、四個層系，由于四層系有兩個油組，油層段比較長，為減小層間矛盾分為四層系上和四層系下開發(fā)，N1油藏分第五、六、七三個層系，E31油藏為第八層系。

二、躍進(jìn)二號油田出砂現(xiàn)狀

躍進(jìn)二號油田主要是N21油藏和N1油藏的I、Ⅱ油組出砂出砂比較嚴(yán)重。由于地層出砂嚴(yán)重影響的油水井的生產(chǎn)時間影響了單井產(chǎn)量。

躍進(jìn)二號油田是第三系疏松砂巖油藏，生產(chǎn)過程中N21油藏出砂最為嚴(yán)重，隨著油藏開發(fā)程度的不斷增加，出砂速度也不斷增加。N1油藏的第五、六開發(fā)層系也有部分井出砂，嚴(yán)重影響生產(chǎn)?？傮w來講，躍進(jìn)二號油田出砂以N21油藏出砂最為嚴(yán)重，隨著油藏開發(fā)程度的不斷增加，出砂速度也不斷增加?？梢钥闯?，并不是油層埋藏越淺出砂越嚴(yán)重，而是和開發(fā)程度關(guān)系很大，由于第四開發(fā)層系一直是躍進(jìn)二號油田的主力開發(fā)層系，所以出砂速度也是相當(dāng)?shù)膰?yán)重。

三、躍進(jìn)二號油田出砂機(jī)理分析

油井出砂是石油開采遇到的重要問題之一，每年要花費(fèi)大量人力物力進(jìn)行防治和研究出砂不僅會導(dǎo)致油井減產(chǎn)或停產(chǎn)及地面、井下設(shè)備磨蝕；甚至?xí)固坠軗p壞、油井報廢。

(一)油井出砂過程分析

油井出砂過程大體上可分兩個階段：第一階段由骨架砂變成自由砂；第二階段自由砂運(yùn)移。出砂第一階段中應(yīng)力因素(如井眼壓力、原地應(yīng)力狀態(tài)巖石強(qiáng)度等)是影響出砂的主要因素，液力因素(如流速、滲透率、粘度以及兩相或三相的相對滲透率等)主要表現(xiàn)在出砂的第=階段，即運(yùn)移由于剪切破壞而形成的松散砂。

(二)躍進(jìn)二號油田油井出砂的機(jī)理分析

1地層壓力對油井出砂的影響。躍進(jìn)二號油田地層累計虧空不斷增加，平均動液面不斷下降會造成油層不穩(wěn)定，使骨架砂疏松引起嚴(yán)重出砂。從理論上分析，地層壓力降低，巖石所受的垂向應(yīng)力加大，當(dāng)應(yīng)力超過了巖石的彈性極限時，巖石將發(fā)生塑性變形，最終發(fā)生破裂，膠結(jié)物、巖石顆粒隨著流體的流動發(fā)生位移，造成油井出砂，可見，地層壓力也是造成油井出砂的主要因素。由于躍進(jìn)二號油田斷層多，層間矛盾大，注采不平衡，地層虧空嚴(yán)重，導(dǎo)致油井大量出砂。

2生產(chǎn)壓差和流速對油井出砂的影響。在無外界條件的干擾下，深埋在地下的油層，受到上覆巖層壓力(垂向應(yīng)力)、水平地應(yīng)力以及地層孔隙壓力的作用，且處于平衡狀態(tài)。但油氣井的生產(chǎn)引起地下巖石應(yīng)力狀態(tài)的變化，并可能導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)的破壞。巖石破壞形式主要有兩種：剪切破壞和拉伸破壞。通常認(rèn)為剪切破壞是大多數(shù)現(xiàn)場出砂的基本原因。剪切破壞一般出現(xiàn)在井眼流壓較低的松軟地層。若油層發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生破裂面，同時由于地下流體的拖曳作用，將破裂面的砂子攜帶出來，導(dǎo)致出砂。拉伸破壞是由于射孔孔眼表面(或井眼附近)的壓力梯度過高，引起徑向拉伸應(yīng)力超過巖石抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石拉伸破壞。生產(chǎn)壓差對儲層出砂有很大影響。在生產(chǎn)壓差低于2MPa范圍內(nèi)，儲層出砂量較?。寒?dāng)生產(chǎn)壓差超過6MPa以后，出砂量隨生產(chǎn)壓差升高而急劇加大。由此可見設(shè)計合理的生產(chǎn)壓差是防止油井出砂的重要手段。油井出砂量隨產(chǎn)液量的增大而增大，這是因?yàn)楫a(chǎn)液量增大，地層流體流速增加，流體對砂粒的拖曳力也增大，地層穩(wěn)定性變差。但有些井在小產(chǎn)量下也表現(xiàn)出較高的出砂量，這是因?yàn)槌錾傲窟^高，砂粒將液體的進(jìn)泵口堵塞，使得泵的供液嚴(yán)重不足，造成油井實(shí)際產(chǎn)量下降。由于生產(chǎn)過程中，壓力監(jiān)測資料有限，實(shí)際生產(chǎn)過程中也沒有進(jìn)行合理生產(chǎn)計算，多數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)控，可能生產(chǎn)壓差不合理導(dǎo)致地層出砂。

3氣侵對油井出砂的影響。氣侵時，發(fā)生賈敏效應(yīng)，增加油流阻力；同時，由于氣泡的潰滅發(fā)生空蝕，使出砂量增加。油井生產(chǎn)時，井內(nèi)的氣柱使井底壓力降低，容易使井壁發(fā)生剪切破壞。關(guān)井時，氣侵使井底壓力升高，致使井壁容易發(fā)生拉伸。氣侵嚴(yán)重地影響油井出砂，因此，無論是進(jìn)行出砂預(yù)測，還是防砂，都要考慮氣侵的影響。

4水侵對油井出砂的影響。水侵時，砂粒周圍的粘土發(fā)生體積膨脹，使油流通道縮小，降低了油的相對滲透率，極大地增加了油流阻力，增加產(chǎn)液對砂粒的拖曳力，也為出砂的第二個階段創(chuàng)造了條件。當(dāng)水侵量較大時，會破壞油流的連續(xù)性，使之成為大小不等的油滴，從而將原油的單相流動變?yōu)橛退畠上嗔鲃?，增加了油流阻力。另外?dāng)水成為流動的連續(xù)相時，流動的剪切面為砂粒表面，只要流速稍增大，就會把原來穩(wěn)定在砂粒表面的松散微粒沖走，并在適當(dāng)?shù)牟课话l(fā)生堆積，堵塞流動孔隙，從而嚴(yán)重降低油層滲透率在流量保持不變的情況下，由于滲透率的下降，使生產(chǎn)壓差增大，為出砂的兩個階段都創(chuàng)造了條件。

從束縛水含量開始提高含水飽和度，毛細(xì)管力開始迅速下降，而粘著力增大，當(dāng)含水飽和度為80％左右時，粘著力最大。當(dāng)孔隙膠質(zhì)中完全充滿一種液體時，砂粒間就不存在膠結(jié)力，主要是產(chǎn)生潤濕性反轉(zhuǎn)。

對于親水砂巖而言，含水飽和度比較低時，在水膜的外面形成油水界面，產(chǎn)生界面張力，開始隨著含水飽和度提高，油水界面增大，砂粒間的粘著力增大，即砂粒保持穩(wěn)定的力增大。但當(dāng)含水飽和度達(dá)到80％左右時，界面張力達(dá)到最大；如果含水飽和度繼續(xù)增加，原油呈分散的油滴狀，油與水不同時與砂粒接觸，砂粒間的油水界面不復(fù)存在，粘著力將不起作用。而且，當(dāng)變成油滴時，通過孔漲的流動阻力由于液阻效應(yīng)而加大，可能導(dǎo)致油井大量出砂。

5頻繁作業(yè)油井，導(dǎo)致油井出砂加劇。頻繁作業(yè)油井有入井液，可能產(chǎn)生水侵，而且在作業(yè)過程中起下油管可能由于壓力激動，導(dǎo)致地層出砂加劇。

6疏松砂巖天然特性。疏松砂巖膠結(jié)程度，壓實(shí)程度都非常低，當(dāng)打開地層后，就會有不同程度的出砂，尤其躍進(jìn)二號這樣的被斷層復(fù)雜化的油氣藏，而且出砂井大部分分布在斷層附近，可能導(dǎo)致出砂加劇。

四、結(jié)論與建議

針對油井出砂下步工作建議：調(diào)整注采井網(wǎng)補(bǔ)充地層能量，這一長期性的工作正在不斷完善中，地層能量不斷下降是導(dǎo)致油井出砂最重要的一個原因；控制合理生產(chǎn)壓差，預(yù)防地層出砂；選擇合理防砂工藝，對出砂嚴(yán)重油井進(jìn)行防砂；在清防蠟維護(hù)、作業(yè)過程中盡量減少入井液對地層的影響；改進(jìn)采油工藝，使用長柱塞防砂泵。