疏松砂巖油藏防砂工藝研究與應(yīng)用

摘 要：文中油田經(jīng)過30余年的生產(chǎn)開發(fā)，油井出砂嚴(yán)重，部分井因出砂頻繁躺井，同時(shí)由于出砂造成的井網(wǎng)損壞，已嚴(yán)重威脅著油田基礎(chǔ)生產(chǎn)。近年來技術(shù)人員開展了防砂工藝的優(yōu)選和完善，取得了一定的效果，在文中老三塊形成了比較完善的防砂工藝體系，出砂井導(dǎo)致躺井明顯減少。本文針對(duì)每個(gè)區(qū)塊的出砂機(jī)理和產(chǎn)出砂粒徑、出砂量不盡相同，油井隨機(jī)出砂和間歇出砂的情況不斷出現(xiàn)，著重對(duì)疏松砂巖油藏出砂井防砂配套工藝進(jìn)行細(xì)化，建立完善了疏松砂巖油藏的出砂井預(yù)警機(jī)制。

關(guān)鍵詞：疏松砂巖;油藏;防砂工藝;研究;應(yīng)用

1? 油井出砂井原因分析

對(duì)文中油田各區(qū)塊出砂井進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合井史及歷次作業(yè)記錄，歸納出該井首次出砂時(shí)間、出砂程度及出砂描述，分析出砂原因并進(jìn)行歸類，為下步制定措施提供依據(jù)。通過歸納總結(jié)，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1、除文中老三塊油田外，文中油田的文38塊、文209塊，文東油田的文13東塊、文13北塊近幾年隨綜合含水上升出砂井?dāng)?shù)量增多，出砂層位函蓋一類層及后期動(dòng)用的二、三類層，幾乎所有的生產(chǎn)層位都發(fā)現(xiàn)出砂。

2、從井史看，在生產(chǎn)初期出砂井很少，一般說來，出砂對(duì)自噴井、氣舉井生產(chǎn)影響不大，因而早期求產(chǎn)并未重視出砂問題，當(dāng)油井綜合含水上升，特別是改用抽油泵、潛油電泵生產(chǎn)后，產(chǎn)出液攜砂造成卡泵，降低了泵效，甚至無法正常生產(chǎn)。因此，綜合含水上升后出砂問題成為制約生產(chǎn)的難題。

3、文中油田隨著開發(fā)不斷深入剩余油分布不均，因而需要調(diào)整井網(wǎng)，油井隨生產(chǎn)方式的變更導(dǎo)致地層液流方向同時(shí)發(fā)生變化，特別是水井轉(zhuǎn)為油井生產(chǎn)后出砂幾率大大增加。

4、出砂井首次出砂與開采年限無必然聯(lián)系，在同一區(qū)塊開采10年的老油井與開采1年的新井同時(shí)發(fā)現(xiàn)出砂，因此在相似的油藏物性條件下，油井出砂與固井質(zhì)量、射開層位及炮眼周圍地層疏松程度有關(guān)，因此在同一區(qū)塊布置新的調(diào)整井應(yīng)選擇相同的完井及投產(chǎn)工程設(shè)計(jì)。

2 油井出砂室內(nèi)研究

2.1 出砂模擬試驗(yàn)

利用巖心流動(dòng)試驗(yàn)儀進(jìn)行出砂模擬實(shí)驗(yàn)，研究疏松砂巖油藏地層出砂和生產(chǎn)壓差、采液強(qiáng)度、含水級(jí)別等因素之間的關(guān)系，并對(duì)出砂極限生產(chǎn)壓差和出砂臨界流量進(jìn)行研究，探索地層出砂規(guī)律，為防、治砂技術(shù)研究提供技術(shù)依據(jù)。模擬油井生產(chǎn)情況（含水率、驅(qū)替速度等），通過巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和膨脹實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層油井的出砂狀況，為各區(qū)塊調(diào)整開采方式，制定有針對(duì)性的防砂措施提供技術(shù)依據(jù)。

2.2砂樣篩析實(shí)驗(yàn)

為了對(duì)文中疏松砂巖油藏巖心的粒徑有一個(gè)全面地認(rèn)識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)驅(qū)替砂、巖心骨架粉碎砂以及作業(yè)時(shí)沖出砂進(jìn)行了粒度分析。利用巖心作粒度分析所得到的數(shù)據(jù)是十分可靠的，能夠提供最好的防砂設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。文中老三塊主要含油層位巖性為長(zhǎng)石英—粉細(xì)砂巖，粒級(jí)0.07～0.09mm。為了弄清地層出砂規(guī)律，摸準(zhǔn)地層出砂的粒徑范圍，為防砂的砂子粒徑選擇提供有力依據(jù)，分別對(duì)4口井的沖出砂進(jìn)行粒徑分析，通過分析：

4口井地層沖出砂粒徑主要分布在0.85～0.212mm之間。砂樣中最粗顆粒均大于0.212mm，最大的達(dá)到0.85mm（文10-86、文10-19）。文10-19井、文101-25井都還有17%左右的粒徑為0.075mm較小的沖出砂，與文中老三塊的巖性對(duì)比可以判斷這2口井出的是骨架砂，即地層骨架坍塌造成出砂，屬于嚴(yán)重出砂。從粒度分析結(jié)果看，總體來看都屬于粗粉砂。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及效果分析

3.1現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

（1）機(jī)械“排”砂工藝。對(duì)難以防治的地層細(xì)粉砂，且出砂量少的井，主要應(yīng)用長(zhǎng)柱塞防砂泵把砂排出地面。長(zhǎng)柱塞式防砂泵改善了液體攜帶砂子的能力，使得排至泵上方的油液把大部分較小的砂粒帶到地面，大大減小砂子在閥座內(nèi)的累積;另一部分沒能被攜帶至地面的較大砂粒，由于泵筒內(nèi)不存在液體，將通過泵的沉砂筒與泵筒之間的環(huán)形空間沉到泵下的沉砂管內(nèi)。并且由于泵筒較短，沉到泵筒中的少許砂粒還能被柱塞帶出泵外。若中途停抽時(shí)，泵上的液體中的砂子也將沉到沉砂管內(nèi)，從而有效防止砂卡。2020年共應(yīng)用長(zhǎng)柱塞防砂泵102井次（其中小井眼防砂泵23井次），平均檢泵周期244天，目前均生產(chǎn)正常。

（2）機(jī)械“擋”砂工藝。主要采用各類經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防砂管，從最簡(jiǎn)單的篩管外纏繞90目銅絲布開始，逐步應(yīng)用了不銹鋼繞絲防砂管、鎳合金纏繞防砂管、激光割縫防砂管、金屬濾砂管等。2020年共應(yīng)用防砂管76口井，有效率達(dá)96.7%，平均檢泵周期235天。

文38塊于2006年應(yīng)用了高壓機(jī)械充填防砂工藝，基本原理是在井筒一定半徑范圍內(nèi)形成密實(shí)的高滲透帶，彌補(bǔ)地層虧空，提高近井地帶地層的滲透率，增加導(dǎo)油能力，降低生產(chǎn)壓差，緩解或制止地層出砂;并且形成以礫石阻擋地層砂，以繞絲管阻擋礫石的二級(jí)擋砂屏障，達(dá)到良好的防砂目的。另外，在施工時(shí)，攜砂液排量高，流速大，可有效地解除近井地帶的地層堵塞，達(dá)到油井增加產(chǎn)量的目的。其次，擠入地層的大量礫石，在彌補(bǔ)地層虧空的同時(shí)，也緩解了地層能量的損失，減少了套管受到的軸向壓力，間接保護(hù)了套管不受損傷。

3.2現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

重點(diǎn)開展了疏松砂巖油藏出砂模擬實(shí)驗(yàn)、含水驅(qū)替實(shí)驗(yàn)及典型區(qū)塊防砂對(duì)策制訂等研究工作，研制開發(fā)了新型旋轉(zhuǎn)式抽砂泵，均取得了成功;項(xiàng)目完善編制了不同區(qū)塊、不同層系出砂井預(yù)警圖，建立了廠、區(qū)、站三級(jí)出砂預(yù)警機(jī)制;完成各類防砂工藝187井次，工藝有效率86.1%，減少因出砂導(dǎo)致躺井16井次，累計(jì)增油 1262.2t，降水 0.442×104m3，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 改進(jìn)與創(chuàng)新

4.1型旋轉(zhuǎn)式抽砂泵研制與應(yīng)用

目前使用的泵車循環(huán)沖砂和普通抽砂泵抽砂主要存在以下三個(gè)方面的問題：一是泵車循環(huán)沖砂后，循環(huán)液進(jìn)入地層，油井開抽后需5-10天的排水期，影響油井產(chǎn)量。二是對(duì)于油氣層漏失的出砂井，在常規(guī)沖砂過程中因沖砂液進(jìn)入地層造成地層污染，漏失嚴(yán)重的根本無法進(jìn)行沖砂。三是套管里的砂為壓裂砂和保護(hù)油氣層所填的砂時(shí)，往往砂層上部被壓實(shí)形成堅(jiān)硬的砂餅，普通的抽砂泵無法對(duì)砂餅進(jìn)行破碎后抽出。

針對(duì)這些問題，我們對(duì)常規(guī)的抽砂泵進(jìn)行了改進(jìn)，研制了新型旋轉(zhuǎn)式抽砂泵。在普通抽砂泵的基礎(chǔ)上，完善了泵筒結(jié)構(gòu)。在泵體與活塞桿間采用六方聯(lián)接，保證活塞桿既能上下自由運(yùn)運(yùn)動(dòng)，又能在管柱的旋轉(zhuǎn)下帶動(dòng)泵筒從而帶動(dòng)三牙輪鉆頭砂鏟進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，更容易將砂面破碎。這樣就達(dá)到了既能鉆砂面又能及時(shí)將鉆碎的砂子抽進(jìn)油管內(nèi)部。

4.2人工井壁防砂

該項(xiàng)防砂技術(shù)主要是采用耐高溫的支撐劑、膠結(jié)劑以及幾種添加劑經(jīng)過處理制成“樹脂砂”，然后用攜砂液將“樹脂砂”攜送到井底，通過炮眼，在油層虧空以及炮眼處堆積壓實(shí)，形成具有高強(qiáng)度、高滲透性的擋砂層即人工井壁，從而達(dá)到防砂的目的。JTS砂是用樹脂噴涂在經(jīng)“石英砂+碳粒”高溫?zé)Y(jié)而成的“礫石”表面形成，“礫石”為特制燒結(jié)物，表面多微孔，且成不均勻的凹凸形狀，形成牢固的樹脂粘接。進(jìn)行人工井壁防砂后，在地層的虧空部位形成人工井壁，這個(gè)人工井壁緊貼地層表面，靠緊壓實(shí)。無論地層是由粗砂巖，細(xì)砂巖，細(xì)粉砂巖或粗細(xì)不均的砂巖中的哪一類組成，它都有一個(gè)連通好的孔隙網(wǎng)，液體會(huì)沿著這個(gè)網(wǎng)由地層遠(yuǎn)處流到地層-人工井壁界面。

5? 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）油田開發(fā)后期提液是一項(xiàng)重要的增油措施，但部分井由于地層出砂導(dǎo)致套損等井況問題嚴(yán)重制約著注采調(diào)整及井網(wǎng)完善。

（2）要建立可持續(xù)油藏開發(fā)的新途徑，務(wù)必從區(qū)塊開發(fā)初期優(yōu)化工藝配套措施，把出砂和出砂井的治理列入工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)邊開發(fā)邊治理，預(yù)防為主、防治結(jié)合。

（3）近幾年來通過開展出砂井綜合治理工作，新發(fā)現(xiàn)的出砂井逐年減少，主要得益于對(duì)防砂、治砂的認(rèn)識(shí)不斷提高，油藏經(jīng)營(yíng)管理理念的不斷提升。

作者簡(jiǎn)介：

顏江（1971年5月出生），男，工程師，從事油田開發(fā)技術(shù)工作.