淺談油田開發(fā)中防砂及配套技術(shù)的應(yīng)用

宋俊德 (西安石油大學(xué),陜西 西安 710065)

1 油田出砂的危害

在油田開發(fā)過程中，油井出砂是指地層砂礫源源不斷進入油筒，導(dǎo)致油井砂埋，堵塞卡泵，損壞產(chǎn)油泵。受到油田開采程度加深的影響，地層能量下降迅速，油井出砂現(xiàn)象日益嚴重。結(jié)合油田開發(fā)過程來看，油田出砂的危害主要包括以下幾點：一是地層消耗過度，導(dǎo)致油田開發(fā)失去了賴以依存的基礎(chǔ)，降低了油田的產(chǎn)出率；二是砂埋、卡泵堵塞等情形出現(xiàn)，不利于采油設(shè)備的維護和油田開發(fā)的管理；三是出砂嚴重，導(dǎo)致停產(chǎn)油井的數(shù)目增多，石油開發(fā)企業(yè)收益降低，難以繼續(xù)維持運轉(zhuǎn)。

為了使石油企業(yè)穩(wěn)定產(chǎn)量，獲得長遠健康發(fā)展，研究相應(yīng)的防砂及配套技術(shù)、不斷提升防砂、降砂工藝水平，顯得尤為重要。油田企業(yè)在開發(fā)過程中不斷探索，總結(jié)出了三種主要的防砂方法：機械防砂、化學(xué)防砂和砂拱防砂。根據(jù)各個油井生產(chǎn)力情況、石油儲層類型、出砂特點與程度的不同，要結(jié)合不同的配套防砂技術(shù)來加以應(yīng)用，從而達到控制出砂的目的。

2 常用的防砂及配套技術(shù)

2.1 機械防砂技術(shù)

機械防砂技術(shù)是石油開采業(yè)中較為常用的防砂方法，其主要作用是阻擋砂礫滲漏，對砂礫起著攔截過濾作用。

2.1.1 礫石填充技術(shù)

結(jié)合油井出砂的粒徑大小，并考慮其分選度，可以使用有一定尺寸洞隙的繞絲篩管，將其置入油層部位，并使用相應(yīng)粒徑的礫石來填充篩管的外部，形成攔截礫石的二級過濾體系，從而達到阻塞礫石，減少油筒中礫石進入量的目的。該項技術(shù)適用于短期內(nèi)固定層作業(yè)、油層供液情況好和跨度較小的單層及多層生產(chǎn)油井。

2.1.2 濾砂管技術(shù)

該項技術(shù)主要是通過濾砂管濾砂，來減少砂礫進入。具體做法是采用高滲透性、較高強度的濾砂管、封隔器及其他配套工具，將它們組合起來置入油井中，濾砂管阻擋了地層砂的滲透，避免砂礫流入到泵筒和井底中。這種方法主要可應(yīng)用在一些砂礫分選較好、原油粘度較小、油砂中值較大以及產(chǎn)油井段小的油田開采作業(yè)中。

2.1.3 高壓依次充填技術(shù)

這項技術(shù)是針對砂礫填充技術(shù)做了一定的改進，重點在于改善篩管的防滲效果。采用壓裂液來壓開地層，使用濾砂來填充，將激光割縫篩管作為阻擋油層與礫石的一級防砂體系，并在繞絲管外做礫石填充，與繞絲管構(gòu)成阻擋體系，最終形成了阻擋砂礫的三級防護體系。壓裂液的作用是改變靠近油井的地層的滲透率，從而使油井在進行防砂工作的同時，依然保持較高的產(chǎn)能。該技術(shù)適用于油層供液情況差、主產(chǎn)稠油或者易出泥質(zhì)砂、細粉砂的油井。

2.2 化學(xué)防砂技術(shù)

化學(xué)防砂技術(shù)主要通過匯集砂礫，形成砂礫層，并通過一定的化學(xué)工藝技術(shù)固化砂礫層。

2.2.1 涂料砂防砂技術(shù)

此項技術(shù)主要是采用一定粒徑的石英砂，在其表面均勻地涂上樹脂，一般情況下樹脂會呈松散狀，需要通過攜砂液將樹脂擠到油井的出砂層，油層本身具有的溫度能夠使涂上樹脂的石英砂固化成有較高滲透性和強度的人工井壁，在這種人工井壁的防護作用下，油井的出砂率會大大降低。該技術(shù)適用于單層以及有沉砂口袋、嚴重漏失的油井。

2.2.2 樹脂防砂技術(shù)

與其它化學(xué)防砂技術(shù)不同，這項技術(shù)采用了低傷害的水分散型樹脂，將其分散在清水里，攪拌均勻后擠到砂層中，充分發(fā)揮固砂劑分子的化學(xué)作用，通過與地層砂礫相結(jié)合，能夠牢固連接地層砂。該技術(shù)適用于多層作業(yè)的油井進行井分層，也適用于選層防砂，并且利于套管出現(xiàn)損壞、出膠以及有聚合物油井的應(yīng)用。

2.3 綜合配套防砂技術(shù)

綜合配套防砂技術(shù)主要是在前幾種主要防砂技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同時期的防砂要求，對各個環(huán)節(jié)的防砂工藝進行改進，以鞏固防砂的效果。

2.3.1 加厚套管技術(shù)

由于射孔對套管有著擠壓作用，套管必須滿足一定的抗擠強度才能保證有效防砂。通過加厚套管技術(shù)來增加射孔井段套管的壁厚，同時考慮到套管抗擠壓能力、各個拉伸指標和硬度指標，都應(yīng)滿足油井的生產(chǎn)需要。在油層段可采用外加厚型套管，而油層段以上的地層可應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)套管，如TP100H。這種組合方式能夠避免套管變形現(xiàn)象，減少套管損毀率，在油田防砂工作中可予以推廣利用。

2.3.2 穿透射孔技術(shù)

這項技術(shù)是采用較大孔徑及高孔密射方法，提高射孔總過流面積，從而顯著縮小炮眼內(nèi)外油層流體的壓差，使油層流體的滲透速度降低，減輕油層出砂情況。具體做法是增加射孔搶的孔密，擴大套管上的孔眼面積，使油層單位面積內(nèi)的滲流速度下降。

2.3.3 分期排砂技術(shù)

對于新投入生產(chǎn)的油井而言，其近井帶的壓力比較高，一些專門的固砂劑很難擠進油層中，防砂措施很難取得實際性的效果。因此，在油田的早期排砂工作中，應(yīng)使用水利噴射泵來進行生產(chǎn)，這種方法是依靠液體流動來輔助舉升，即使出現(xiàn)出砂問題，也不會造成油井停運。此后，應(yīng)在短期內(nèi)采取強制排砂及排液措施，快速排出近井帶的游離砂礫，降低近井地層的壓力。

一般而言，油井步入到中后期生產(chǎn)階段時，粘土容易發(fā)生水化膨脹現(xiàn)象，破壞了原來的骨架膠結(jié)，引發(fā)砂礫堵塞問題。因此要對油層的深部進行壓裂防砂，充分疏通油層，形成內(nèi)部擋砂結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

油井出砂問題嚴重制約了油田開發(fā)進程，降低了油田的采出程度，各個油田不僅要集中資金和人力，針對油田出砂量、性狀和油井作業(yè)的實際情況，不斷加強對相應(yīng)防砂技術(shù)的研究和利用，還應(yīng)注意綜合研究各項配套技術(shù)，建立綜合全面的防砂體系，促使油田生產(chǎn)走上良性發(fā)展之路。