砂岩油藏防砂适应性与工艺改进探讨

砂岩油藏防砂适应性与工艺改进探讨
摘要：针对油田部分单元存在不同程度的出砂现象，结合出砂油藏地质特点，
找出影响出砂的主要因素，开展防砂适应性研究与效果评价，通过完善防砂技术，攻关防砂工艺提高出砂油藏的开发水平。

关键词：防砂；应力状态；抗剪切应力；无因次采液指数
前言
砂岩油藏砂粒胶结物以泥质为主，胶结疏松，成岩性差，取出的岩芯多为散砂，平面上储层变化较快。

构造简单，主力油层馆陶组大面积分布，构造内无明
显断层，储层岩性主要为细-粉细砂岩和粉砂岩，粒度中值0.15mm。

由于采取注
水开发，水侵等作用影响，粘土遇到水后膨胀，砂砾之间胶结物破坏，尤其是开
发中后期加上提液开采，流速加快，携砂能力增强，出砂加剧。

为解决油井防砂
与提液、增油之间的矛盾,创新防砂工艺思路，集成研究、应用防砂提液增产增效
技术，从单纯治砂转变为进攻性的增产的防砂措施，由单独重视工艺到油藏和工
艺并重；由单纯管内低压循环充填到与改造地层高压充填相结合；由全井防砂到
选择性防砂；由单一防砂措施到与防砂配套技术相结合；配套解堵技术、射孔技术、压井技术、携砂液配制技术、入井液过滤技术等，大幅度提高新老井单井产量。

1 防砂历程与存在问题
开发初期：以单一绕丝筛管管内砾石充填防砂工艺作为主导。

开发中期：引
进并采用了涂料砂防砂和复合防砂工艺。

目前以复合防砂工艺为主导工艺，同时
采用高压充填、压裂防砂等新工艺。

在应用复合防砂技术的同时，不断地进行改
进和创新，包括解堵防砂一体化技术，分层射孔充填、采用高粘溶液作为携砂液等，有效地提高了充填砂量和加砂比，扩大了改造半径，提高防砂效果。

与总体
防砂效果相比，砾石充填防砂有效率高、有效期长，但平均单井液量低。

传统的
常规砾石充填防砂技术遵循防砂后采出流体含砂量小于0.03%的行业标准，以较
彻底防止地层出砂为技术指导，形成了一整套以维护、防御为主要特点的防砂技
术体系。

受常规防砂技术限制，防砂与提液增油之间的矛盾越来越突出。

部分油井，特别是高泥质、粉细砂区块油井防砂后低液低效，产量下降快；大厚层及多
层合采井笼统防砂导致增液不增油等问题还普遍存在，影响开发效果。

2 防砂工艺改进
2.1采取高砂比充填压裂防砂提高渗流能力
压裂防砂适用范围:地层深部堵塞井、地层渗透率相对较低、低产油井的防砂。

加砂时，地面携砂比由15%提高到100%，导流能力可以达到2000md?m，平均铺砂浓10-15kg/m2，，提高了原油渗流能力。

以某油田为例，采用压裂防砂工艺共
施工7口井，有效率86%，初期单井平均日产液27.0吨，日产油10.6吨，目前
单井日产油5.6吨，累计增油29211吨，平均单井增油4173吨。

取得了良好的防砂、增油效果，解决了油井防砂有效率较低，防砂后产能较低的状况。

2.2 完善和配套复合防砂工艺
(1)解堵与复合防砂配套。

在复合防砂施工中，为达到溶解破碎的涂料砂，排
出堵塞颗粒，疏通地层的目的，采用了先解堵后防砂的方法：即对近井地带存在
堵塞的井，防砂前先采用浓度为1-2%的稀盐酸解除地层堵塞，混气水排出反应生
成物，疏通地层，提高近井地带渗透率，然后进行防砂施工。

（2）选用不同粒
径的石英砂进行两段塞充填施工。

图 1 Saucier试验曲线
3 提液潜力
3.1 提液机理分析
油藏开发的目的是最大限度的提高采收率，而采收率＝平面波及系数×纵向
波及系数×驱油效率。

提高平面波及和纵向波及的有效手段是放大生产压差，扩
大泄油面积和减少层间差异，而要想提高驱油效率，最有效的手段是有效增加过
水倍数，提高单井液量，因此提液措施是有效提高油藏采收率的重要手段。

平面
压力分布从径向流压力分布曲线上可以明显的看到，压降面呈现漏斗状曲面，习
惯称为“压降漏斗”；平面上等压线呈现以井轴为中心的同心圆分布，平面径向流
遵循从高压区流向低压区的规律。

水锥或舌进形成后，有效放大生产压差，可有
效扩大波及。

油藏开发过程中不同的层段的渗透率对应的启动生产压差不同，在低含水到含水90%以上的过程中，启动压力变化规律为：低含水时期启动
压差变大，高含水初期启动生产压差由小变大，待高含水后，低渗透层的启动压
力变化不大，中高渗透层的启动生产压差变化减小。

3.2分级砾石充填。

为保持近井地带充填层较好的完整性和导流能力，达到“远防近排” 效果。

调整传统的砾石充填防砂参数，实施地层、近井分级充填。

通
过不同粒径充填砾石优化组合，达到减少砂砾互混、增加环空、炮眼和近井地带
导流和排砂能力的目的。

设计遵循逐级挡砂原则，尽可能提高砾石排砂层渗透性，也就是要采用较大粒径的砾石。

考虑油田地层情况，结合现场施工设备能力，确
定四种组合。

表1 分级充填渗透率实验结果表
3.3放大筛管缝隙。

环填砾石尺寸由0.3-0.6mm、0.4-0.8mm增至0.4-0.8mm、0.6-1.0mm, 对筛缝优化调整。

根据公式计算，结合现场应用情况，将割缝管由
0.3mm放大到0.4mm，绕丝由0.2放大到0.3～0.4mm；提高筛管的泄油面积，增强其导流能力，实现平稳流动。

从试验结果看，在相同的条件下，0.4mm割缝流
量明显较高，有利于提高液。

4 应用实例
油井产量递减遵循无因次采液指数递减规律；为保证合理开发必须提液，提
液幅度参考无因次采液指数，根据**油藏无因次采液曲线，含水<80%可以有杆泵
小幅调参，80%<含水<90%可以有杆泵大幅调参，含水>90%可以电泵大幅提液。

同时根据井型和开发状况优化防砂工艺：机械防砂，初期控制采液强度在
8m3/(m.d)以内,尽可能低参数生产，待生产1个月稳定后，再逐步放大生产参数；化学防砂，初期控制采液强度在6m3/(m.d)以内，待生产1个月稳定后后，再逐
步放大生产参数。

但不要轻易洗井，对油田的高油气比井不能放套管气，建议油
套连通生产。

后期提液遵循逐步放大生产参数原则，避免防砂失效。

典型井**井2011年3月新投，采用砾石充填防砂，因无该井地层砂粒径筛析数据，借鉴同层
临井结果，砾石粒径选择0.4-0.8mm，生产17天后地层出砂，光杆下不去。

通过
作业发现，出砂属细砂（粒度中值106um），占总砂量的93%，充填砂与地层砂
粒径不匹配，挡砂效果差。

参考文献：
1. 张琪，采油工程原理与设计。

石油大学出版.2000.3。