地层出砂对试油(气)的影响

地层出砂对试油（气）的影响

摘要砂岩结构的稳定主要取决于上覆岩层重量造成的压力、毛细管力以及砂粒间的胶结程度，所有这些因素使得砂粒处于稳定状态。当来自地层本身及外部力的作用破坏了地层强度与各种拖拽力之间的平衡关系时，就会产生出砂现象。造成出砂的因素主要归纳为两类，即地层因素和开发因素。

关键词油气井出砂；出砂原因及危害；防砂

中图分类号P634 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)082-0221-01

1 概况简述

油井出砂是疏松砂岩油（气）藏开发生产中长期面临的难题。油井的出砂加大了原油的采出难度，破坏生产设备，严重影响着采油系统的正常生产。为了降低出砂的危害，防砂耗费了大量的人力、物力、财力。防砂最好的方法是在没有出砂的情况下进行防治。这就意味着，在有出砂倾向的地层中，对油井的完井方法要周密地考虑。完井方法不当，常会产生出砂问题。因此，前期的防治主要是完井阶段的任务，井下作业的任务是维护油井的正常生产，主要以后期治理及防砂作为重点。

2 油井出砂原因及危害

2.1 油井出砂原因

油气水井出砂原因可分为先天和人为两种因素造成的。先天因素主要是由于油藏埋藏浅，形成地质年代较晚，并且胶结矿物数量少、分布不均，因而油层胶结强度差，在地应力大于地层强度时，在流体冲刷之下油层即出砂。人为因素主要有：①钻井过程及开采前后，油层部位受破坏而应力失衡；②不合理的开采速度和油井工作制度突变或生产压差过大；③射孔、压裂、修井冲砂和酸化等措施不可避免造成对油层强度的负面影响；④油层进人中高含水开发期后，由于胶结物的被溶解和冲刷，油层强度降低；⑤地层压力下降，使油层受垂向应力增加，使砂粒间的应力平衡被破坏，造成出砂；⑥固井质量差，对胶结物的溶解软化；另外油层渗透率高、流体渗流速度大、油黏度大，携砂能力强都会使油层易出砂。

地层因素主要有：

1）岩层的地质条件，岩层物性差，较松散，易出砂。

2）岩层胶结物，胶结物含量低，胶结的结构类型分布不均，易出砂。

3）地质年代和成岩压实作用，地层年代越早，压实作用越大，地层强度越高，地层结构结实，不易出砂，反之则易出砂。

4）地层流体粘度大，携带力强，易出砂。在油井的生产过程中，一些不利的因素也造成了出砂及加快出砂速度，如下：

①油层开采后期含水上升，水造成砂层胶结物（粘土）膨胀，变得松散，降低胶结性，加快出砂；液体渗流加大对砂粒的拖拽，造成过大压差及抽汲作用，也会加快出砂；

②开采速度越快，越加快出砂的速度；

③频繁的修井作业造成地层的污染加剧，破坏地层结构；

④后期开采缺乏地层保护措施或措施不当。

以上这些因素都会造成出砂，甚至形成恶性的循环。

2.2 油井出砂危害

油井出砂会造成地层的破坏。由于出砂破坏了地层的架构，使油藏环境复杂化，地层保护效果越来越差，降低了油层出油能力。更严重的是，随着地层出砂量的不断增加，套管外的地层空穴越来越大，到一定程度，往往会导致突发性的地层坍塌。套管受坍塌地层砂岩团块的撞击和地层应力变化的作用产生变形或损坏。这种情况严重时会导致油井报废。油井出砂会造成环境污染。地层砂产出到达地面，如果不经处理就排放对环境会造成污染，而处理措施无疑会增加生产成本。

出砂的危害主要表现在下述几个方面：

2.2.1 地层的破坏

由于油水井出砂，破坏了地层的构架，造成油藏环境复杂化，并形成恶性循环，出砂—破坏—加剧—坍塌，从而使地面的保护措施越来越力不从心，地层保护效果越来越差，降低了油层出油能力。

2.2.2 严重影响油井的正常生产

油水井出砂造成砂埋产层、堵塞生产管柱及磨损集输设备，破坏井下抽油设备，并造成频繁的砂卡、砂刺现象，使油井维护成本上升，加剧了开采负担；造成频繁的作业，经济损失严重，不仅增加了作业工作量及清砂工作，还严重降低采油时率。

2.2.3 套管损坏

由于大量的出砂，地层结构破坏，地层内部亏空，地层坍塌，挤压套管，使套管变形，甚至错断，造成油气井的大修，甚至报废。油田开发越到后期，出砂的危害越见明显，使井下情况更加复杂。只有提前做好防砂及地层保护工作，才能充分地降低出砂对油田造成的危害，提高生产效率。

3 防砂方法及分类

由于出砂给油田开采造成了很大的危害，在处理过程中必须首先做到防治出砂，从而减少对地层的破坏。从生产井的完井阶段做起，充分认识地下的砂岩结构，做到提前保护，提前预防，减少后期治理的难度，同时也为后期防砂创造有利条件。在井下作业中，经过多年的开发、摸索与试验，总结了许多的防砂方法，使防砂工艺技术及防砂措施日趋成熟。按照防砂的工艺、机理可以将防砂方法主要分为机械防砂、化学防砂及其它方法。

3.1 机械防砂

管柱滤砂是在生产管柱上或井筒内封隔管柱上采取防砂滤砂措施。如采取防砂泵、绕丝筛管、割缝筛管、各种预制滤砂器（金属颗粒滤砂管、树脂砂粒滤砂管、金属纤维滤砂管、双层预充填滤砂筛管、多孔陶瓷滤砂管）等。这种方法主要是将这些工具下至生产管柱中，或井筒封隔管柱中，在油井开采时，起到滤砂、挡砂的作用，隔离砂粒，防止砂粒进入生产管柱及地面，从而起到短期防砂作用。其优点是施工简单方便，成本低；缺点是无法阻止地层砂进入井筒，仅将砂防在了井筒内，在短期内起到了减少泵卡及砂对设备的破坏，照样还会堵塞油层，甚至砂埋管柱，并且只宜用于中粗砂岩地层（砂径大于0.1 mm）。其类型有防砂泵防砂、滤砂管防砂。

3.2 化学防砂

化学防砂是向地层挤入一定量的化学剂充填于地层孔隙中，以达到充填和固结地层，提高地层强度的目的。一般分为人工胶结地层和人造井壁两种防砂方法。前者是向地层注入各类树脂或各种化学固砂剂，直接将地层固结，它对疏松油层出砂特别适用。后者是把具有特殊性能的水泥、树脂、预涂层砾石、水带干灰砂

或化学剂挤入井筒周围地层中，这些物质凝固后形成一层既坚固又有一定渗透性和强度的人工井壁，达到防止油层出砂的目的，人工井壁法对由于出砂造成套管外油层部位坍塌所造成的亏空井防砂比较适宜。总之，化学法防砂前题条件要求固井质量好，不能有套管外串槽现象，射孔炮眼畅通，它适用于渗透率相对均匀的薄层段地层防砂，而层内差异大的厚层化学防砂施工由于注入剂锥进不均和重力作用易造成固结不均，影响防砂效果。化学防砂还可适用于合采井上部地层防砂。化学防砂优点是施工后井内无遗留物，并可用于异常高压井层的防砂，缺点是对地层渗透率有一定伤害，特别是重复施工时。另外注入剂存在老化现象，使其有效期有限，成功率不如机械防砂，化学防砂不适用于裸眼井防砂。

3.3 充填防砂

充填防砂是将绕丝筛管（或其它滤砂管）下入后，用筛选的砾石充填于筛管和井壁之间的环空及近井周围地层，阻挡砂运移，起到防砂作用。

3.4 复合防砂

复合防砂主要是吸取机械防砂和化学防砂的成功经验，将两者优势结合起来相互补充，一方面通过化学防砂在近井地带形成一个有一定渗透率固结良好的屏障带，再利用机械防砂形成二次挡砂屏障。

4 结论

试油（气）中地层大量出砂可以看出出砂得危害，防砂在区域探井等试油（气）过程中显的尤为重要，要对不同开发阶段油层出砂的机理、出砂预测开展深入研究，以便增加防砂工作的主动性，使防砂技术不断满足现场生产需要。