油层出砂机理研究综述

第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法讲解

第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法判断油层是否出砂，对于选择合理的完井方式、对经济有效地开采油田是非常重要的。

要判断生产过程中是否出砂，必须对影响出砂的因素、出砂机理、出砂预测方法的准确性有比较清楚的认识。

通过室内实验和理论研究，搞清油层出砂机理和规律，制订合理的生产制度和防范措施也就显得非常有意义。

1.1油气层出砂原因影响地层出砂的因素大体划分为三大类，即地质因素、开采因素和完井因素。

第一类因素由地层和油藏性质决定（包括构造应力、沉积相、岩石颗粒大小、形状、岩矿组成，胶结物及胶结程度，流体类型及性质等），这是先天形成的，当然在开发过程中，由于生产条件的改变会对岩石和流体产生不同程度的影响，从而改善或恶化出砂程度；第二、三类因素主要是指生产条件改变对出砂的直接影响，很多是可以由人控制的，包括油层压力及生产压差，液流速度，多相流动及相对渗透率，毛细管作用，弹孔及地层损害，含水变化，生产作业及射孔工艺条件等。

通过寻找这些因素与出砂之间的内在关系，可以有目的地创造良好的生产条件来避免或减缓出砂。

地层砂可以分为两种，即：骨架砂和填隙物。

骨架砂一般为大颗粒的砂粒，主要成分为石英和长石等，填隙物是环绕在骨架砂周围的微细颗粒，主要成分为粘土矿物和微粒。

在未打开油层之前，地层内部应力系统是平衡的；打开油层后，在近井地带，地层应力平衡状态补破坏，当岩石颗粒承受的应力超过岩石自身的抗剪或抗压强度，地层或者塑性变形或者发生坍塌。

在地层流体产出时，地层砂就会被携带进入井底，造成出砂。

图1-1 炮眼周围地层受损情况图1-1是射孔造成弱固结的砂岩破坏的示意图。

射孔使炮孔周围往外岩石依次可以为分颗粒压碎、岩石重塑、塑性受损及变化较小的较小受损区。

远离炮孔的A区是大范围的弹性区，其受损小，B1~B2区是一个弹塑性区，包括塑性硬化和软化，地层具有不同程度的受损，C区是一个完全损坏区，岩石经受了重新塑化，近于产生完全塑性状态的应变。

胜利油田浅层出砂气藏综合研究及开发对策

胜利油田浅层出砂气藏综合研究及开发对策摘要：胜利油气区气藏以疏松砂岩气藏为主，在生产过程中气井极易出砂，主要表现为：砂埋气层或井筒砂堵造成气井停产；出砂使地面和井下设备严重腐蚀；严重时引起井壁坍塌而损坏套管，这些危害严重影响了气井的正常生产，降低了气藏采收率。

因此，浅气藏出砂机理研究、出砂对储层影响以及在开发过程中如何控制气井出砂，改善浅气藏开发效果，成为至关重要的问题。

关键词：疏松砂岩；出砂；气藏采收率；出砂机理；控制出砂引言在胜利油田浅层气藏开发早期，由于没有充分认识到出砂问题的严重性，气井投产之前均未采取防砂措施，加之当时采气强度普遍较高，导致出砂现象相当普遍。

如：1976年正式投入开发的孤岛油气田浅层气藏，因早期出砂封闭的气砂体136个，平均采收率仅为56%。

为了延长气井寿命，改善浅层气藏开发效果，1988年孤东油气田浅气藏投入开发时，大规模采用了先期绕丝充填放砂工艺，经过二十多年开采，气藏平均采收率达到68%，取得良好效果。

1 气层出砂机理分析地层出砂是由多方面因素造成的，可归结为两个方面，即气层的地质条件和人为的开采因素。

1.1 地质条件1.1.1 岩石的应力状态钻井前气层处于应力平衡状态，气层某一深度垂向应力的大小取决于气层埋藏深度和上覆岩石的密度，水平应力的大小除了与气层埋藏深度有关外，还与气层构造形成条件、岩石力学性质及气层孔隙中的压力有关。

钻开气层后，在井筒周围产生一个新的应力场，该应力很大，可能引起地层破坏；另外，当井筒主动或被动加载时，附加应力作用也可导致地层破坏。

在极坐标情况下，地层剪应力由垂向、切向和径向三种主应力作用而产生。

考虑上述三种应力的组合作用可以确定是否出砂。

如果井底压力增加(被动加载)，则径向应力增加，切向应力降低。

切向应力降低到一定程度，压应力就变成拉应力。

大多数沉积岩不能承受很大的拉应力，因此岩石发生张性破坏，裂缝开始裂开。

反之，在主动加载过程中，由于井底压力降低，切向应力增加，径向应力下降。

浅谈油井出砂机理及防砂工艺技术研究

浅谈油井出砂机理及防砂工艺技术研究摘要：随着油田进入开发后期，开采的难度不断加大，含砂井越来越多。

这种现象已成为油田开发过程中的主要难题之一。

胜利油田孤东油区存在大量的高含砂井。

油井出砂的原因极其复杂，从开始钻井到采油、注水过程中，每一个环节对出砂都有影响。

而人为因素造成的油井出砂，应该尽量避免。

分析油井的出砂机理，应用更先进的防砂工艺技术，提高防砂效果显得尤为重要，下面着重分析油井的出砂机理及防砂措施。

关键词：油田开发出砂机理防砂措施随着油田的不断开发，地层能量不断下降，油井出砂问题日益突出，越来越多的高含砂井的出现，导致油田稳产的难度日益增大。

地层出砂进入井筒，会导致油砂卡等现象，造成泵的损坏，严重时会使油井停车。

出砂还会影响油井的后续生产，最终影响最终采收率。

1油井出砂因素分析1.1先天因素对于油井出砂来说，砂岩地层的地质条件、类型不同和分布规律、地质年代等共同构成油井出砂的先天因素。

通常情况下，胶结矿物多、类型好、分布均匀，这种地层的气藏的胶结强度较大，出砂量较小。

1.2开发因素油井出砂的开发因素主要指开采方法不恰当进而在一定程度上引发油井出砂。

通常情况下，开采速度突变、开采技术落后、修井作业质量低和修井频繁、酸化作业设计不良和管理不科学等，在一定程度上都可能造成油井出砂现象。

2 出砂机理的分析2.1地层的弱胶结出砂这类油气藏出砂发生在油气井生产初期，或关井后的第二个生产周期。

对于弱胶结地层，剪切破坏所导致的出砂量要比张应力作用所造成的出砂量大。

由于地层胶结性差，较小的采液强度就可以导致油气井出砂。

2.2中等胶结强度易出水地层这种中等强度定义在 3.45～6.8。

这种地层开始不出砂，地层出水后却开始出砂。

其主要原因是由于出水后使原来固结砂粒的毛管力消失，另外由于毛管力的消失，地层砂在地层内流动着流体作用下，剪切破碎增强，破碎的砂粒的运移增大了砂粒间的剪切力，从而使油气藏出砂加剧。

2.3油藏压力下降导致胶结性好的地层出砂由于油藏压力的降低，同时在主应力非常大的情况下，胶结强度高的地层易出砂，这种地层出砂状况较弱胶结地层差，同时也可能时断时续的发生。

技术论文-浅谈地层出砂防砂

浅谈地层出砂一、出砂的主要危害：1、砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产；2、出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡；3、冲砂检泵、地面清罐等维修工作量剧增；4、出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。

二、油层出砂机理：1、剪切破坏：剪切强度包括两部分：胶结力和摩擦力。

在射孔通道周围有一个压力场，而其附近的塑性变形会引起井眼内剪切破坏，岩石将产生弹性变形（硬地层）或屈服变形（软地层），因而在射孔通道形成了一个塑性地层。

一旦剪切破坏发生，大小固体颗粒纷纷被剥离，这地层将逐渐遭到破坏。

2、拉伸破坏：拉伸机理发生在射孔通道周围，（这里的径向压力是由井眼压力和油藏压力控制的）。

压力骤变能超过地层拉伸强度，从而形成出砂和射孔通道的扩大。

3、粘结破坏：这一机理在弱胶结地层显得十分重要。

粘结强度是任何裸露的地层表面被侵蚀的一个控制因素。

这样的位置主要包括：射孔通道、裸眼完井的井筒表面、水力压裂的裂缝表面、剪切面或其它边界表面。

4、化学反应影响：岩石的强度由两部分组成：微粒之间的接触力和颗粒与胶结物之间的粘结力。

地层流体可能含有水、碱或酸，化学反应将溶蚀掉胶结物，从而破坏岩石强度。

三、油层出砂的具体原因：1、砂岩油层的地质条件（内因）：砂岩油层在钻井前处于应力平衡状态。

钻开油层后，井壁附近岩石的原始应力平衡状态遭到破坏，造成井壁附近岩石的应力集中。

其它条件相同时，油层埋藏越深，岩石的垂向应力越大，井壁的水平应力相应增加，井壁附近的岩石就越容易变形和破坏，引起在采油过程中油层出砂，甚至井壁坍塌。

2、开采因素（外因）：由于固井质量差，使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘在一起，在生产中形成高低压层的串通，使井壁岩石不断受到冲刷，粘土夹层膨胀，岩石胶结遭到破坏，因而导致油井出砂。

四、冲砂：冲砂就是用高速液体将井底砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带到地面的清砂方法。

1、冲砂原因：油井出砂后，如果井内的液流不能将砂全部带至地面，井内砂子逐渐沉积，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流动阻力，使油井减产甚至停产。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指油井在生产过程中，地层中的砂颗粒进入井筒，导致生产井筒中的砂量增加。

油井出砂不仅会降低油井的产能，还会对油井设备造成损坏，影响油井的稳定性。

探讨油井出砂的因素分析和防砂技术对策非常重要。

油井出砂的主要因素可以归纳为地层力学性质、油井完井、地层流体动力学以及产层特征等四个方面的因素。

地层中的力学性质是导致油井出砂的重要因素之一。

地层中如果存在弱层、疏松层、脆性层等地质构造，容易发生砂粒脱离地层进入井筒。

地层中的水动力作用也是导致出砂的重要因素，水流对地层中的砂粒起到冲刷作用，使砂粒脱落进入井筒。

了解地层的力学性质，对油井出砂的预测和防治非常重要。

油井完井对油井出砂的影响也非常大。

完井中的水泥固井质量、套管完井质量等都会影响到油井的防砂效果。

如果完井质量不好，套管间存在裸眼区或存在裂缝，会使得地层中的砂粒从这些位置进入到井筒中。

提高完井的质量，采取防砂措施非常重要。

地层流体动力学也是导致油井出砂的重要原因之一。

地层中的流体动力学主要与地层渗透性、井底流速、井底流量等因素有关。

如果井底流速过大，会使地层中的砂粒被冲刷进入到井筒中。

控制井底流速、流量，合理管理油井的生产参数，可以有效减少油井出砂。

产层特征也对油井出砂起到重要影响。

一些产层细颗粒砂岩、脆性砂岩等，容易发生砂粒脱离地层进入井筒。

在选择油井开发方案时，要根据产层特征合理选择防砂技术。

为了有效防止油井出砂，可以采取以下防砂技术对策：1. 合理选择完井方案：在完井过程中，应严格按照设计要求进行套管的安装和水泥固井，避免存在裸眼区或存在裂缝，确保完井质量。

2. 使用防砂工具：如防砂套管、防砂滤管等，可以阻止地层中的砂粒进入到井筒中。

3. 调整井底流速：合理管理井底流速和流量，减小油井的生产参数，降低地层中的砂粒冲刷进入井筒的风险。

4. 人工增注剂：通过注入人工增注剂来改变地层渗透性或黏结砂粒，减少砂粒从地层中脱离的可能性。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指在油井生产过程中，地层中的砂粒被带上来并随着产出的油一起流出井口。

油井出砂不仅会造成生产设备的磨损和损坏，还会影响油井生产的稳定性和效率。

分析油井出砂的因素并探讨相应的防砂技术对策，对于提高油田开发的经济效益和生产效率具有重要意义。

一、油井出砂的主要因素分析1. 地层的力学性质油井出砂的主要原因之一是地层内在的力学性质。

地层中岩石颗粒有大小不一的孔隙空间，当油井生产时，地层中的砂粒会随着产油液一起流出井口。

这种现象通常发生在地层的疏松砂岩和砾岩中，这些岩层的孔隙结构比较复杂，容易存在砂化现象。

2. 油藏流体的性质油藏中的流体性质也是导致油井出砂的重要因素之一。

当油井生产时，油藏中的油、水和天然气会随着压力的变化而混合流出井口。

在油藏中，这些流体常常伴随着一定量的固体颗粒，这些颗粒在流动过程中会随着流体一起被带上来，导致油井出砂的现象。

3. 井筒结构和操作方式油井的井筒结构和操作方式也会对油井出砂产生影响。

井筒的设计和施工质量直接影响着井筒的稳定性和完整性，如果井筒的结构不合理或者工艺不当，容易引起井底发生砂化现象。

操作方式也会影响油井生产的稳定性，不当的操作容易导致井底压力变化剧烈，加剧砂化现象。

二、油井出砂的防砂技术对策探讨1. 地层工程技术地层工程技术是油井出砂的重要防治手段之一。

通过对油藏地层的调查和分析，了解地层的力学性质和岩石结构分布，可以合理选择井眼位移和井口周围的封隔材料，从而减少地层砂化带来的影响。

2. 井口系防砂技术在油井井口周围，可以采用井口系防砂技术来减少油井出砂现象。

比如通过设置适当的井口防砂装置，合理利用固控技术，控制井口的流体压力和流速，避免砂粒的被带上来。

3. 井底环境改造技术井底环境改造技术也是防治油井出砂的重要手段。

可以通过注入固化剂、封堵剂等化学材料，改善井底环境，减轻地层砂化的程度，从而减少油井出砂现象。

4. 提高油井生产管理水平提高油井生产管理水平也是防治油井出砂的关键。

薄层稠油油藏出砂机理研究及防治技术

薄层稠油油藏出砂机理研究及防治技术锦612块是近年来我厂稠油产能建设的主要接替区块之一，在区块生产治理中，部分油井开井后短时间内即发生砂卡，检泵频繁，严重影响油井的正常生产。

出砂井分布不统一，且相邻油井出砂情况差异较大，急需精细分析。

开展利用波形聚类分析技术，井震结合，重新刻画储层砂体，分析砂体接触关系。

优化薄层出砂区域开发方式，优化直井射孔工艺。

同时在开发过程中，应用压裂防砂、射流喷孔等措施手段治理油井出砂问题，最终达到了区块高效开发的目的，形成了一套适合薄层稠油的高效开发技术。

锦612块利用此項技术部署新井3口并全部投产，已累产油0.5476×104t;实施各类治砂措施23井次，累增油3.6673×104t，已创造经济效益2931.39×104元。

该技术在锦612块的成功实施，证明该技术适用于薄层稠油油藏，并达到高效开发的目的。

标签：地质研究;锦612块;地震技术;砂体刻画;一、油藏基本情况锦612块构造上位于辽河断陷西部凹陷西斜坡欢喜岭上台阶，开发目的层为沙一+二段的兴隆台油层。

含油面积1.98km2，石油地质储量442.98×104t。

油层高点埋深：-920米，为普通稠油油藏。

二、存在的主要问题1、部分油井出砂严重部分油井开井后短时间内即发生砂卡，检泵频繁，个别油井检泵冲砂进尺可达100m以上，严重影响油井的正常生产。

2、出砂情况差异大出砂井分布不统一，两个次级断块在不同区域均有多口出砂井，且相邻油井出砂情况差异较大，急需精细分析。

三、油藏出砂机理及分布研究1、油藏出砂机理研究锦612块属于高孔、高渗、低泥质含量储层，非均质性较强，垂直渗透率与水平渗透率的比值在0.62～0.85，使得油层内流体流动不均衡，易导致个别层受高速冲刷先出砂，随着生产层不断出砂，储层结构逐渐被破坏而导致大量出砂。

射孔方式对油藏出砂是有影响的，储层内流体流速高、流动阻力大，易加大出砂速度。

油气田地层出砂破坏机理及完井方式研究

等都将改变砂岩的应力分布，在一定程度上也成为油层出砂的
值导致井毁人亡的不可补救的严重后果。另一种因素。对于注水井，随着地层岩石含水率的增加，地层地层砂无论在什么地方都会造成严重的危害，如果进入地岩石的强度逐渐降低，最终出砂。表地面生产设备，必须及时采取措施对砂粒和流体进行分离，地层出砂以后，比较细小的砂粒会随着油气流流体井筒，否则将会造成更大的危害和更多成本。在清理砂粒的过程中甚至会被举升到地面。还有一部分颗粒比较粗大的沙粒会聚
明显了，地层出砂对套管造成了各方面的破坏，并且砂子堵塞了地层流体的出流通道，降低产量。地层疏松的油层，在生产段时间后，地层的流体流动、压力和粘度的综合作用下随流体脱离地层，通过筛管缝隙或套管的射孔炮眼进入井筒中，这些砂粒在其后的运移过程中对油井的破坏威力是巨大惊人的。砂粒对井下工具和管道的破坏与多种因素有关。当地层流出的砂粒颗粒较大且圆度粒度较差，加之流体速度较大，带动砂粒以较大的速度移动，在这种情况下，砂粒非常容易对流经的管线内壁面产生磨损，长时间的作用会导致管线壁面变薄，最终管线破裂报废。当地层砂流速较慢且砂粒不大时，这种情况下砂粒容易在随流体运移的过程中沉积在井筒中的任意位置，如工具的凹陷处，管线的拐弯处等等，这都会造成工具的使用失灵，通道堵塞，最终油井生产的各项指标超过了额定

油层出砂机理与防砂方法综述

1998年特　种　油　气　藏第5卷第4期油层出砂机理与防砂方法综述王玉纯Ξ　顾宏伟　张晓芳油井出砂可加速设备腐蚀,严重时,可造成设备无法工作。

对于稠油油藏,由于稠油的长期作用,油层往往处于弱胶结状态。

当油井处于中后期且油层亏空较大或油井见水时,油井出砂会加剧。

本文在调研大量中外文献及结合现场实践经验基础上,对油井出砂机理及防砂方法进行综述。

油层出砂机理油层出砂机理很复杂。

从宏观上看,油层出砂是井筒不稳定和射孔孔眼不稳定造成的;从微观上看,其与岩石强度、胶结状况、变形特征、所受外力(地应力、孔隙中流体压力、毛管力等)及外力施加过程等因素有关。

射孔后,首先在井筒周围形成较细长的圆柱形孔眼。

根据材料力学理论,在孔眼周围的壁面上产生应力集中,且形成一层塑性变形区。

在流体力作用下,该区中单个颗粒开始脱落,并随流体带入井底。

随着单个颗粒脱落并带走,孔眼趋于变成一个较大且较稳定的球形[1]。

颗粒会在球形孔腔壁附近聚集并形成一层较稳定的砂拱,这与建筑上所用的拱形牢固原理相类似[2]。

若孔腔周围液体径向压力梯度较大(如流量较大)或地应力较大(如油藏亏空较大),都会引起该砂拱坍塌,且会产生新的塑变区[3,4],继而,又会形成一个扩大了的新砂拱。

砂拱的渗透率和孔隙度都较大,T1K1Perkins等[3]对其给出了定量描述。

油层出砂的影响因素11　岩石强度、岩石变形特性和地应力的影响Y Wang等[5]提出了出砂的两个准则:孔腔或井筒周围的有效压应力大于地层强度;井底压降大于临界井底压降(即可将脱落的颗粒带走时的井底压降)。

随着作用在岩石上外力的增加,岩石由弹性变形向塑性变形转化,塑变中,由于硬化作用,岩石变形加剧,且随作用力增大,塑变区中塑应变与弹应变之比加大,该比值大小与岩石固结强度有关,固结强度越大,该比值越小。

Y1Wang[6]给出了塑变区中弹应变和塑应变的解析分析。

结果表明,塑变区和弹变区的周向应力在二区交界处最大,且不连续,而径向应力连续。

P油田出砂规律及防砂对策研究报告

Palogue油田出砂规律及防砂对策研究一、Palogue油田概述根据对苏丹Palogue油田的地质及FDP研究，现将该油田的基本情况和数据整理如下，并作为本课题研究的基础。

油田面积: 27.25Km2（P2, Y+S层）；地质储量：2234 MMB (P1), 233.5 MMB(P2)；主力油层：Yabus Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ层和SamaaⅠ,Ⅱ,Ⅲ, Ⅳ层,属于第三系古新世；油藏类型：YabusⅢ～SamaaⅡ为边水油藏（有断层分割），SamaaⅢ～Ⅳ为巨大水体的底水油藏；构造剖面：从Fal-2井向东、向西逐渐变低，且西翼倾角更缓，向西南和向北逐渐变低，且南翼更缓，地层倾角6°～ 12°；沉积相：Yabus为蛇状河，Samaa为辫状河；井网/井距：正方形井网（2套），800×800 m, Yabus:垂直井； Samaa：水平井；开发井数：81口（其中——直井77口，水平井4口）；开发方式：初期——衰竭式开采，1.5年后注水开发；初期单井配产：Yabus : 2800 bopd, Samaa :1200 bopd；采油指数 Yabus:0.404 bopd/psi/m, Samaa :0.18 bopd/psi/m；合理生产压差 Ya ：1.17 MPa, Sa : 1.58 MPa；临界生产压差 Ya : 1.38 MPa，Sa : 2.0 MPa；完井方式: Yabus直井，7in套管射孔完成；Samaa 水平井，割缝衬管完成（7in）；射孔及割缝参数：孔密16孔/m，孔径（9～12）mm, 孔深≥ 500mm，相位角90度，127枪，SDP43RDX-5-127弹，右螺旋线布孔；射孔液（2%～3%）KCl,射孔负压差≤2.0MPa 割缝缝宽：(0.5-0.7)mm.（水平井）。

1.1油藏地质特性●平均埋藏深度：1100～1400m，(油中深 1300 m)；●油层有效厚度：自下而上，油层变薄、物性变差，平面连通性变差。

油井出砂调研报告

油层出砂机理研究调研油层出砂是油田开发过程中经常遇到的问题,不仅给采油工艺带来许多麻烦,而且影响储层采油速度及油气采收率,严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏,乃至油井报废.目前,国内外在防砂工艺方面均有长足发展,但在出砂机理方面研究成果相对较少.徐守余、王宁在研究大量文献基础上,对油层出砂机理进行了深入分析和总结,以期为更好地防砂、控砂及提高油井经济效益等提供保障.油层出砂影响因素,从大方面可分为地质因素和工程因素2大类.地质因素主要包括沉积相、构造应力、砂岩颗粒大小及形状、岩矿组成、储层敏感性、润湿性、压实情况、胶结物类型及胶结程度、油层压力、流体性质及分布等.在开发过程中,生产条件的改变会对地质因素产生不同程度的影响,从而改善或恶化出砂程度;工程因素包括开采因素和完井因素,这些因素在多数情况下受工程活动控制,包括生产压差、液体流动速度,多相流动及相对渗透率、毛细管作用力、含水变化、完井类型、井深结构、生产工艺等.这些因素相互作用、相互影响,只有深入研究油层出砂机理,找出这些因素与出砂之间的内在联系,才能达到防砂、控砂及出砂,提高油田开发效益.1 地质因素与出砂机理1.1 构造应力的影响在砂岩地层中钻井后,会在井壁附近形成一个塑性变形地带,由岩石力学理论可知,塑性带的稳定条件是:σ1−p0 =2S0tanβ式中:σ1——最大主应力,MPa；P0——地层孔隙压,MPa；S0——岩石固有剪切强度,MPa；β——破坏角.左端是岩石颗粒承受的有效径向应力.通常,若径向应力σ1>2 MPa,则会破坏其稳定条件,使塑性半径向外扩张,即骨架结构失去平衡,开始出砂。

断裂带及地层破碎带部位,受构造应力的影响较大,导致地层内部岩石骨架遭受破坏,降低S0,是最易出砂的部位或出砂最严重的地区,而远离断裂带及地层相对完整区域出砂程度相对缓和.因此,在油藏开采早期,应尽量避免油井靠近这些地区,或尽早采取防砂措施,以防止严重出砂情况的发生.1.2 砂岩性质通常,地层埋藏越深,压实作用越强,胶结程度越好,岩石压实紧密,地层不易出砂.砂岩胶结程度是影响出砂的主要因素.胶结性能与埋藏深度、颗粒大小及形状、胶结物类型和胶结方式等密切相关.钙质胶结为主的砂岩较致密,地层强度高,不易出砂;以泥质胶结为主的砂岩较疏松,强度低,较易出砂.砂岩颗粒接触关系是影响油层出砂的另一重要因素,研究表明:如果砂岩颗粒为点接触,油层压实作用较弱,地层则容易出砂. 出砂模拟实验表明:对于疏松砂岩,出砂过程的开始阶段是从胶结最弱处先开始出砂,然后出现砂体结构变化和破坏,使得渗流场变化,形成高渗区域,流体集中在高渗区域流动,使砂体结构破坏而大量出砂,形成出砂道,继而砂道进一步扩展增大形成砂窟.1.3 储层敏感性与流体性质1.3.1 储层敏感性储层中的自生矿物与原始油层中的流体通常处于平衡状态,当不同流体进入时,原始平衡会遭到破坏,对出砂产生影响.速敏性因流体变化而引起地层微粒运移,堵塞喉道,导致流体渗流阻力局部增大,增大了流体对岩石的拖拽力,未被阻挡的更细微粒随流体进入井筒造成出砂.酸(碱)敏性酸(碱)液进入储层后与某些敏感性矿物及流体发生反应产生沉淀或者颗粒,这些颗粒一方面作为地层砂被携带进入井底,另一方面堵塞喉道,造成流体对岩石的拖拽力增大,使更细微粒进入井筒造成出砂.水敏性地层中粘土矿物在接触低盐度流体时,可能产生水化膨胀、分散,大大降低地层强度,导致出砂.盐敏性盐液进入储层后,由于粘土矿物的水化和膨胀导致地层出砂。

油气井防砂及出砂机理研究

3、开采因素的影响
1)地层压力的下降超过了极限，从而使岩石发生塑性变形，破坏岩石结构，引起出砂。
由于压降主要发生在近井地带，故主要引起近井地带出砂。
第一节出砂原因及危害
第一节出砂原因及危害
2)流体流向井底，对岩石颗粒产生拖拽力；稠油粘度大，因此容易出砂；
3)油井工作制度的改变方式在同样的压差下，地层是否容易出砂还取决于建立压差的方式(急剧、缓慢)；
b.细粉砂到中等地层砂，地层垂向渗透性好。对于粘土和粉砂含量高、受钻井泥浆污染的地层，在固砂前要
进行酸洗处理；
c.套管射孔完井的垂直小井眼井（侧钻井）、高压井防砂。 d.高含水期不宜适用。不适用于裸眼井、热采井和老油井；适用于低含水井。
缺点：
成功率偏低，费用相对较高；对地层的渗透性有一定的伤害，并且存在老化现象。
二、化学防砂
（4）HY液体防砂工艺 HY防砂剂是液、固两相材料组成。液相为一种良好的
粘结剂，在特定的催化剂作用下能与地层砂和固相材料很好固结，且固结后有一定的收缩性，能保证较好的渗透性。固相为分散状的纤维材料，密度与液相相近，确保了施工中被均匀地携带至地层。防砂材料被泵送到地层，固相材料填充已亏空地层后堆积于井壁附近；通过液相胶结剂把固相材料和井壁附近地层的疏松砂粒固结住，形成具有较高抗压强度和良好渗透性能的挡砂人工井壁，达到有效防止地层出砂的目的。
二、化学防砂
（3）固结砂防砂工艺经多次干灰和涂防无效的注聚井的防砂问题而引进应用的一种
化学颗粒防砂新工艺，其主要有以下特点： ⑴防砂材料本身部分水化后胶结固化，使其具备较强的固结强度，且受地层泥粉砂混杂的影响较小。 ⑵其固结强度受地层温度影响很小，在350℃以内均能水化固结，达到防砂所需的抗压强度，因此其比涂料砂的适用性更广。 ⑶固化胶结致密，但仍有较好的渗透性，室内试验的渗透率为 3.0μm2左右，比涂料砂要低，但比干灰砂要高得多。因此其对水井地层的吸水能力影响不大。

浅析油井出砂原因及防砂措施

浅析油井出砂原因及防砂措施摘要：在石油开采过程中，油井出砂的问题一直是石油开采业急需解决的难题之一。

油井出砂不仅会造成油井减产、加快油井井下开采设备的磨损、老化，还会导致开采区域地层出现亏空，引起油井报废。

因此，如何解决油井出砂问题成为很多专家学者研究的重要课题。

基于此本文对油井出砂机理进行了分析，并且对防砂措施进行了探讨。

关键词抽油泵；油井出砂；原因分析；防砂技术引言在油田开采过程中，随着油田开采的不断进行，地层能量也会随之不断下降，此时油井内部的压差就会不断增大，进而导致油井出砂的问题不断严重，油井出砂会对其产能造成比较大的影响。

地层出砂会进入到井筒中，可能会造成管线和设备堵塞情况的出现，或者对泵造成破坏，甚至可能会导致井壁坍塌的问题，造成套管变形损坏，最终使油井不能够继续生产，而且会影响后续开采和最终的采收率，因此加强对油井出砂机理的研究，针对油井出砂机理采取有效的防砂措施来对油井出砂问题进行预防，对于保证油田产能的稳定，提高最终采收率具有重要的意义。

1.油井出砂原因分析油井出砂的原因并不都是一样的，不同区域的油井在出砂原因方面可能有一定的差异，但是总的来说油井出砂主要是两类原因导致的，一方面原因是油藏本身的地质条件，另一方面则是开采因素，这两方面因素是导致油井出砂的主要原因，下面就对这两方面因素进行分别的分析：1.地质条件的影响开采区域内岩层的自然因素是导致油井出砂的主要原因。

在进行石油开采的过程中，原油输出会导致开采区域土层外部压力不断增大，引起岩层的松动，严重时会导致区域内的岩层脱落，进而出现油井出砂问题。

在石油开采的过程中，开采区域内岩层应力的分布是导致油井出砂的内因，随着开采深度的增加，开采石油需要的压力不断加大，此时油井内开采区域内的岩层应力状态平衡状态被打破，破坏了开采区域内的结构，引起岩层脱落，产生油井出砂问题。

油层胶结强度。

油层胶结强度对于出砂有着比较大的影响，影响油层胶结强度的因素包括胶结物的种类、数量和强度。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨
油井出砂是指井底产生砂层，导致油井表面油砂交界面合并，从而使产油量减小，甚至完全失效。

油井出砂的原因主要有以下几个方面：
1. 油层压力过高：如果油层中的压力超过油井的承受能力，就会导致油层破裂并产生大量砂粒，从而引起油井出砂。

2. 油井设计不合理：油井的设计是否合理也是导致油井出砂的一大原因。

井筒直径过大或过小、水泥固井不牢固等都会导致井底砂层破裂和砂粒进入井筒。

3. 井下操作不当：井下作业过程中，如果操作不当，比如在油井中进行泥浆冲洗的时候冲击力过大，就会引起井底砂层的破裂和砂粒进入井筒。

为了防止油井出砂，可以采取以下技术对策：
1. 合理设计井筒和固井工艺：在设计油井时要合理确定井筒直径，确保井底砂层的稳定性。

在进行固井工艺时要选择适合的水泥和添加剂，确保固井质量。

2. 定期清砂和抑制砂层破裂：可以定期进行清砂作业，清除井底的砂粒。

可以适当使用阻砂剂和粘土等材料进行砂层的抑制，防止砂层破裂。

3. 加强井下作业管理：加强井下作业管理，确保操作规范，减少不必要的冲洗和冲击力，避免砂粒进入井筒。

4. 加装防砂设备：在油井井口或井下适当位置加装防砂设备，如梁式过滤器、单向阻砂器等，可以有效防止砂粒进入井筒。

油井出砂是油田开发中常见的问题，为了保持油井的正常生产，需要综合考虑设计、工艺和操作等方面的因素，并采取相应的技术对策进行防治。

弱胶结砂岩油藏出砂细观力学机理研究

弱胶结砂岩油藏出砂细观力学机理研究
弱胶结砂岩是我国油藏的主力储油层,开采过程中普遍存在出砂现象,大量出砂常常会造成砂埋油层或井筒砂堵等工程灾害;但另一方面,适量的出砂可以增强储层的渗透性,进而提高采出率。

因此,深入研究弱胶结砂岩油藏的出砂机理,合理的控制出砂既有利于石油开采过程中的灾害防治,也有利于提高采收率。

本文以弱胶结砂岩为研究对象,首先采用图像处理的方法研究了其细观孔隙结构特征,然后采用理论和实验相结合的方法建立其统计损伤本构模型,最后采用数值模拟的方法研究了砂岩损伤导致出砂的动态过程。

主要研究工作如下:(1)选取典型弱胶结砂岩试样进行CT扫描实验,获取其细观结构图像;基于MATLAB
图像处理工具箱对细观结构图像进行处理,分离出砂岩的孔隙结构;对分离出的孔隙结构进行分析,获取其统计学参数;进而基于Monte-Carlo随机模拟技术研究了孔隙结构的重建方法。

(2)考虑弱胶结砂岩内胶结物和基质颗粒在力学性质上的非均质性,假定砂岩内微元的强度服从Weibull分布,基于Drucker-Prager模型建立了弱胶结砂岩的统计损伤本构模型,推导了模型的表达式和Weibull分布参数m和F0的计算方法;结合砂岩单轴实验,验证了理论全程应力-应变曲线和实验曲线的一致性,检验了所建立的统计损伤本构模型的有效性。

(3)基于统计砂岩细观模型建模方法,生成具有不同孔隙率的砂岩模型,结合ABAQUS稳态渗流功能,分析孔隙率对砂岩渗透系数的影响规律。

(4)基于通用有限元软件ABAQUS的材料本构模型接口UMAT,编程实现了所建立的损伤本构模型;在ABAQUS平台上,基于所建的统计本构模型,结合所建立的损伤本构模型,采用数值模拟方法研究了砂岩在单轴受压作用下砂岩的微裂纹起
裂及其扩展的动态过程。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指在石油开采过程中，油井产出的油液中含有砂粒，从而导致生产设备磨损严重，降低了产油效率，甚至影响了油田的正常生产。

油井出砂问题不容忽视，而其形成的原因也是多方面的。

本文将对油井出砂的因素进行分析，探讨防砂技术对策，以期为油田生产提供参考和指导。

一、油井出砂的主要因素分析1. 地层砂砾含量高：地层中的砂砾颗粒超过了油井产出设备的承受范围，从而引起油井出砂问题。

2. 压裂作业引起的砂砾松动：在油井压裂作业中，因砂层压裂导致砂砾松动，进而通过油井产出。

3. 油藏流体运移过程中砂砾的悬浮沉积：油藏流体中含有的砂砾在运移过程中，由于流速的变化或通道的阻塞，导致砂砾悬浮沉积，最终通过油井产出。

4. 生产压力不稳定：油井生产过程中，由于操作不当或其他原因导致生产压力不稳定，使得地层中的砂砾从孔隙中逸出。

5. 井筒保护不力：油井的井筒不够稳固，未能有效地阻挡地层砂砾的进入。

1. 地层砂砾含量高的防砂技术：针对地层砂砾含量高的情况，我们可以通过地层评价技术来精确评估地层砂砾含量，从而合理选择井筒材料和井底装置，以减少地层砂砾对油井产出的影响。

2. 压裂作业引起的砂砾松动的防砂技术：对于在压裂作业中引起的砂砾松动问题，我们可以采用合理的压裂工艺和压裂支撑剂，以减少砂砾松动的情况。

4. 生产压力不稳定的防砂技术：针对生产压力不稳定导致的油井出砂问题，我们可以采用升压、降速等措施，使得油井生产压力更稳定，减少砂砾的逸出。

5. 井筒保护不力的防砂技术：对于井筒保护不力的情况，我们可以加强井筒材料的选择和井筒结构的设计，提高井筒的稳固性，以阻挡地层砂砾的进入。

三、结语油井出砂是影响油田生产的重要问题，需要我们对其造成的原因进行分析，同时针对不同的原因采取相应的防砂技术对策。

希望通过本文的探讨和分析，能够为油田生产中的油井出砂问题提供一些指导和借鉴，最终取得更好的生产效果。

(1)油层出砂机理研究综述

项目资助:中石油中青年创新基金“渤海湾盆地油田地质灾害分布规律及控制因素研究”(04E7041)项目资助收稿日期:2007-03-02;修订日期:2007-03-23;作者E-mail:Xushouyu@第一作者简介:徐守余(1968-)男,江苏东台人,教授,2004年获中国地质大学理学博士学位,从事油藏表征、油气地质工程的教学和科研工作油层出砂机理研究综述徐守余,王宁(中国石油大学(华东)地球资源与信息学院,山东东营 257061)摘要:油藏开发中出砂问题是影响产能的重要因素,了解油藏出砂机理对有效控制出砂以及选择合理的防砂方法具有重要意义.综合国内外文献及大量实例认为,地质因素和油田开发工程因素是影响油层出砂的2大因素.进一步分析油层出砂的力学机理,将油层出砂的力学机理分为剪切破坏和拉伸破坏两类.研究成果对进一步研究油层出砂机理及改善防砂工艺措施具有重要的意义. 关键词:出砂;机理;砂岩;油藏;综述油层出砂是油田开发过程中经常遇到的问题,不仅给采油工艺带来许多麻烦,而且影响储层采油速度及油气采收率,严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏,乃至油井报废.目前,国内外在防砂工艺方面均有长足发展,但在出砂机理方面研究成果相对较少.笔者在研究大量文献基础上,对油层出砂机理进行了深入分析和总结,以期为更好地防砂、控砂及提高油井经济效益等提供保障.油层出砂影响因素,从大方面可分为地质因素和工程因素2大类.地质因素主要包括沉积相、构造应力、砂岩颗粒大小及形状、岩矿组成、储层敏感性、润湿性、压实情况、胶结物类型及胶结程度、油层压力、流体性质及分布等.在开发过程中,生产条件的改变会对地质因素产生不同程度的影响,从而改善或恶化出砂程度;工程因素包括开采因素和完井因素,这些因素在多数情况下受工程活动控制,包括生产压差、液体流动速度,多相流动及相对渗透率、毛细管作用力、含水变化、完井类型、井深结构、生产工艺等.这些因素相互作用、相互影响,只有深入研究油层出砂机理,找出这些因素与出砂之间的内在联系,才能达到防砂、控砂及出砂,提高油田开发效益.1 地质因素与出砂机理1.1 构造应力的影响在砂岩地层中钻井后,会在井壁附近形成一个塑性变形地带,由岩石力学理论可知,塑性带的稳定条件是:βσtan 2001S p =−式中:σ1——最大主应力,MPa ；P 0——地层孔隙压,MPa ；S 0——岩石固有剪切强度,MPa ； β——破坏角.其中:42παβ+=α——内摩擦角.左端是岩石颗粒承受的有效径向应力.通常,若径向应力σ1>2 MPa,则会破坏其稳定条件,使塑性半径向外扩张,即骨架结构失去平衡,开始出砂[1].断裂带及地层破碎带部位,受构造应力的影响较大,导致地层内部岩石骨架遭受破坏,降低S 0,是最易出砂的部位或出砂最严重的地区,而远离断裂带及地层相对完整区域出砂程度相对缓和.因此,在油藏开采早期,应尽量避免油井靠近这些地区,或尽早采取防砂措施,以防止严重出砂情况的发生. 1.2 砂岩性质通常,地层埋藏越深,压实作用越强,胶结程度越好,岩石压实紧密,地层不易出砂.砂岩胶结程度是影响出砂的主要因素.胶结性能与埋藏深度、颗粒大小及形状、胶结物类型和胶结方式等密切相关.钙质胶结为主的砂岩较致密,地层强度高,不易出砂;以泥质胶结为主的砂岩较疏松,强度低,较易出砂.砂岩颗粒接触关系是影响油层出砂的另一重要因素,研究表明:如果砂岩颗粒为点接触,油层压实作用较弱,地层则容易出砂.出砂模拟实验表明:对于疏松砂岩,出砂过程的开始阶段是从胶结最弱处先开始出砂,然后出现砂体结构变化和破坏,使得渗流场变化,形成高渗区域,流284新疆地质体集中在高渗区域流动,使砂体结构破坏而大量出砂,形成出砂道,继而砂道进一步扩展增大形成砂窟.1.3储层敏感性与流体性质1.3.1 储层敏感性储层中的自生矿物与原始油层中的流体通常处于平衡状态,当不同流体进入时,原始平衡会遭到破坏,对出砂产生影响.速敏性因流体变化而引起地层微粒运移,堵塞喉道,导致流体渗流阻力局部增大,增大了流体对岩石的拖拽力,未被阻挡的更细微粒随流体进入井筒造成出砂.酸(碱)敏性酸(碱)液进入储层后与某些敏感性矿物及流体发生反应产生沉淀或者颗粒,这些颗粒一方面作为地层砂被携带进入井底,另一方面堵塞喉道,造成流体对岩石的拖拽力增大,使更细微粒进入井筒造成出砂.水敏性地层中粘土矿物在接触低盐度流体时,可能产生水化膨胀、分散,大大降低地层强度,导致出砂.盐敏性盐液进入储层后,由于粘土矿物的水化和膨胀导致地层出砂[2].鉴于储层敏感性对油层出砂的影响,在油气开采过程中,要严格控制入井液中的固相颗粒入侵.尽量采用较低的注采速度,对注水井采取防膨措施,可选用有机聚合物类防膨剂.酸化时慎重选择用酸,入井液的pH值应控制在8.5以下,达到防止出砂的目的.1.3.2流体性质流体粘度王凤清等通过实验模拟流体粘度与出砂量的实验表明,油层开始出砂的临界流速随流体粘度的升高而下降.也就是说,流体粘度越大,越容易出砂[3].当流速高于出砂临界流速时,在相同流速下,流体粘度越大,出砂量越大.流体的粘滞性在出砂过程中表现出2种机制:一是悬砂、携砂;二是携砂流体对砂体的冲刷和剥蚀.流体粘度升高,携砂、悬砂能力增强,流动过程中的拖拽力也就增大,对砂体的冲刷和剥蚀就更加严重,最终导致出砂加剧.由此可见,在油藏开采过程中,应尽量保持地层压力高于饱和压力,防止由于脱气改变原油性质,流体粘度增大,导致出砂.流体pH值汪伟英等通过实验研究表明,注入流体的pH值对出砂有一定的影响,pH值增大,临界出砂流速减小[4].当pH值达到14时,出砂量急剧增大.出现这种现象的原因是pH值的升高,使岩石粘土矿物中晶层间斥力增大,导致粘土矿物更易分散、脱落,随流体的流动而运移,造成出砂.另外,pH值同样会改变非粘土颗粒表面的电荷分布,使颗粒与基质间的范氏力减弱,那些胶结基质不好或非胶结的颗粒将被释放到流体中去,导致自由颗粒的数目增多,出砂可能性增大.因此,在钻井、完井以及井下作业过程中,应注意控制入井流体的pH值,以防由于pH值过高造成油井严重出砂.2 油田开发与出砂机理2.1地层压降及生产压差对出砂的影响地层压力是原油从地层流向井底的动力.上覆岩层压力是靠孔隙内流体压力(即地层压力)和岩石本身的强度(有效应力)来平衡的.即:σ+=pPP式中:P0——上覆岩层压力;P p——地层压力或地层孔隙压力;σ——骨架之间受到的接触应力.当油层未打开时,P p保持不变,岩层处于稳定状态.随着开采进行,地层压力P p下降.若为衰竭式开采方式,地层压力会急剧下降.因上覆岩层压力不变,地层压力的下降将导致岩石颗粒上的有效应力越来越大,当大到超过地层强度时,岩石骨架就会遭受破坏,地层颗粒被流体携带至井底,引起出砂.朱彩虹等人在对胜利油田永八块油层出砂机理的研究中,通过岩心驱替流动出砂实验,在模拟油藏及井眼周围岩石性质的情况下,对不同生产压差下的出砂量进行了预测,得出的结论是:在其他条件相同的情况下,生产压差越大,出砂量越多[5].所以在实际的油藏开采过程中,要将生产压差控制在临界生产压差之内,以防止生产压差过大导致出砂.2.2流速对出砂的影响流体导致出砂的关键是流体拖拽力能否克服砂岩基质的阻力.流体流经砂岩时,拖拽力主要是粘滞力(体积力).砂岩基质的阻力基本上是面积力,表现为胶结力、吸附力和接触力.这些面积力结合起来与体积力抗衡.出砂机理研究中将使充填砂运动的流速定义为门限流速,而将使骨架砂变为自由砂的流速定义为临界流速.当流速大于临界流速时,其后果只能是加剧出砂.通过对埕岛油田馆上段油层出砂和流速的关系模拟实验可以看出(图1),随着流速的增加,出砂量也随之增大[6].因此,在油藏的开采过程中,要尽量将流速控制在临界之内,从而在一定程度上减小出砂的机率.2.3含水饱和度或注水对出砂的影响①含水饱和度上升使支持砂粒粘合的毛细管力图1 流速与阶段出砂量柱状图Fig.1 Phase sand producing bar chart at different flow rate下降,导致地层强度降低,引起出砂;②矿化水与某些矿物间的化学反应产生沉淀堵塞喉道,加剧出砂;③胶结物被水溶解,特别是一些粘土矿物,如蒙脱石遇水膨胀、分散,岩石结构被破坏,导致地层强度降低,颗粒运移,加剧出砂;④注水对地层的冲刷作用导致地层强度的降低,引起或加剧出砂.在对胜利油田东辛采油厂出砂因素的研究中,分析了地层含水饱和度对油层出砂的影响(图2).由图可见,含水饱和度对油层出砂的影响存在一个饱和度的临界值区间.低于该饱和度条件下,射孔眼的扩展半径随饱和度的增加而降低,而一旦含水饱和度超过此临界值,孔眼半径几乎线性地增大,累积出砂量也加速地增大.因此,在油藏开采的实际工作中,为防止含水饱和度上升所带来的出砂问题,应提早采取措施将含水饱和度控制在临界饱和度以下,并配合防砂堵水一体化工艺,减小出砂的机率.图2 含水饱和度与射孔眼扩展半径关系曲 Fig.2 The rating curve about water saturation andexpanded radius of perforating eyehole2.4 完井因素射孔孔道充填物对出砂的影响弹孔尺寸对油流阻力会产生巨大的影响.弹孔内压降表达式为:2)(131.9888.0Aql E kA q L p βρµ−+=∆ 由上式,弹孔流动阻力与弹孔尺寸及孔内充填物之渗透率K 有密切关系:弹孔内充填物渗透率是决定弹孔压降的关键因素,若其渗透率高,压降就小.对于极限情况,若弹孔畅通无阻(K =∞)则阻力最小,若其渗透率K →0,则阻力最大,弹孔完全堵塞.射孔参数对油层出砂的影响弹孔流道面积直接影响弹孔压降.对每个弹孔而言,要提高孔径;对整个井段而言,是要增加孔密.增大孔径、提高孔密的综合效果是提高了有效流动面积,降低了流动阻力,也降低了流速,从而有利于减缓出砂.井斜的影响当井斜倾角小于45°时,仍可把它当作垂直井,不会对出砂产生重大影响.只有当井斜大于45°时,对高倾角斜井,甚至水平井,由于与油层段接触面大大增加,在保持相同产量的条件下,将使出砂减缓.这就是为什么超长的水平井出砂轻微的原因.射孔相位角研究表明90°时最好,这是由于地层流线以井轴为中心,相对对称,减少了流线的弯曲和收缩,阻力最小,有利于减少出砂[7].总之,为防止油井中后期出砂,应该在早期钻井阶段和完井阶段进行预防,如尽量采用大套管、高密度射孔完井,用较小的流速和压差采油.同时可利用包括现场预测法、经验公式及经验图表法、实验室法、理论分析模型、数值模型、数值计算以及神经网络法等一系列出砂预测方法对油井出砂进行预测,针对油井的地层条件、井身结构及施工因素,综合考虑出砂的原因,选择具体的防砂工艺,从而达到防砂的目的.3 油层出砂力学机理油层出砂通常是由于井底附近岩层结构遭受破坏引起的.从力学角度分析,油层出砂有2个基本机理:剪切破坏机理和拉伸破坏机理.前者与地层压力和生产压差有关,后者与流体性质和开采速度有关.剪切破坏机理破坏是大多数现场出砂的基本原因.它是由于炮孔或井眼周围岩石所受应力超过岩石本身强度,使岩石产生剪切破坏而出砂.主要原因是油藏压力的衰减或生产压差的过大.剪切破坏将造成大量突发性出砂,严重时砂埋井眼,造成油井报废.拉伸破坏机理流动作用于炮孔周围地层颗粒上的拖拽力过大,使炮孔壁岩石所受径向应力超过其本身的抗拉强度,脱离母体而导致出砂.这与过大的286新疆地质开采流速与流体性质有关.拉伸破坏引起的油层出砂量小,出砂使孔穴通道增大,而孔穴增大又导致流速降低,从而使出砂有“趋停”趋势,具有稳定效应[8].微粒运移机理是一个单独的砂粒或者砂的集合体从砂的骨架上脱离,运移到一个流动的流体中的过程.一方面,在流体流动拖拽力作用下产生移动进入井眼造成出砂;另一方面,导致井底周围地层的渗透率降低,增大流体的拖拽力,加剧出砂.砂拱稳定出砂机理力学理论认为,射孔后在井眼附近形成一塑性变形区.在流体压力作用下,该区单颗粒开始脱落,并随流体进入井底,孔眼变成一较大且稳定的球形,颗粒在球形孔腔壁附近聚集形成砂拱[9].研究表明,当润湿相浓度小于某个临界值时,砂拱将保持稳定;如果润湿相浓度达到某个临界值时,砂拱将被破坏[10].另外,砂拱的稳定能力与砂拱的尺寸、润湿相大小有关,围绕在孔眼周围的砂粒必须具有一定的润湿相才能形成砂拱,稳定砂拱必须具有一定的外界应力和自身的凝聚力.润湿相浓度与砂拱稳定性的关系如下:①单相浓度的砂粒构成不了稳定的砂拱;②强烈的引力使孔眼增大;③两相环境下的砂拱稳定性好,在实验条件下:S w大于3%形成稳定的砂拱(S w为润湿相饱和度);S w小于20%有出砂的迹象;当S w大于20%而小于32%时,连续出砂;当S w大于32%有大量流砂产生;④在两相区环境下,仅润湿相携带砂粒;⑤在润湿相饱和度较小的环境下,液流速增加,砂拱尺寸也随之增加,随流速的降低砂拱保持稳定;⑥润湿相浓度超过某一临界值时,砂拱将发生坍塌破坏.4 总结(1) 油层出砂是多种因素综合作用的结果.(2) 油层出砂通常是因井孔附近地带的岩层结构破坏引起的.笔者认为,油层出砂的2大主控因素是地层压力和多相流体的作用.(3) 从力学角度分析,油层出砂机理可分为剪切破坏机理和拉伸破坏机理.参考文献[1] 何生厚,张琪.油气井防砂理论及其应用[M].北京:中国石化出版社,2003,4-5.[2] 孙焕泉,曲岩涛,房会春,等.胜利油区砂岩储集层敏感性特征研究[J].石油勘探与开发,2000,27(5):72-75.[3] 王凤清,秦积舜.疏松砂岩油层出砂机理室内研究[J].石油钻采工艺,1999,21(4):66-67.[4] 汪伟英,王尤富,王孝忠,等.流体性质对出砂的影响及控制[J].特种油气藏,2003,10(5):79-80.[5] 朱彩虹,吴建平,衣春霞,等.胜利油田永八块油层出砂机理及预测[J].石油钻探技术,2002,30(2):66-67.[6] 王建,吕成远,李奋,等.预测油层出砂状况室内模拟实验方法的建立与应用[J].西北地质,2000,33(2):10-11.[7] 何生厚,张琪.油气井防砂理论及其应用[M].北京:中国石化出版社,2003,9-10.[8] 沈琛,邓金根.胜利油田弱胶结稠油藏岩石破坏准则及出砂预测[J].断块油气田,2001,8(2):19-22.[9] 李占军,杨芳,等.官195断块出砂机理与防砂技术[J].石油钻采工艺,2002,24(6):64-65.[10] 范兴沃,李相方.国内外出砂机理研究现状综述[J].钻井工艺,2004,27(3):57-59.RESEARCH ON RESERVIOR SAND PRODUCTION MECHANISMXU Shou-yu,WANG Ning(China University of Petroleum, College of Geo-Resources and Information, Dongying ,Shandong,257061 China) Abstract: Sand production is an important factor affecting productivity of reservoir exploitation. Understanding the mechanism of sand production is meaningful to sand control effectively and choose the rational methods. Through summarizing many examples and literature both home and abroad, the two factors of sand production are geo-factor and engineering factor, further more, in the view of mechanics, the factors can be included shear damage and tension damage. This research has important meaning to further studies on sand production mechanics and improving the craft measure of sand prevention.Key word:Sand production; mechanism; sandstone; reservoir; review。

孤岛油田出砂机理及防砂方法研究

孤岛油田出砂机理及防砂方法研究油井出砂是石油开采过程中遇到的重要难题之一,特别是在石油开采后期,含水量增加,地层流体更容易携带地层砂进入井筒,出砂程度加剧。

油井出砂不仅会导致油气田不能有效开发,采收率降低,而且还会导致井下、地面设备的严重磨损,缩短设备使用寿命,严重时会导致套管损坏,油井报废等,国内外科技工作者对此引起了高度的重视,每年花费大量的人力物力进行研究和治理。

本文综述了国内外油气田防砂方法研究,分析了机械防砂方法、化学防砂方法、复合防砂等多种防砂方法,由防砂的微观机理特征及出砂的根本影响因数上,分析并具例举多种防砂工艺；及其适用的具体底层特征及其适用的范围。

确定孤岛油田渤76采用砾石防砂最为有效防砂手段。

孤岛油田渤76砂层组属河流相正韵律沉积,孔隙度高,渗透性好,胶结疏松,储层非均质性强,内部夹层发育,岩性以细砂岩为主,胶结类型为孔隙接触式。

主要开发层系是Ng1+2-4砂层组,平均孔隙度34.7%,原始含油饱和度58.9%,原始油藏温度为70℃,平均空气渗透率1674×10-3um2,地面原油密度0.970～0.990g/cm3,平均为0.984g/cm3,地面原油粘度3950～7648mPa·s,Ngl+2层系原油粘度平均为4150mPa·s,Ng4层系原油粘度平均为5100mPa·s,目的层埋深1160-1300m左右,油水界面为1290m(去补心),为一具有边底水的构造～岩性稠油油藏。

考虑到孤岛油田渤76砂层组的实际情况,为了提高其开发效果选择适合的防砂方法,在室内实验模拟研究中选择合适粒径砾石。

所以采用分级充填实验、预充填双层绕丝滤砂实验、粘土和砾石的混合实验、粘土对充填层影响的实验研究、地层砂充填实验。

通过分级充填实验可知在相同驱替速度下,砾石层渗透率随砾石粒径的增大而增大,说明大粒径的砾石具有好的渗流能力；通过预充填双层绕丝滤砂实验知道相同粒径陶粒的预充填层,绕丝参数越大,砾石层渗透率保持率越小；表明砾石层挡砂能力随绕丝参数的增大而下降；通过粘土和砾石的混合实验和粘土对充填层影响的实验研究可知随粘土矿物的增加,砾石层渗透率急剧下降,当粘土矿物含量达20%时,砾石层渗透率只有无粘土时的渗透率的千分之几；通过地层砂充填实验可知在同一注入速度下,地层砂运移对砾石层和砾石层附近砂样的损害程度随注入时间的增大而增大。

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨

油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指在油田开采过程中，随着产量的增加，地层中的砂颗粒被携带到井中，形成砂堵或砂淤，导致井下设备受损，产量下降，甚至影响整个油田的运营。

油井出砂是一个常见的问题，它不仅会增加油井的维护成本，还会影响到油田的正常生产。

对油井出砂的原因进行分析，并采取相应的防砂技术对策，对于保障油田的正常生产和油井设备的运行安全具有重要意义。

一、油井出砂的原因分析1. 地层条件地层条件是导致油井出砂的主要因素之一。

在砂质含量较高的地层中，随着油井的开采，地层中的砂颗粒会随着原油一起流入井内，形成砂堵或砂淤，从而导致油井出砂。

在高压、高产量的情况下，地层中的砂颗粒被挤压向油井，也会加剧油井出砂的程度。

3. 油藏属性油藏属性的不同也会对油井出砂产生影响。

含砂量大、颗粒粗大的油藏，其出砂的程度会更加严重。

一些含有天然气的油藏在开采过程中，由于气体的排出使得地层中的砂颗粒发生移动，也会导致油井出砂。

4. 操作不当油井的操作不当也是导致油井出砂的重要因素之一。

采油采气过程中的过快或过慢，注采比失调，地层的压力过大或过小，都会引起砂颗粒流入井内，导致油井出砂。

二、防砂技术对策探讨1. 完善地层评价在油井的开发过程中，对地层的评价和分析非常重要。

通过对地层的含砂量、砂颗粒粒度、孔隙度等参数的详细分析，可以有针对性地对不同地层进行相应的处理，从而减少油井出砂的风险。

2. 合理降低油井产量在高产量的油井中，特别是在高产量和高含砂量的油藏中，可以通过合理调整油井的产量，减少地层中的砂颗粒流入井内的风险，从而降低油井出砂的程度。

3. 增加防砂设备在油井的设计和建设过程中，可以增加相应的防砂设备，如筛管、砂控剂等，对地层中的砂颗粒进行有效的过滤和控制，从而减少油井出砂的风险。

4. 定期清洗油井定期对油井进行清洗，清除地层中堵塞的砂颗粒，可以减少油井出砂的问题，保障油井的正常生产。

5. 完善运维管理油井的运维管理对于减少油井出砂也起着重要作用。