油田开发过程中的油水井防砂技术分析

摘要：油田生产期间，油水井出砂一般是因储油层岩石过于脆弱、开采期间岩石不合理等引发的。由于操作不合理，进而引发储油层区域的岩石结构易受损害，进而导致岩石脱落。脱落后的岩石会随着原油进入采油设备中。由于岩石一般体积大，极易导致设备故障。岩石脱落严重的情况下，还会导致油水井内部的岩石稳定性大打折扣，进而引发油水井坍塌、停产等问题。常见的油水井出砂后果主要包括减产，更严重的情况下油水井会发生停产事故。

关键词：油田开发；油水井；出砂；防砂；技术

1.油水井出砂影响因素分析

1.1地质因素

地质因素，即油田的地质条件，包括油田外部区域的胶结形式、地质年代等信息。一般情况下，油田地质年代过晚情况下，地层内部的胶结矿物的含量将会更少，砂粒之间的胶结能力相对薄弱，此时在油水井生产作业中，出砂问题相对严重。另一方面，油水井出砂问题主要是由于地层胶结作用、颗粒摩擦导致，为此从地层胶结情况出发，可将地层分为三大类：流砂地层、胶结地层、脆性砂地层。第一种地层下，地层内部无胶结能力，地层中的砂石之间没有胶结物，砂石可自主进行流动，在进行这一类地层的处理期间，一般会发生相对严重的出砂问题。此外，钻井工程施工期间还易发生卡钻的情况。部分胶结地层内，胶结物的含量较低，砂石处于胶结形式但是黏结力薄弱，强度低，这类油水井也会发生出砂问题。对于脆性砂地层，胶结物的比例相对较高，砂石内部的胶结作用强大，地层强度比较高，此时油水井作业期间出砂几率会明显下降，一般不会发生出砂问题。

1.2开采因素

该因素主要是指在进行原油开采期间，开采速度、速度变化方面的影响。原油开采作业中，液体的渗流能力必须引起足够重视，这一参数会对地层内部的砂石拖曳力产生影响，进而会对出砂结果产生影响。如果生产条件大体一致，地层内部的生产压差相对较高，则此时地层液体便会存在较高的渗流能力，地层液体将会不可避免地对地层进行冲刷，冲刷力越高导致出砂问题越严重。另一方面，生产作业期间，地层一旦发生出水现象，地层内部的黏土在水作用下便会发生松散问题，进而对砂石内部的胶结作用产生不利影响，砂石之间的胶结作用力下降，颗粒内部的相对位移增加，此时油水井出砂几率将会明显提升。此外，油水井开采速度的快速变化，也会破坏油层，进而增加出砂几率。

1.3人为因素

人为因素作用下，低渗透油田出砂会受到严重影响。对低渗透油田而言，它们自身并未存在产能，这种油田应及时进行压裂改造，这种状况下的油水井方可具有较高的生产能力。在进行油田改造过程中，井壁岩石在外力作用下会发生较为严重的破坏作用，同时压裂作业期间，诸多油水井可能在裂缝并未完全闭合的情况下便进行排液，此时裂缝中的砂石便会随着排液进入井底，导致油水井内部发生较为严重的出砂情况。

2.油水井防砂技术分析

2.1机械防砂技术

一般情况下，油水井防砂工作中较为常见的包括两种形式：①防砂管柱技术，该技术落实中需要考虑在采油泵下端安置防砂设备，如绕丝筛管、多层筛管等，从而降低地层砂的影响，保证砂都隔离在采油泵外部。该技术应用难度小、操作方便，可有效防止中粗砂岩层出砂问题，但是在细砂情况下易发生堵塞，严重时还会导致采油泵的使用寿命、性能等下降。②在第一种技术基础之上进行的改进优化。首先将防砂管柱置于油水井内部，然后进行填充处理，形成一个多级滤砂屏障，从而达到防止出砂的功效。一般填充物为砾石、陶粒等，该项技术应用起来效果良好，在热采井、垂直井、细砂岩层中均有所应用。

2.2化学防砂技术

该项技术的核心是向地层中注入一定比例的化学试剂、化学试剂混合砂浆，从而保证地层强度有所提升，达到固结作用，使得地层密实度增强。这项防砂技术应用期间，主要分为两种方法，包括人工胶结地层法、人工井壁法。前者主要是向地层内部添加树脂等化学试剂，起到防砂功效，固结地层；后者则是在井筒周边区域注入泥砂浆、乳化水泥、灰砂等物质，固结后便会形成渗透性良好、强度较高的井壁，进而起到防砂功效，这一方法不会受外界套管的束缚，同时会在出砂亏空的井中获得良好的防砂效果。化学防砂处理期间，必须确保固井质量较高，满足实际需求。要有效避免套管外串问题，在均匀渗透的薄层地段需采用合适的化学防砂技术。一般化学方法不会在井内留下过多的杂物，同时在异常高压的井层范围内也可应用，但是该方法的缺点是会对地层渗透率产生影响。

2.3复合防砂技术

该技术应用中，有效结合了机械防砂技术、化学防砂技术。首先，应用化学防砂技术，可在油水井地层周边形成人工井壁，该井壁具有较高的渗透效果，然后借助机械防砂技术可形成一个二次阻砂的屏障，进而达到双层保护的功效。上述防砂技术应用中，防砂效果良好，使用时间长，具有较为广泛的适用性，可在复杂化的油水井中有所应用，一般将其称为复合防砂技术。但是复合防砂技术与单一的机械防砂、化学防砂方法相比，具有成本昂贵的不足，工艺相对复杂。因此，一般首选机械、化学防砂方法，防砂效果不满足实际需求的情况下才会建议采用复合防砂技术。

2.4新时期应用广泛的新型防砂技术

（1）压裂充填防砂技术。一般情况下，这一防砂技术主要在高渗透疏松岩层中有所应用，这类油藏一般具有开发时间长的特点，在外界连续冲刷、溶蚀油层胶结的作用下，油层胶结强度必然会逐渐下降。当油藏进入中后期时，从提高油田产量、稳定性出发，必须提高开采速度，此时油层出砂问题将会更加严峻。为了保证油田稳定生产，同时还要从防砂角度出发，必须将压裂、砂石填充防砂方式进行有效结合。具体工作原理为：人工压裂的方法在油层区域形成一个高导流的裂缝，降低流体阻力，增产后可对出砂问题进行有效遏制。裂缝内部进行砾石填充后，也会逐步形成人工井壁，进而便会达到过滤、多级分选的效果。压裂填充防砂技术中，有效兼容了滤砂、挡砂等功能，包括两种工艺方法：随着压裂施工进行的地层尾追涂层砾石、套管砾石填充。

（2）防排技术。治砂技术发展期间，由于国内科学技术水平的提升，业内专家在防砂理念方面也发生了较大的转变。现阶段，油水井防砂工作正朝着防砂、排砂结合的方向发展。出砂井的地层一般包括地层骨架砂、游离砂两大类。其中，游离砂可明显提升油水井产量。近些年来，国内港东油田在稀油油藏排量选取、地层供液匹配的螺杆泵排砂处理中发现，这一类螺杆泵具有较高耐磨性、携砂能力强、运行平稳。同时与其他地层细粉砂油藏相比，也具有较高参考价值。一般化学防砂技术不能进行上述油藏的渗透率控制，而采用机械防砂，可能还会导致管柱发生堵塞问题。

2.5两步法进行防砂

油水井发生防砂问题时，可采取两步法进行防砂处理。首先，要及时在油层上方区域进行封隔器的安装，保证防砂效果，同时，在油水井周边地区还要注入一定量的石英砂，一般选用高密度的石英砂，力求有效提升相关区域的充实度，避免周边地层的砂石进入到油层内部。其次，需在防砂层内部进行绕私筛管的安装，筛管内需要填充陶粒砂。这一方法可有效避免地层内部的砂石发生迁移现象。在采用两步法防砂处理期间，必须合理落实下述三大原则：①在考虑防砂效果基础之上确定最为合理的防砂技术，并及时进行油水井工艺、参数化分析等操作。②防砂施工必须选择最优化的工艺条件，有效避免防砂问题对油水井作业的负面作用。③必须充分考虑经济效益的作用，最大程度提升防砂施工的质量、防砂施工的成功率。

3.结语

油水井出砂防砂技术并非短期工程，必须将其看作一项复杂化、长期性的工作。近年来，国内出砂防砂技术已经取得了良好效果，但是在油田开采期间仍然存在不足之处。为此，必须提高油水井防砂工作的分析，及时进行出砂危险因素的分析，找到油水井出砂的主要机理，结合实际情况制定科学合理的油水井防砂措施，以提高油水井开采质量、开采效率，促进油田企业的长期可持续发展。