油田综合防砂技术探讨

摘要：分析了油层出砂的原因，并采取有效防砂措施。通过对从钻井、完井、改造、开采中采油工艺、先进的采油设备等各方面技术的综合应用，以及各种方法的有机结合，按照油田不同地质条件的要求，采取综合防砂技术，可为油田高效稳产提供了有利的技术支撑和保障。

关键词：出砂；原因；防砂方法

中图分类号：TE144文献标识码： A 文章编号：

由于油层胶结疏松和开发中导致出砂因素的共同作用，并随着油田开发时间的延长，出砂油井比例呈上升趋势。油层出砂导致油井免修期缩短、深井泵报废数上升，直接影响油井正常生产。

1油田油层出砂的原因

出砂总体上概括为与油层岩石的胶结强度以及开采条件有关。

1.1 出砂与油层胶结强度有关

油层胶结强度与胶结物种类、数量、胶结方式有关，一般泥质胶结﹤碳酸盐胶结﹤硅质胶结；而同一种胶结物，数量多则胶结强度大；胶结方式一般基质式胶结﹥孔隙式胶结﹥接触式胶结。某油田储层属于泥质胶结，胶结方式为接触式-孔隙式胶结，另外某油田储层由于成岩程度差，砂岩强度低。上述油层天然条件决定了具有易出砂特点。

1.2 出砂与开采条件有关

（1）与油井工作制度不合理有关。在油井生产过程中，由于流体渗流而产生的对近井地带油层岩石的冲刷力和对颗粒的拖曳力是疏松油层出砂的重要原因。在其它条件相同情况下，生产压差越大，流体的渗流速度越快，则流体对井筒附近岩石的冲刷力就越大。另外，油水井工作制度的变化，突然出现的大压差，井壁的压力梯度变大，使油层岩石受力状况发生变化，也容易引起油层出砂。某油田部分井出砂就是由于生产压差过大，油井工作制度不合理造成的。另外油田采取整体加密调整，由于井距的缩小，提液速度增大，油层流体的渗流速度变大，也是导致出砂的主要因素。

（2）与油层水洗程度提高、产水量增加有关。油层水洗程度提高，胶结物被水化、冲走，使岩石强度降低，增加了地应力对颗粒挤压，扰乱颗粒间胶结，引起出砂加剧。

（3）与采取不适当的措施有关。油田在开采过程中，先后采取了水力振动、正水击、酸化、压裂等措施，这些措施不可避免的破坏井筒附近储层岩石结构，弱化了储层的胶结强度，造成近井地带油层出砂。

2综合防砂技术

防砂工作伴随着某油田开发的全过程，在长期的治砂、防砂过程中，油田逐步形成了一套独具特色的综合防砂技术。在钻井工程、完井工程、油藏工程、采油工程等多方面、多角度的采取了一条龙综合防、治砂技术，如今已形成了一套以机械防砂、化学防砂为主，以螺杆泵防、采砂为附的综合防砂配套技术。

2.1 钻井过程中防止对油层损害技术

钻井过程中，在保持井壁稳定、安全的前提下，采取衡钻井技术，并优化钻井液配方，加快钻井速度，搞好泥浆净化，缩短钻井周期，减少对油层侵泡时间。上述措施目的是最大限度减小钻井液对油层伤害。

2.2 保护油层的完井技术

（1）优化油层套管设计，防止由于出砂导致的套变。

（2）加深完井沉砂口袋，便于满足生产需要，延长冲砂周期。

（3）优化射孔工艺参数，采取变密度射孔技术，射孔弹采用YD-89，相位角90。,布孔方式是螺旋布孔。对高渗区、层，易出砂井采取10发/m；而中低渗区、层，出砂轻的井采取13发/m。这样既能满足对产能的需要，又达到减少出砂目的。

（4）射孔后的负压采油技术。射孔后采用地面活动式捞油车进行负压抽汲，最大限度排除钻井、射孔液对对储层的污染，提高井底附近的渗流性质及产能。

2.3油层改造中的防砂技术

某油田单井产能低，为了实现压裂增产和做好防砂的双重目的，在压裂中形成了独特的压裂方式，即多种防砂压裂工艺。

（1）核桃壳防砂。利用颗粒的抗压强度和独特的可压缩性，压裂时在支撑剂后尾追定量核桃壳，在压力作用下起到互相咬合作用，形成一道人为的防砂墙，并具一定渗透率，可阻挡压裂砂流入井内，此方法工艺简单，易于施工。

（2）加树脂砂压裂。在支撑剂表面涂上一层树脂，在挤入支撑剂后尾追至裂缝内，用调节剂使砂子胶结在一起，形成一个整体的砂子隔离带，从而防止压裂砂进入井内。

（3）抑砂剂防砂压裂。压裂后将抑砂剂挤入出砂层段，将松散的压裂砂和胶结不牢的地层砂重新胶结起来，抑制砂子流动。该工艺简单、成本低。但要损失一定渗透率，对防压裂砂返吐效果突出。

2.4采油工艺上的防砂技术

在充分研究各开发阶段合理生产压差的基础上，工艺上采取以下防砂方法。

（1）负压捞砂技术。对于出砂严重井，产层砂存积于井底的沉砂口袋，当砂子数量多至影响生产时，采用可旋转式活动捞砂工具进行捞砂。该方法适用于地层压力低的油井，因常规水力冲砂很难建立起循环，冲砂液携砂漏入地层，既造成油层水侵，又造成孔隙堵塞。采用该技术可以减少常规水力冲砂对油层产生的损害及二次污染。

（2）多种防砂管柱技术。虽然捞砂可以解决井底沉砂，但生产时油层还会不断出砂。为预防砂子进入泵和生产管柱，采取了独特的防砂管柱。针对管外砂，依据油井出砂轻重、出砂井砂径大小分别采取泵下接金属绕丝防砂管、丢手防砂管、金属绕丝填砂防砂管，使管外砂在防砂管柱外实现砂、液分离，分离出的砂沉积于沉砂管柱和沉砂口袋中。该技术对出砂粒径较大或出压裂砂井效果很明显。针对管内砂设计了泵上防砂管，使管内砂存入上防砂管中。另外还研制了泵上防砂凡尔，使管内砂不能落入泵内。针对不同井把这些防砂管柱有机的组合，在正常抽汲过程中减少油层砂进入泵筒机会，使泵筒始终处在清洁的环境下，从而延长泵使用周期。

（3）抽油泵柱塞补偿技术。为了减少泵因砂磨损而引起的漏失，在抽油泵原来柱塞基础上，通过改进和优选材料在柱塞底部增加了差压式补偿器。该技术不需增加任何设备，靠井内压力使补偿器膨胀，在一定范围内保持柱塞外径不变，减少漏失量，起到延长检泵周期作用。

（4）螺杆泵防砂技术。螺杆泵防砂主要由其结构决定。由于螺杆泵的转子和定子是软接触，具有一定嵌砂能力，而抽油泵柱塞与泵筒是硬接触，两者相比，螺杆泵具有较强的耐砂能力，所以在相同条件下，螺杆泵不易砂卡。根据地层供液能力的强弱、油井出砂轻重、螺杆泵排量不同，确定下泵参数、合理的杆管组合和锚定装置。在应用过程中，考虑单一工艺不能满足防砂要求，又采取了相应的配套工艺。如螺杆泵与化学处理工艺结合，对近井地带堵塞的进行化学解堵；对出砂严重的井，先采取化学防砂预处理。对一般出砂井采取泵下接滤砂管或绕丝管防砂工艺；对出砂严重的井，先采取化学防砂措施；对高压出砂井，采取螺杆泵与滤砂管及防顶封隔器配套工艺技术，以解决高低压层的压差问题。另外螺杆泵排量、压力平稳，油流扰动小，有利于保持地层能量和保护油层；螺杆泵排量可以调节，便于控制压差和保证产量。不足是选井受油井供液能力限制。

（5）化学防砂技术。应用化学防砂方法，主要有有机硅防砂、酚醛树脂防砂、改性尿防砂等，其中改性尿防砂技术效果良好。针对受砂影响无法生产井及经常砂卡井，采用改性尿防砂技术。其防砂机理：用水泥车将现场配置好的防砂剂挤入目的层，在固化剂、胶联剂和偶联剂的作用下，线形氨基树脂形成立体网状结构，将松散的砂粒与岩层固结起来，形成具有较高强度的牢固砂层，在增孔剂的作用下固结起来的砂层将保持良好的渗透性，实现防砂不减产。施工时关键是控制好排量以及后置液用量。对出砂严重井采取改性氨基树脂化学防砂效果明显，有效率达到100%。化学防砂的效果是防砂剂受生产厂家供货影响；同时对于多轮次重复施工井，其有效期均有不同程度的降低；另外对近井地带亏空、已坍塌井效果不好，并且随着出砂粒径的缩小其作用也呈减低趋势。

3结束语

实践认识到任何单一的防砂技术既有优点同时也存在不足，并且各种防砂技术也都有特定的应用条件和适应性，加之油井地质、开采条件的差异和油井出砂的随机性，通过一种防砂技术取得好的效果是不可能的。只有坚持以“预防为主，防治为附”的原则，针对不同情况，探讨“防、采砂结合”等综合各项防砂技术，才能获得好的效果。

参考文献

[1] 王鸿勋，张琪.采油工艺原理[M].石油工业出版社.1994.