油田开发防砂工艺分析

[摘 要]疏松砂岩油藏开采过程中存在的主要问题是油井易出砂，油井持续出砂最终会导致油井停产甚至报废，影响油井的正常生产，因此出砂的油井必须采取防砂措施。因油层出砂严重，油井必须进行先期防砂才能投产，自开发以来先后采用过绕丝管管内砾石充填防砂、涂料砂防砂和复合防砂工艺，取得了一定效果。但随着油田开发的深入，地层出砂情况越来越复杂。

[关键词]出砂严重 先期防砂

中图分类号：TG231.7 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）42-0036-01

一、油藏基本概况

林樊家油田构造位于济阳坳陷东营凹陷与惠民凹陷之间的林樊家凸起东斜偏南，东部以尚店油田沙一段地层超覆线为界，北部和西部过渡在林樊家构造上，是一个上第三系馆陶组的大型披覆构造。

本区自1957年开始进行地球物理勘探，1986年投入开发，共分5个开发单元：林东主体、林中9块、林中3块、林17块和林南1块。主力油层为Ng组，油层埋深1050m，含油面积32.0km2，探明石油地质储量3302×104t，动用地质储量2581×104t。

1、油藏地质特征

（1）、构造特征

林樊家油田构造简单，馆陶组底面为微弱北东倾的单斜构造，构造幅度小，块内无明显断层。主力油层在林樊家油区大面积分布，主要受不整合面和岩性控制，为岩性地层油藏。由于油源主要来自利津洼陷，到林樊家构造油源已相对不足，馆陶组其它油层平面上呈透镜状分布。

（2）、储层特征

馆陶组油层具有厚度薄、埋藏浅、含油井段集中的特点，纵向上可分为4个砂层组，其中1-2砂层组无油层，仅少数井见气层，3砂层组主要在林东分布，分3个小层，仅2-3小层含油；4砂层组为主要含油层段，共分7个小层，其中1、4小层无油，2-3小层为零星分布的稠油，5小层个别井点有油层，6、7小层广泛分布，其中Ng46主要分布在林东，Ng47主要分布在林中9块。

（3）、油藏物性较好，但易出砂

林樊家油田油层埋藏深度均小于1050m，压实程度差，油层物性较好。据取芯分析资料，孔隙度平均30.1%，渗透率平均387.4-3um2。储层岩石的胶结物成份主要为泥质和灰质，泥质含量7.3%，灰质含量4.6%。胶结类型以孔-接式和接-孔式胶结为主，胶结疏松，出砂严重。

（4）、原油物性

50℃时地面脱气原油密度（0.9268～1.0261）g/cm3，平均0.9343，地面脱气原油粘度（111～5224）mPa・s，平均329.1mPa・s，属常规稠油油藏。

（5）、温度及压力系统

油层中部温度48-55℃，地温梯度3.12℃/100m；原始地层压力10.2MPa，压力梯度0.995 MPa/100m，属常温常压系统。饱和压力5.7 MPa，地饱压差4.5Mpa。

2、生产现状

至2005年底，累积产油158.8175×104t，综合含水58.4%，采出程度6.2%，采油速度0.28%，地层压力7.93Mpa，比原始压力下降2.27Mpa。

二、防砂现状

林樊家地区因油层出砂严重，油井必须进行先期防砂才能投产，自开发以来先后采用过绕丝管管内砾石充填防砂、涂料砂防砂和复合防砂工艺，取得了一定效果。但由于储层岩性主要为细-粉细砂岩，颗粒直径最小只有0.05mm，防砂困难，防砂后渗流阻力增大，油层供液能力下降。

1、出砂原因分析

造成油井出砂的因素分析有以下几点：

（1）、储层的胶结状态

林樊家油田储层的胶结物以泥质为主，胶结类型以孔隙胶结为主，胶结物含量较少，胶结疏松，尤其在油层含水后，部分胶结物质被溶解，降低了岩石胶结强度，导致储层易出砂

（2）、应力状态的变化

储层垂向应力的大小取决于油层埋藏深度和上覆岩石的密度。钻井前砂岩油层处于应力平衡状态，但随着油田开发的延续，油层压力自然下降，储层砂岩体承载的负荷逐渐增加，砂粒间的应力平衡破坏，增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用，扰乱了颗粒间的胶结，也易导致地层出砂。

2、防砂机理

（1）、绕丝筛管砾石充填防砂

采用下入防砂管柱（如割缝衬管、绕丝筛管、胶结成型的滤砂管、双层或多层筛管等）后再进行充填，充填材料最常用的是砾石，还可用果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等，有效地把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构。该方法对地层的适应能力强，无论产层厚薄、渗透率高低，夹层多少都能有效地实施；在老井作业中，还可起到恢复地层应力的作用，从而延长生产周期，使出砂井能得到充分的利用。

（2）、涂料砂防砂

将涂料砂通过管柱泵送到产层，并挤入套管以外的空穴中，形成密实充填，使地层恢复或部分恢复原始应力。待这些充填材料凝固，形成具有一定强度的挡砂屏障后，再把井筒中多余的充填物钻铣掉，使油井具备开井生产条件。涂料砂防砂适用于渗透率相对均匀的油层段，在粉细砂岩地层中的防砂效果优于机械防砂。

（3）、复合防砂

高压予充填石英砂挤实地层大孔洞，在近井地带形成滤砂高渗透区域，提高挡砂强度和近井地带的泄油能力，减小管内充填砾石层，降低井筒流阻，涂料砂在近井地带固结为新骨架，形成新的耐冲刷、高强度的相对稳定的挡砂屏障，起防砂和保护管内砾石层的双重作用，再下入金属绕丝筛管或激光割缝管、金属棉滤砂管砾石充填，形成第三道滤砂层。复合防砂通过对地层进行高压充填石英砂，有效阻止部分地层砂向近井地带运移，提高近井地带的渗流能力，起到改造地层的作用。

3、开发中暴露出的问题

由于地层状况的不断变化，各种防砂工艺的缺点也逐渐暴露出来，主要表现在三个方面：

（1）、绕丝管防砂有效率下降

在林樊家油田开发初期，防砂工艺单一，油井都采用绕丝筛管管内砾石充填工艺防砂投产，取得了良好的防砂效果。但随着油田开发时间的延长，地层亏空加大，出砂程度加剧，防砂难度增加，绕丝管防砂有效率下降，2000-2004年绕丝管防砂71井次，有效率74.6%。单一绕丝筛管防砂工艺难以适应不同井况油井防砂的需要。

（2）、涂料砂防砂有效期短

为便于油井后期措施的实施，从1999年开始在林樊家油田进行常温涂料砂防砂试验，由于常温涂料砂最佳的固结温度要求在60℃以上，而林樊家油田地层温度在50℃左右，造成常温涂料砂固结不好。同时受施工参数及部分油井层数较多的影响，涂料砂在各层段不能均匀分布，难以形成坚固的人工井壁，导致防砂有效期较短。1999-2001年在林樊家油田采用常温涂料砂防砂24井次，平均有效率68%，有效期平均为6个月。

（3）、地层细粉砂易堵塞充填层及绕丝管

复合防砂施工时，在涂料砂充填过程中，在高压下破碎的颗粒与部分地层砂胶结并与充填砂交混，形成混砂带，如果混砂带距套管较近，会产生地层堵塞；同时油井长期生产，外来颗粒及地层微粒运移也会产生堵塞。高压充填改造后，初期会取得一定效果，但随着生产时间的延长，堵塞颗粒不能排出地层，导致油井产量下降。同时由于储层岩性主要为细-粉细砂岩，施工时部分地层细粉砂回吐，堵塞防砂管柱的缝隙或孔隙，防砂后油流阻力增大，造成油层供液能力下降。

参考文献

[1] 张琪，采油工程原理，山东：石油大学出版社，2001.4.

[2] 万仁溥等，采油技术手册，第八分册，北京：石油工业出版社，1991.