曙光油田出砂区块防砂治沙对策研究

【摘要】 出砂是影响油气井生产的一个重要因素，它制约着油气田的开发效果。因此，对出砂油藏开展防砂对策研究具有很重要的现实意义。通过对曙光油田出砂区块出砂机理分析，开展提高固井质量、优化射孔技术、实施防砂措施的研究，探索适合于油藏的防砂技术。现场实施效果表明：有针对性的实施防砂措施能有效解决油层出砂问题。这为同类油藏提供了很好的借鉴作用。

【关键词】出砂 出砂机理 砾石防砂 人工井壁 压裂防砂

曙光油田的部分油藏因埋藏浅、胶结程度差，造成地层出砂，严重制约了油藏的开发效果。虽然早期采取了一些防砂措施，取得了一定的防砂效果，但随着油藏开发的不断深入，这些防砂技术已不能适应油藏开发的需要。本文在分析出砂区域出砂机理和油藏特性的基础上，开展优化固完井技术、砾石填充和人工井壁等多种防砂措施的研究，探讨出砂油藏的有效防砂方法，为高效开发出砂油藏提供科学依据。

1 研究背景

1.1 开发中存在的问题

曙光油田地质条件复杂、油品种类多样。在其开发过程中，部分油藏因地层压实作用弱、胶结程度差、地层疏松，造成油水井出砂。以曙三区为例，受地质构造、沉积相带、油层发育状况等因素影响，油水井普遍有出砂历史，出砂严重井已占总井数的55.8%。其中每产1万方液量累积出砂量大于4方的89口井，所占比例33.3%，出砂量在2.0～4.0方的有60口井，所占比例22.5%，在0.5～2.0方之间的81口井，小于0.5方的37口井。又如杜813兴隆台油藏，几乎所有油井都有出砂历史。目前出砂严重井为168口，已达到油井总井数的68%，个别油井累计出砂量达到8 m³以上。出砂导致套坏关井10口。

1.2 出砂机理分析

针对目前出砂区块开发中存在的矛盾，在精细油藏研究的基础上，通过分析地层砂的粒径、分选等情况，从内在的地层发育状况到外在的开发状况，综合研究了砂岩油藏的出砂机理，出砂主要受两方面因素影响。

1.2.1 地质因素

由于油层埋藏浅，地层压实作用小，胶结比较疏松，断块多，地层应力场分布不均衡，地層中容易产生局部应力过大，破坏岩石的原始结构，使岩石的强度下降或由于胶结物中泥质含量高、水敏性较强均易表现为地层出砂。

1.2.2 开发因素

随着油田开发不断进行，压力自然下降，储层砂体承载砂粒的负荷逐渐增加，致使砂粒间的应力平稳状态被破坏，即地层应力超过砂岩地层强度，导致了岩石颗粒的剥离；而油井放喷、生产时，生产压差的急剧建立，流体流动过程中对砂粒的强拖曳力，以及注水开发中为了保持产量必定要提高采液量，大量注水造成的水敏地层岩石膨胀和泥质胶结物强度下降，松散解体必将导致地层流体的流速增加，加大流体对地层砂的冲拽力将造成砂粒的搬运。在宏观上表现为油井地层出砂，另外原油粘度高，拖曳力大也是导致出砂的重要因素。

2 防砂治沙对策研究及应用效果

2.1 采用新技术固、完井，防止套坏发生

2.1.1 提高套管强度

根据射孔套管的抗挤强度理论，提高其抗挤毁强度减小射孔段套坏的推荐方案是增加壁厚。从套管常规性能指标看，N80、TPl00H、TP120TH套管管体组织均为回火索氏体，管体的拉伸性能、冲击、硬度指标均满足生产要求。从试验模拟结果看，TP120TH外加厚套管的抗挤毁强度不低于130MPa，较TP100H（中177.8mm×9.19mm）套管增加了2倍多，是N80（中177.8mm×8.05mm）套管的近4倍，同时材料具有良好的高温性能，符合目前超稠油防止套坏的要求。

2.1.2 优化射孔方式

为了增大炮眼总的流通面积，减小地层流体在炮眼内外的压降，降低地层流体径向流速，减缓地层出砂。改变先前φ127型射孔枪，DP44RDX-1弹，16孔/m的射孔方式。而采用φ140型射孔枪，DP46RDX-1弹，26孔/米的射孔方式。优化后射孔孔眼截面积增大1.6倍，增大了泄油面积，减缓了径向流速，减少地层出砂。

2.2 开展多种防砂措施，提高油藏开发效果

2.2.1砾石充填防砂？

砾石充填防砂是将高精密滤砂管和充填装置下至油层部位丢手后，通过压裂车组将砾石携带到油层亏空处和滤砂管与套管的环形空间，在砾石的滤砂和滤砂管的挡砂作用下，形成高强度的防砂屏障，阻止地层砂向井筒内运移，从而保证油井的正常生产。

2.2.2 人工井壁防砂

人工井壁采用支撑剂、胶结剂等加工成胶结砂，用携砂液将胶结砂携送到井底，堆积到油层亏空部位及炮眼处，固化后，形成具有很高强度及渗透率的人工井壁。具有以下特点：

（1）耐高温。人工井壁可耐注汽温度350℃，并且长期保持稳定。

（2）抗压强度高。人工井壁的抗压强度可达20 MPa以上。

（3）渗透率高。人工井壁的渗透率可达12μm²以上。

2008年以来，曙光油田共实施人工井壁防砂实施18井次，累计增油0.21万吨。取得了预期的防砂效果。以杜813-44-新82井为例，该井为杜813兴隆台区块的一口井，更新前由于出砂严重，无法正常生产，2006年实施更新，在生产1周期后便实施了人工井壁防砂。措施后，一直生产正常，未发生过砂卡现象，作业探砂面无砂，该井累计正常生产652天，累计增油2865吨。

近几年来，在曙光油田累计实施压裂防砂42井次，主要集中在曙三区，该区块是曙光油田出砂最严重的区块之一，通过实施压裂防砂措施，因出砂导致的检泵作业明显减少，2010年共实施冲检作业60井次，对比2009年同期下降10井次，平均修井周期延长了20天。

3 结论和认识

（1）随着油田开发历程的不断深入，砂岩油藏稳产难度逐渐增强。通过油藏精细研究认清油藏出砂机理，有针对性的开展治砂工作，将有效的提高油藏的开发效果。

（2）通过先期外加厚套管完井，实施大孔径、高孔密防砂射孔技术的实施，能有效地解决疏松砂岩油藏防砂难题。

（3）结合出砂区块的油藏特性，根据各类防砂技术的特点，开展有针对性的防砂工作，能较好的解决油藏出砂问题，提高油藏开发效果。

作者简介

郭锐，男，助理工程师，1984年4月生，2008年毕业于长江大学石油工程专业，现就职于中油辽河油田分公司曙光工程技术处作业一大队。