水期油井出砂原因分析

郭立娜

摘 要：JX45块出砂比较严重，给油田生产带来阻碍，本文点出该块出砂现状和重点分析形成出砂原因的几大重要因素：微粒运移、剪切破坏、、原油粘度、地质构造等地质因素影响，同时也有各种工艺增产措施的影响。

关键词：油井出砂；微粒运移；增产措施

前言

JX45块是一个具有多种油藏类型、多种储层结构、多种油品性质的复杂油田，油层储层岩性主要为灰褐色油斑细砂岩，区块整体胶结程度较差，岩石较疏松，平均孔隙度34.2%，平均渗透率1.412mm2，属高孔高渗型储层。该块目前总井109口，其中主力兴隆台油层98口，开井84口，日产液1545m3，日产油364吨。

从2014年开始，该块投产的新井不断增加，而新井在投产后出现了很多异常问题，其中最突出的就是该块的新井出砂问题。目前JX45块投产的新井中出砂井占78.4%，出砂现象较为严重。随着开采时间的延长该块出砂井地层亏空严重、出砂分选性差异大，部分井出砂强度大而且细粉砂比例高。

1油井出砂现状及机理原因分析

JX45块砂砾岩层中的胶结物以泥质成分为主，属于弱胶结和松散胶结。泥质成分中以高岭石及伊-蒙混层为主，水敏感性强。受水浸泡，易膨胀、分散和运移，造成砂砾岩中的砂粒失去胶结，在流体的携带下进入井筒，形成出砂。当砂砾岩中的含水量达到一定程度时，岩石强度明显降低，对出砂的影响明显增大，因此，砂砾岩胶结的好坏是出砂的直接因素。中高含水开发期由于含水量增大使产层物性发生变化，受水浸泡的影响，胶结物中的粘土矿物水化膨胀和运移，损害胶结物，砂粒失去胶结，仅靠围岩压力和相互磨擦力难以限制其运移。同时孔隙内的渗流速度逐渐增大，对砂粒的拖曳力增加，使砂粒运移明显加快。油层在流体的常年冲蚀下，胶结剥离，部分骨架遭到破坏，而被液流带入井筒，造成出砂。

1.1微粒运移机理

处于多孔介质孔道中的充填砂，当流体的流动速度不断增加时，则砂粒受到的流体冲力会越来越大、当达到某一流速时，水动力与双电层斥力就会克服各种阻力，推动砂粒在孔道中随流体运动，大砂粒会在孔道喉处聚集，降低渗透率、小砂粒则会通过孔喉，进入油井，引起油井出砂。该块油藏主要由砾石、砂粒及杂基和胶结物组成。存在杂基及未胶结的微粒，投产后这部分微粒运移是不可避免的。在油井生产过程中，这些微粒容易被携带出引起早期出砂。

1.2剪切破坏机理

该块油井均以射孔完井为完井方式，射孔使炮孔周围往外的岩石依次可以分为颗粒压碎区、岩石重塑区、塑形受损区及变化较小的未受损区（见下图）。紧靠炮孔周围的岩石在受到剧烈振动被压碎，部分水泥环也受到松动损害。从力学角度分析，这种条件下的力学机理是近井地层岩石所受的剪应力超过了岩石固有的抗剪切强度。

形成剪切破坏的主要因素是油藏压力的衰减或生产压差过大，如果油藏能量得不到及时补充或注水效果差或者生产压差超过岩石的强度，都会造成地层的应力平衡失稳，形成剪切破坏。离井筒或射孔孔眼的距离不同，产生破坏的程度也不同。

储层随着开发进行，地层压力呈逐年下降趋势，而上覆岩石压力不变，导致骨架砂砾间接触应力增大，使砂砾的稳定性变差，容易造成油井出砂。针对这两个区块油井出砂特点以及对油井出砂特点调查，油井出砂符合发生剪切破坏的井几乎没有。因此，地层压力下降对油井出砂和影响有限，不是主要的因素。

（2）生产压差的影响

在开采过程中由于注入水使产层的出液量增加，为了保证产量是必采取提液提排措施，使油井生产压差增大，油层岩石受到的剪切应力也越大，容易导致破碎的骨架砂大量逸出，造成严重出砂。有许多井由于转抽降低了井底流压，生产差压放大，使油井出砂加重。如JX45-16-24转抽前生产压差为0.68Mpa，每年出砂量平均为7.5m，转抽后压差增加到2.61Mpa，转抽后平均每年出砂量增加到13.4m。表明生产压差与出砂速率的关系近似为一条直线，这也充分说明地层对生产压差的敏感程度，岩石胶结程度越差就越敏感。

1.3拉伸破坏机理

产生拉伸破坏的主要因素为生产压差变化及流体的冲刷作用。由于在开采过程中，流体由油藏渗流至井筒，沿程与砂砾产生孔穴壁的拉伸破坏层颗粒产生摩擦，流速越大，摩擦力越大，施加在岩石颗粒表面的拖拽力越大。流体对岩石的拉伸破坏在炮眼周围非常明显。由于过流面积小，流体在炮眼周围形成汇聚流，流速远大于地层内部。

1.4原油粘度的影响

近井地带流体易脱气，粘度增大，对岩石颗粒拖曳力也会增加，砂粒的稳定性越差。随着原油粘度增加，油井年出砂量也随着增加。

1.5见水时间的影响

该块见水时间平均为2年。根据油井见水时间、生产时间及年出砂速率对比，随着油井见水后生产时间的增加，油井年出砂量有所增大。

1.6含水的影响

该块稀油井属注水开发，注水后使得储层含水上升，使地层原始强度降低，即地层的内聚力降低。另外，注水的反复冲刷，加剧地层出砂。

从区块综合含水逐年变化曲线中总结出，在早期开发阶段油层见水较早，且含水率上升较快。

在采油的中后期，大量的注入水浸泡油层，油层含水上升，由于胶结物被水溶解、冲刷，大大降低了地层的强度导致油井出砂。如图和表所示，随着油井含水上升，油井出砂量随之增加。当油井含水小于40%时，油井出砂较缓，出砂轻微；当油井含水在40～70%时，出砂量也明显增加，出砂较重；当含水大于70%时，油井出砂严重，甚至砂埋油层。

1.7地质构造的影响

两个区块均受构造控制的砂砾岩油层，地质构造运动使岩石遭受较大破坏，且钻井作用进一步破坏了井壁附近的原始地应力平衡状态，使地层产生不平衡剪切应力，油藏容易出砂。六中区克下组地应力不平衡状态非常严重，其周围和内部共存在6条小断层。由于断层破坏了地层原始结构，油井出砂情况加重。

1.8增产措施的影响

由于各种入井液的侵入导致井底附近地层渗透率较低，因而对油层采取挤油、压裂等增产措施。虽然能提高地层渗透率，但對油层伤害也较大，导致地层出砂。而且大部分油井经过多次压裂，生产一段时间后，压裂砂反吐，造成油井出砂。如JX45-18-25井投产后，经过4次压裂，挤液4次，每次检泵作业冲砂都冲出大量地层砂和压裂砂，平均每年沉砂量为15.2m/a。从图中可以看出随着挤压次数增加，油井出砂量加大。

2结论

（1）岩石胶结强度高低是砂砾岩油藏出砂的根本原因。

（2）油藏开发初期，以地层因素影响为主；开发到中后期，地层物性已发生很大变化，甚至已受较大破坏，以开发因素的影响为主。

（3）影响油藏出砂因素很多，各因素之间相互作用，共同使油井出砂现象明显。目前两个区块出砂因素主要以含水变化的影响为主，生产压差次之。