压裂防砂工艺的研究和探讨

郎超

摘 要：随着石油开采的小断深入，油井开采时间增加，套管破坏程度加深，防砂难度增大，防砂效果变差。本文在分析压裂防砂工艺的原理基础上分析其应用效果，指出了目前存在的问题及发展方向。

关键词：压裂防砂;工艺原理;应用

1 引言

油气井的出砂一自困扰着广大石油工作者，大量出砂要求企业派遣专业人员和机械设备开展防砂工作，浪费大量的人力、物力、财力。随着生产设备的破坏、地层渗透率下降、储层骨架破坏程度的增加、地层亏空严重，致使防砂难度逐渐增加，小仅造成采油率的下降，还增加经济投入，小利于企业的可持续发展。常规的防砂方法无法根除油气井出砂问题，尤其是油藏出细粉砂井等出砂问题难以解决，导致部分油井因出砂问题而长期停比开采。随着科学技术的发展，出现了越来越多的防砂技术工艺，压裂防砂工艺就是一种新的兼顾增产与防砂效果的新技术，在抑制地层出砂、提高产能方而有重要作用。

2 压裂防砂工艺技术分析

压裂防砂就是在压裂石英砂颗粒表而涂抹一层树脂涂层，通过压裂泵车产生的高压对油层进行压裂造缝，提高导流能力，在裂缝和亏空井段中挤入小同粒径和类型的树脂砂作为支撑剂，其进入裂缝后，在温度的作用下，树脂层首先被软化，然后又在固化剂的作用下发生聚介反应而固化，使得砂粒因树脂的聚介反应而固结在一起，有效防比出砂巨。

2.1 工藝原理

地层出砂的岩石破坏机理与拉伸破坏、剪切破坏、粘结破坏和孔隙坍塌有关。F. Sanfi帅po等通过岩心实验分析地层出砂的扫L理，结果表明：地层出砂的首要原因是剪切破坏，造成地层岩石的输送，流体的拖曳作用促使岩石颗粒从岩石表而滚落下来。而压裂防砂技术在地层中造缝，使原先的流体径向流变成双线性流。流体属于径向流状态时，原油以辐射状从远处渗流到井底，导致井底地带的压力变化大，井壁在压降的作用下形成一个陡峭的漏斗一，越靠近井壁，压力梯度越大，而这一压力分布状况使得供给边缘和井底之间的压差绝大部分消耗在井底附近区域，而该区域又正好是钻井应力集中区域，非常容易出现结构破坏，进而导致出砂问题。流体变成双线性流状态时，井底附近的压差变化小，压力梯度小，作用在地层砂上的应力也小，而且原油的泄流区域延伸到地层深部，流压提高，减小其渗流阻力。而较大而积裂缝的产生增加原油的渗流而积，一定程度上分流流体，降低其流速，降低流体对地层颗粒冲蚀携带作用，稳定地层砂。另外，压裂支撑带则对地层砂起到桥堵作用，选择介适粒径的压裂砂、涂料砂、石英砂等充填裂缝，起到良好的防砂效果。

2.2 压裂防砂工艺技术优点

压裂工艺作为一项常规增产措施，在低渗透油田开采中广泛应用，将压裂技术与防砂技术结介起来，达到抑制出砂、提高产能的效果，与常规防砂工艺相比，压裂防砂工艺具有以下优势：实现防砂与增产的协调统一，且防砂效果好;能有效提高裂缝的导流能力。

3 压裂防砂技术存在的问题

压裂充填技术目前存在的局限性和尚未解决的问题主要体现在以下4个方面。

第一，疏松砂岩油藏压裂防砂技术应用越来越广，但对疏松砂岩油藏压裂造缝机理认识还相当模糊。而且，裂缝形态控制技术也是现场施工中的关键和难题，这些问题的存在很大程度上影响了压裂防砂技术应用的规模及效果。

第二，目前压裂充填理论主要适合于裂缝局限在产层内二维扩展的特殊情况，针对裂缝在纵向上超出产层的三维扩展情况，脱砂带的分布及其物理指标尚无明确要求。如果只是在裂缝前端脱砂而不是在裂缝周边封闭性脱砂，就无法控制裂缝的正常扩展，达不到压裂充填的目的。

第三，压裂充填时的裂缝扩展模型已有文献研究，但至今仍很难精确描述，其计算偏差很大。中外提出了许多硬岩层裂缝三维延伸的数学模型都能近似反映硬岩层裂缝延伸的实际，但对于软地层裂缝扩展物理过程没有尝试进行描述，压裂充填时的裂缝形态及参数仍沿用低渗透油藏的压裂理论模型，仅在其基础上作了一些修正。现场应用证明该理论与实际有较大差距。

第四，压裂充填对压裂液和支撑剂的要求较高，但压裂液和支撑剂在理论上的定量和定性问题上尚是空白。压裂液在中高渗透层的滤失和伤害机理有别于低渗透层的压裂，但并没有采用不同的压裂液滤失模型描述其向地层的滤失行为，导致压裂充填优化设计参数不准确，影响了压裂充填防砂的效果。

4 结束语

随着科学技术的小断发展，压裂防砂技术逐渐趋于完善，其应用范围越来越广泛，得到了广大油田企业的青睐。采用压裂防砂工艺技术，能有效解决地层出砂问题，对地层进行压裂改造，解决近井地带的污染问题，控制井底微粒的迁移。山于压裂防砂技术是一项技术含量高，兼顾增产与抑制出砂的新技术，实践经验表明其具有良好的效果，可大范围推广应用，从而为油田企业原油增产提供技术支撑。

参考文献：

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