浅谈油井出砂原因及防范治理措施

杨丽　裴鹏飞　庞珂寅

摘 要：现阶段我国对石油量的需求在不断提升，解决油井出砂问题已成为我国石油业的主要研究方向之一。本文简述了油井出砂原因及防范治理措施，主要内容包括地质因素、开采方式因素、机械防砂、化学防砂等，旨在为专业人士提供相关理论支持。

关键词：油井;出砂原因;防砂措施

1 油井出砂的危害

在实际开采石油期间，出现出砂现象的原因多是由于储蓄石油的底层的土质强度过低，或是相关工作人员开采石油的方案以及操作步骤出现问题对岩体结构造成破坏，导致在开采工作进行期间，岩石跟随原油进入机械设备，使设备内部出现固态物质，造成设备故障影响原油的质量。另外，该土层的岩石结构发生变化，对整个开采区域的地下结构造成极大的影响，严重情况下，会使油井坍塌，发生工程事故。与此同时，油井出砂影响到该油井的原油产量，长期出现出砂的情况，且不及时采取有效的解决措施，会导致原油停产。

与此同时，经过长时间的开采，该地区的石油量会有所下降，造成地下能源层降低，导致该片区域的基层厚度减小，进而引发油井出砂的现象，在此种情况下，便难以保持开采原油工作的稳定程度。另外，进行石油开采的企业大多使用抽油泵的形式进行开采，而该种方式，无法在油井出现出砂的现象时，满足砂井升举的需求。因此，对于油井出砂的问题，应根据现场情况，仔细分析，及时制定有效的解决方案，以提升石油开采的品质。

2 油井出砂原因分析

油井出砂主要是因为地层中砂粒等杂质在油井抽取石油过程中内外生产压差较大，在砂粒随着生产步骤逐渐流向井底的过程中，一部分砂粒被原油液体携带至井口，另一小部分因密度差异而沉积油井底，长久循环而形成的大量积砂。油井出砂问题有多方面原因，其主要原因为地质因素和开采方式因素。

2.1 地质因素

自然地质问题容易导致油井出砂情况的发生，自然形成的油田地层中，地层岩石胶装结合物强度较低，开采过程中经过油田冲刷容易堆积成积砂层，发生出砂情况。在油田正常生产过程中，开采原油中后期会使用注水开采方式收集原油，由于注水开发技术的长久应用，会导致在排水同时携带部分砂石状颗粒物，容易引起出砂。而油井开采区内外开采压力差较小时，压力冲击依旧存在，也会引起岩石层胶状物质被携带或沉入井底，导致油井出砂。

岩石层的结构是造成油井出砂的关键因素。在开采石油期间，工作人员将地下的原油抽出，使地下土层受到的压力逐渐增大，以造成岩石结构发生改变，严重的情况下，会造成岩石的大面积脱落，出现油井出砂的情况。另外，岩层的应力分布也是导致油井出砂的因素。经过一段时间地开采工作，使油井的深度逐渐增加，而相应的开采压力也在提高，当达到某一点时，会破坏土层的平衡状态，导致结构紊乱，引起出砂现象。

2.2 开采方式因素

在开采石油的过程中，外力引起油井出砂的问题也较为关键。随着开采深度的逐渐增加、设备提取石油流动速度的逐渐加快、所需石油量的逐渐增多，开采过程所需的石油压力不断加大，这样的开采方式容易破坏地底开采区石油层内部结构，严重时会引起石油层岩皮脱落、岩质疏松，从而产生大量油砂。此外，在开采过程中，采油人员的操作不规范、不合理也会导致油井出砂情况的发生，例如，部分采油企业在开采石油原油过程中，过分追求石油开采速度，忽略石油开采层的长久使用性，随意更改开采速率，操作诸多不合常理、不规范的方式都会逐渐导致油田出砂情况的严重发生，影响油井采油的正常进行[1]。

3 油井出砂防范治理措施

3.1 机械防砂

机械化防砂工艺技术主要是指利用井下机械化防砂工具，达到相应防砂效果。机械化防砂技术工艺适用于多种类型油井，防砂效果显著、适应性强，主要应用方式是将机械化防砂工具下入油井内，利用机械工具直接阻止石油携带砂石进入抽油管内，从而达到防砂、除砂的效果。在實际应用中通常使用的机械化防砂工艺包括砾石充填防砂、焦化防砂等。砾石充填防砂主要对于稀油井及注水井的防砂效果较为适用，砾石防砂主要是筛选适合油井的砾石，应用砾石的热稳定性能高，在高温高压环境中不易改变其结构性质的特性，从而达到拦截砂石、防止砂石流出的效果。焦化防砂，利用机械化工具向岩层内注入热空气，使石油在温度较高的情况下将岩层砂石凝固，从而达到机械化防砂的效果。

3.2 化学防砂

化学防砂技术方法主要指的是应用一种或多种化学药剂填充进石油开采区，例如砂石凝固剂，将砂石凝固剂注入开采石油层，化学药剂特性会使石油中携带的砂石颗粒吸引聚集，在油层内形成较大块状的砂石物杂质，通常这些形成的较大块状砂石物能够与石油层岩石结合，在石油开采过程中，较大块状的砂石物无法通过石油管被携带出来，这样使用化学技术操作达到防砂的目的的同时，还能够增加地底岩层堆积物，充填岩层内部空间。

在油井防砂操作中采用过滤试剂的方法也是常用的一种化学技术。将过滤剂均匀涂抹在石油层的岩层内壁，在开采石油输送过程中，过滤剂效果会将石油流动过程中携带的砂石吸附，方便除去原油中的砂石物质，从而达到除砂、防砂的效果。此外，利用树脂固砂防砂及高温化学药剂固砂等方法也能够达到化学防砂的效果。树脂固砂技术主要是将树脂少量注入石油中，使树脂与砂石胶状结合，从而达到防砂的效果。

以上化学防砂方法在实际应用中比较常用，通常在采取油井防砂过程中只采用其中一种防砂措施，效果比较不明显，可以适当采取多种化学防砂措施或与机械防砂、物理防砂等措施相结合的办法实际应用。针对不同的地质、油质条件选择使用，都能较好的起到防砂、除砂效果[2]。

3.3 物理防砂

物理防砂工艺主要是在开采石油抽油管内增加机械部件，在抽油过程中直接对抽油管道采取防砂的一种操作工艺。常用的物理防砂工艺为油砂分离器法防砂及金属纤维防砂管防砂。油砂分离器表面较光洁，运用网状结构对石油携带砂石物进行过滤，使用此技术不仅能够增加石油渗透率，还能防止抽取石油过程中石油管堵塞的情况发生。金属纤维防砂管的管体主要由钢材材质制成，管体内壁有相应规律，该种材质耐高温、耐高压，经过加工处理后形成的纤维管应用到石油抽取管道中，能很大程度的减少石油携带砂石物通过防砂管，具有良好的除砂、防砂性能。

3.4 携、排砂技术

该种携、排砂技术是针对出砂井，在井内安装相应的井下设备，以延长油井的使用时间。该类防砂方式是通过利用抽油泵以及沉砂器、冲砂器共同作业实现防砂的目的。另外，该种方式还可以通过虹吸管实行沉砂处理，以尽可能并避免出现油泵被卡出的情况。此外，需要工作人员注意的是，该项工序应在抽油泵停工期间进行操作，运用沉砂设备对泵内的砂体起到阻碍的作用，以免上部的砂石对整个泵体造成影响，以降低泵体被卡住的可能性。与此同时，还可以利用排液将上部分的砂石排除泵内。该类管柱沉砂设备是由弹性挡砂器以及外筒和虹吸管组成。将挡砂器放置在外筒的上方，并在管内加入恭喜孔，以共同完成携、排砂的操作，最终达到防砂的目的。

3.5 现代化防砂

应用现代化技术手段进行石油防砂主要在开采井内注入化学试剂，使开采油井层周围形成固定保护，再利用现代化防砂形成双层保护，增加除砂、防砂效果的实际应用。在操作中主要有两种实际应用方法，固定位置法及人工胶结地层法，着两种方法在实际应用中较为适用，固定位置法主要在抽油管周围岩层中注入树脂砂浆、填充组织等原料，使其在短时间内构建相应空间，这种方法能够较好的应用在维护油井工具的操作中，在应用固定位置法防砂技术时需要保证固井工具质量，避免在实际操作过程中发生意外情况[3]。

4 结论

总而言之，避免油井出砂问题的发生是当下石油工业不可忽视的研究重点，在石油开采过程中，及时有效地采取相应防砂治理措施，不仅能解决油井出砂情况的影响，还能有效提高石油的产量。

参考文献：

[1]李帅.锦612块油井出砂综合治理[J].化工管理，2019 （16）：184.

[2]王定祥.油井出砂原因及防砂技术应用[J].化工管理，2019 （02）：200-201.

[3]郭茂野.油井防砂工艺技术研究[J].化工管理，2019 （29）：181-182.