防砂工藝現狀研究

【摘要】疏松砂巖油藏開采過程中存在的主要問題是油井易出砂，油井持續出砂最終會導致油井停產甚至報廢，影響油井的正常生產，因此出砂的油井必須采取防砂措施。出砂嚴重的油層自開發以來先后采用過繞絲管管內礫石充填防砂、涂料砂防砂和復合防砂工藝，取得了一定效果。但隨著油田開發的深入，地層出砂情況越來越復雜。

【關鍵詞】出砂嚴重；先期防砂；疏松砂巖

1.油藏基本概況

林樊家油田構造位于濟陽坳陷東營凹陷與惠民凹陷之間的林樊家凸起東斜偏南，東部以尚店油田沙一段地層超覆線為界，北部和西部過渡在林樊家構造上，是一個上第三系館陶組的大型披覆構造。

本區自1957年開始進行地球物理勘探，1986年投入開發，共分5個開發單元：林東主體、林中9塊、林中3塊、林17塊和林南1塊。主力油層為Ng組，油層埋深1050m，含油面積32.0km2，探明石油地質儲量3302×104t，動用地質儲量2581×104t。

1.1油藏地質特征

1.1.1構造特征

林樊家油田構造簡單，館陶組底面為微弱北東傾的單斜構造，構造幅度小，塊內無明顯斷層。主力油層在林樊家油區大面積分布，主要受不整合面和巖性控制，為巖性地層油藏。由于油源主要來自利津洼陷，到林樊家構造油源已相對不足，館陶組其它油層平面上呈透鏡狀分布。

1.1.2儲層特征

館陶組油層具有厚度薄、埋藏淺、含油井段集中的特點，縱向上可分為4個砂層組，其中1-2砂層組無油層，僅少數井見氣層，3砂層組主要在林東分布，分3個小層，僅2-3小層含油；4砂層組為主要含油層段，共分7個小層，其中1、4小層無油，2-3小層為零星分布的稠油，5小層個別井點有油層，6、7小層廣泛分布，其中Ng46主要分布在林東，Ng47主要分布在林中9塊。

1.1.3油藏物性較好，但易出砂

林樊家油田油層埋藏深度均小于1050m，壓實程度差，油層物性較好。據取芯分析資料，孔隙度平均30.1%，滲透率平均387.4-3um2。儲層巖石的膠結物成份主要為泥質和灰質，泥質含量7.3%，灰質含量4.6%。膠結類型以孔-接式和接-孔式膠結為主，膠結疏松，出砂嚴重。

1.1.4原油物性

50℃時地面脫氣原油密度（0.9268～1.0261）g/cm3，平均0.9343，地面脫氣原油粘度（111～5224）mPa·s，平均329.1mPa·s，屬常規稠油油藏。

1.1.5溫度及壓力系統

油層中部溫度48-55℃，地溫梯度3.12℃/100m；原始地層壓力10.2MPa，壓力梯度0.995MPa/100m，屬常溫常壓系統。飽和壓力5.7 MPa，地飽壓差4.5Mpa。

1.2生產現狀

至2005年底，累積產油158.8175×104t，綜合含水58.4%，采出程度6.2%，采油速度0.28%，地層壓力7.93Mpa，比原始壓力下降2.27Mpa。

2.防砂現狀

林樊家地區因油層出砂嚴重，油井必須進行先期防砂才能投產，自開發以來先后采用過繞絲管管內礫石充填防砂、涂料砂防砂和復合防砂工藝，取得了一定效果。但由于儲層巖性主要為細-粉細砂巖，顆粒直徑最小只有0.05mm，防砂困難，防砂后滲流阻力增大，油層供液能力下降。

2.1出砂原因分析

造成油井出砂的因素分析有以下幾點：

2.1.1儲層的膠結狀態

林樊家油田儲層的膠結物以泥質為主，膠結類型以孔隙膠結為主，膠結物含量較少，膠結疏松，尤其在油層含水后，部分膠結物質被溶解，降低了巖石膠結強度，導致儲層易出砂。

2.1.2應力狀態的變化

儲層垂向應力的大小取決于油層埋藏深度和上覆巖石的密度。鉆井前砂巖油層處于應力平衡狀態，但隨著油田開發的延續，油層壓力自然下降，儲層砂巖體承載的負荷逐漸增加，砂粒間的應力平衡破壞，增加了地應力對巖石顆粒的擠壓作用，擾亂了顆粒間的膠結，也易導致地層出砂。

2.1.3細粉砂影響

部分油井地層壓力較高，進行繞絲管充填防砂充填施工時，地層細粉砂回吐進入充填層，致使礫石層不致密，生產過程中地層砂就容易進入井筒，造成油井出砂。

2.2防砂機理

2.2.1繞絲篩管礫石充填防砂

采用下入防砂管柱（如割縫襯管、繞絲篩管、膠結成型的濾砂管、雙層或多層篩管等）后再進行充填，充填材料最常用的是礫石，還可用果殼、果核、塑料顆粒、玻璃球或陶粒等，有效地把地層砂限制在地層內，并能使地層保持穩定的力學結構。該方法對地層的適應能力強，無論產層厚薄、滲透率高低，夾層多少都能有效地實施；在老井作業中，還可起到恢復地層應力的作用，從而延長生產周期，使出砂井能得到充分的利用。

2.2.2涂料砂防砂

將涂料砂通過管柱泵送到產層，并擠入套管以外的空穴中，形成密實充填，使地層恢復或部分恢復原始應力。待這些充填材料凝固，形成具有一定強度的擋砂屏障后，再把井筒中多余的充填物鉆銑掉，使油井具備開井生產條件。涂料砂防砂適用于滲透率相對均勻的油層段，在粉細砂巖地層中的防砂效果優于機械防砂。

2.2.3復合防砂

高壓予充填石英砂擠實地層大孔洞，在近井地帶形成濾砂高滲透區域，提高擋砂強度和近井地帶的泄油能力，減小管內充填礫石層，降低井筒流阻，涂料砂在近井地帶固結為新骨架，形成新的耐沖刷、高強度的相對穩定的擋砂屏障，起防砂和保護管內礫石層的雙重作用，再下入金屬繞絲篩管或激光割縫管、金屬棉濾砂管礫石充填，形成第三道濾砂層。復合防砂通過對地層進行高壓充填石英砂，有效阻止部分地層砂向近井地帶運移，提高近井地帶的滲流能力，起到改造地層的作用。

2.3開發中暴露出的問題

由于地層狀況的不斷變化，各種防砂工藝的缺點也逐漸暴露出來，主要表現在三個方面：

2.3.1繞絲管防砂有效率下降

在林樊家油田開發初期，防砂工藝單一，油井都采用繞絲篩管管內礫石充填工藝防砂投產，取得了良好的防砂效果。但隨著油田開發時間的延長，地層虧空加大，出砂程度加劇，防砂難度增加，繞絲管防砂有效率下降，2000-2004年繞絲管防砂71井次，有效率74.6%。單一繞絲篩管防砂工藝難以適應不同井況油井防砂的需要。

2.3.2涂料砂防砂有效期短

為便于油井后期措施的實施，從1999年開始在林樊家油田進行常溫涂料砂防砂試驗，由于常溫涂料砂最佳的固結溫度要求在60℃以上，而林樊家油田地層溫度在50℃左右，造成常溫涂料砂固結不好。同時受施工參數及部分油井層數較多的影響，涂料砂在各層段不能均勻分布，難以形成堅固的人工井壁，導致防砂有效期較短。1999-2001年在林樊家油田采用常溫涂料砂防砂24井次，平均有效率68%，有效期平均為6個月。

2.3.3地層細粉砂易堵塞充填層及繞絲管

復合防砂施工時，在涂料砂充填過程中，在高壓下破碎的顆粒與部分地層砂膠結并與充填砂交混，形成混砂帶，如果混砂帶距套管較近，會產生地層堵塞；同時油井長期生產，外來顆粒及地層微粒運移也會產生堵塞。高壓充填改造后，初期會取得一定效果，但隨著生產時間的延長，堵塞顆粒不能排出地層，導致油井產量下降。同時由于儲層巖性主要為細-粉細砂巖，施工時部分地層細粉砂回吐，堵塞防砂管柱的縫隙或孔隙，防砂后油流阻力增大，造成油層供液能力下降。 [科]

【參考文獻】

［１］張琪．采油工程原理，山東：石油大學出版社，2001.4．

［２］萬仁溥等．采油技術手冊，第八分冊，北京：石油工業出版社，1991．