1、浅析油井防砂工艺摘 要：防砂工艺技术是提高油井产能和油田开发效益的关键技术。我国疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，油气井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。出砂往往会导致砂埋油层或井筒砂堵或油气井停产作业、使地面或井下的设备严重磨蚀、砂卡及频繁的冲砂检泵、地面清罐等维修，使工作量巨增，既提高了原油生产成本，又增加了油田管理难度。防砂是开发易出砂油气藏必不可少的工艺措施之一，对原油稳定生产及提高开发效益起着重要作用。 关键词：油田 防砂 工艺 一、引言 保证疏松砂岩油藏开发过程中防砂措施的成功是十分重要的。钻井过程中大多采用割缝衬管和预充填砾石来对付地层出砂，由于其使用寿命短，砂子易堵塞缝口，液流阻力大
2、等缺点，而且下井时操作困难，不能填充射孔孔眼，因此新的有效的防砂方法的研究与应用仍是世界石油钻采中亟待解决的难题。 通过防砂可以使地层砂最大限度的保持其在地层中的原始位置而不随地层流体进入井筒，阻止地层砂在地层中的运移，使地层原始渗透率的破坏降低到最低程度，保护生产井和注水井的生产设备，最大限度的维持生产井的原始产液能力及注水井的注排能力，这是油气田防砂的目的。现阶段常用的防砂方法有机械防砂、化学防砂及砂拱防砂。近年来，砾石充填防砂技术已取得了显著的可靠施工效果，除井斜角较高的斜井之外，砾石充填防砂技术已成为应用最广泛的防砂技术方法。化学固砂方法是将化学胶结液挤入天然松散的地层，固结井眼周围出
3、砂层段中地层砂的一种防砂方法。所形成的胶结地层具有一定的抗压强度和渗透性能。 二、油气井出砂的原因 地层是否出砂取决于颗粒的胶结程度即地层强度。一般情况下，地层应力超过地层强度就可能出砂。油气井出砂的原因对于防砂及防砂剂的配方的选择有很大的影响，总的说来，油气井出砂的原因可以归结为地质和开采两种原因。 地质因素指疏松砂岩地层的地质条件，如胶结物含量及分布、胶结类型、成岩压实作用和地质年代等。通常而言，地质年代越晚，地层胶结矿物越少，砂粒胶结程度越差，分布越不均匀的地层在开采时出砂越严重；地层的类型不同，地层胶结物的胶结力，圈闭内流体的粘着力，地层颗粒物之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力所决定的
4、地层胶结强度就不同，地层胶结强度越小，地层出砂越严重。根据地层胶结强度的大小把地层出砂分为三种类型： 开采原因指在油气开发时因开采速度以及采油速度的突然变化，落后的开采技术（包括不合理的完井参数和工艺技术）低质量和频繁的修井作业，设计不良的酸化作业和不科学的生产管理等造成油气井出砂。大体归纳如下：采油过程中由于液体渗流而产生的对砂粒的拖曳力是出砂的重要原因。在其他条件相同时，生产压差愈大、渗透率愈高，在井壁附近液流对地层的冲刷力就愈大；油层见水。油层胶结物以粘土为主，一般占 70%左右，而粘土矿物成分中蒙脱石含量达 80%左右的砂岩地层注水后，注入水浸泡地层，都会使粘土遇水膨胀变松散，降低胶结
5、强度，进而发生颗粒位移，大大加剧地层出砂程度；频繁作业及不恰当的开采速度以及作业过程措施不当，也是造成严重出砂的原因之一。例如，进行压裂、酸化、大修等特殊作业，如果没有保护油层的措施，就容易导致出砂加剧；对油井管理不善，频繁地开关井，造成地层激动，使稳定的砂桥破坏，都会造成地层出砂。 随着油气田开发期延续，油气层压力自然下降，油气层砂岩体承载力的负荷逐渐增加，致使砂粒间的应力平衡破坏，胶结破坏造成地层出砂，另外，地层注水可能使油气层中的粘土膨胀分散，有的还会随着地层流体迁移使油气层胶结力下降。注水开发中为了保持产量必定要提高采液量，这就会增加地层流体的流速，加大流体对地层砂的冲刷和携带能力（速
6、敏效应） ，因此，注水有可能造成地层出砂。此外，地层中的两相或三相流动状态能增加对地层砂的携带力。 三、人工井壁防砂法和化学固砂法 人工井壁防砂是化学防砂中的一大类，属于颗粒防砂。它是利用有特定性能的胶结剂和一定粒径的颗粒物质按比例在地面混合均匀，或风干后再粉碎成颗粒。也可直接用可固结的颗粒，用油基或水基携砂液泵入井内通过炮眼，在油层套管外堆积填满出砂洞穴，在井温及固化剂作用下，凝固后形成具有一定强度和渗透性的防砂屏障，即人工井壁。这些人工井壁阻挡地层砂进入井筒，达到防砂目的。如需要把机械设备留在井筒里，此方法用在较上部地层中。 这种方法比砾石填充后再作固结处理要便宜。在已大量出砂和套管损坏的
7、井段，有些作业者先挤入可固结的填充物，再在套管内作普通砾石填充。 化学固砂法。目前使用的化学固砂方法较多，在本节主要介绍以下几种方法：氢氧化钙固砂法、四氯化硅固砂法、聚乙烯固砂法和氧化有机化合物固砂法。将氢氧化钙饱和溶液用于胶结砂岩地层，胶结机理是氢氧化钙的饱和溶液，在高于 65的温度下，与油层中的粘土矿物（蒙脱石、伊利石等）反应生成铝硅酸钙（胶结物） ，把砂粒胶结在一起，实现控制出砂。胶结地层能耐高温、适用于蒸汽驱和热水驱油藏固砂作业。由于氢氧化钙的溶解度很低，所以要多次循环注入氢氧化钙饱和溶液才能使胶结地层达到所需的强度。 八十年代初提出了一种改进型的方法，这种方法是向处理地层中注入含有氯化钙和氢氧化钠的氢氧化钙饱和溶液，随着胶结反应的发生，氢氧化钙从溶液中析出，使溶液中氢氧化钙的浓度降低，这时氯化钙和氢氧化钠发生化学反应，又生成新的氢氧化钙，保持氢氧化钙在水溶液中的浓度不变，从而将未固结的地层胶结在一起，形成挡砂屏障。 四、结语 油气井出砂，极易造成砂埋产层，油管砂堵及地面管汇和储油罐积砂，从而被迫停产作业。冲洗被砂埋的油层，清除油管砂堵，既费时又耗资，问题还不能彻底解决。恢复生产不久又需重新作业，周而复始，生产周期越来越短，使油气田产量大减，作业成本巨增，经济损失严重。
