油井防砂方法浅析

油井防砂方法浅析

作者：崔苗苗

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第05期

摘 要：我国疏松砂岩油藏分布范围较大、储量大、产量占有重要的地位。在一般开采条件下（除稠油采用排砂冷采新技术外），油井出砂其危害极大，为了防止油井出砂，一方面要针对油层及油井条件，正确选择固井、完井方式，制定合理的开采措施，控制生产压差，限制渗流速度，加强出砂层油井的管理，尽量避免强烈抽汲的诱流措施；另一方面，根据油层和开采工艺要求，采用相应的防砂工艺技术，确保油井的正常生产。根据防砂原理，防砂方法大致可以分成砂拱防砂、化学防砂、热力焦化防砂和机械防砂四大类。 关键词：油井；防砂；油气田 1 砂拱防砂

砂拱防砂是一种自然防砂法，是指油、气井射空完井后不再下入任何机械防砂装置或充填物，也不注入任何化学药剂的防砂方法。砂拱防砂的机理如同拱桥承载一样，砂粒在炮眼口处形成砂拱，具有一定的承载能力，挡住地层砂随液产出。砂拱防砂成败的关键在于砂拱的稳定性。要想保持砂拱的稳定性必须考虑两个关键问题：一是降低并稳定地层流体产出速度；二是保持或提高井筒周围地层的径向应力。一般来说，套管完井砂拱防砂要求小孔径和高孔密的炮眼。小孔径有利于形成砂桥和提高砂桥的稳定性。高孔密可以增大过流面积，降低地层流体的流速，使其控制在一定的临界值之内而不致冲垮砂桥。但是，由于地层流体的速度并不稳定，随着抽油机冲程和冲数的改变，流速在不断变化，特别是使用大泵量无杆泵抽油，在炮眼里会造成十分严重的紊流，更易使砂拱垮塌。因此，这种单纯的套管射孔砂拱防砂方法的实际应用受到限制。 2 化学防砂

化学防砂可分三类：一类是树脂胶结地层砂。可以用成品树脂注入地层，也可以在地层中合成树脂来胶结地层砂；第二类是人工井壁。人工井壁种类很多，如预涂层砾石、树脂砂浆、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化水泥、树脂核桃壳等。这些人工井壁材料都要通过管柱泵送到产层，并挤入套管以外的空穴中去，形成密实充填，使地层恢复或部分恢复原始应力。待这些充填材料凝固，形成具有一定强度的挡砂屏障后，再把井筒中多余的充填物钻铣掉，使油、气井具备开井生产条件。由北京安东奥尔有限公司推出的HS-1高温人工井壁防砂技术就是一种新型、实用的化学防砂方法；第三类是其他化学固砂法，这一类方法制约条件较多，使用不广泛，主要有以下几种：焊接玻璃固砂法、氢氧化钙固砂法、四氯化硅固砂法、水泥碳酸钙混合液固砂法、聚乙烯固砂法、氧化有机化合物固砂法等。

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化学防砂在细砂岩地层中的防砂效果优于机械防砂。但由于化学防砂对地层渗透率有一定伤害作用，成功率不如机械防砂，还存在老化现象，相对成本较高，应用程度不如机械防砂广泛。

3 热力焦化防砂

此法的原理是向油层提供热能，促使原油在砂粒表面焦化，形成具有胶结力的焦化薄层。主要有热空气固砂和短期火烧油层固砂两种，目前应用较少。 4 机械防砂

在我国，机械防砂方法从上世纪七十年代开展以来，得到了快速的发展和广泛的应用。目前可分为管柱滤砂和机械充填滤砂两大类。

管柱滤砂是在生产管柱上或井筒内封隔管柱上采取防砂滤砂措施，一般采取防砂泵防砂或滤砂管防砂。管柱滤砂的优点是施工简便、成本低，缺点是无法阻止地层砂进入井筒，短期内减少了卡泵和砂对设备的破坏，但仍会堵塞地层，砂埋管柱，而且只适于中粗砂岩地层（砂粒径大于0.1mm），防砂管柱的缝隙或孔隙易被进入井筒的地层细砂所堵塞。

机械防砂的第二种用法是充填滤砂。下入防砂管柱（绕丝筛管或其他滤砂管）后将充填材料充填于筛管和井壁之间的环空并將部分砾石挤入近井周围地层内，阻挡砂粒运移。充填材料多种多样，最常用的是砾石，还可用果壳、果核、塑料颗粒、玻璃球或陶粒等。这种防砂方法能有效地把地层砂限制在地层内，并能使地层保持稳定的力学结构，防砂效果好，寿命长。目前这种方法的应用有：管内砾石充填、多层砾石充填、裸眼砾石充填、高温注气井砾石充填、定向井或水平井砾石充填。

相对来说，机械防砂对地层的适应能力强，无论产层厚薄、渗透率高低、夹层多少都能有效地实施；在老井作业中，还可起到恢复地层应力的作用，从而延长生产周期，使出砂井能得到充分的利用。加上机械防砂成功率高，相对成本较低等优点，目前应用十分广泛。但是，机械防砂不适用于细粉砂地层和高压地层。 5 结论

无论哪一种防砂方法，都应该能够有效地阻止地层中承载骨架砂随地层流体进入井筒。承载骨架砂是指那些组成地层力学结构的固体颗粒物质。游离于承载骨架砂孔隙之中的“非承载砂”最好能够随着地层流体产出，起到疏通地层空隙通道的作用；反之，如果这些游离砂留在地层中，再杂以各种完井液、修井液中的固相伤害物，就有可能堵塞地层孔隙，造成渗透率下降，产量降低。最为有效的“防砂”手段应该是将地层砂粒粒径小于40微米的粉砂随油流产出地面，否则，这些粉砂颗粒将堵塞井下安装的防砂系统，并导致油井产量降低。这一点已被理论和时间所证实。而不造成防砂管缝隙堵塞的技术关键是设计合理的缝隙开口尺寸，以满足允

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许防砂系统将一定粒径范围内的小粒粉砂产出地面的要求。因而，目前最值得提倡的防砂完井方式是在裸眼井中下入高强度的绕丝防砂筛管。 作者简介：

崔苗苗（1975- ），女，辽宁盘锦人，工程师，2009年毕业于大庆石油学院石油工程专业，获工学学士学位。现在辽河油田特油公司地质研究所工作，从事稠油开发综合工作。