出砂机理与预测、防砂方法与技术

本文摘要：（由ai生成）

油气井出砂是生产过程中常见且复杂的问题，涉及地质力学、储层性质和工程因素等多方面影响。出砂过程分为骨架砂变为自由砂及自由砂运移两个阶段，对设备和井眼稳定性造成损害，导致减产或停产。针对出砂问题，可采用砾石充填、机械防砂、化学固结等多种防砂措施，但每种方法都有其优缺点，需根据具体情况选择。防砂关键在于控制应力和流速，防止地层破坏和自由砂运移。因此，在实际应用中需综合考虑成本、适应性和效果，制定合理的防砂方案，以确保油气水井生产的稳定和安全。

随着油田的不断开发，地层能量不断下降，油井出砂问题日益突出，越来越多的高含砂井的出现，导致油田稳产的难度日益增大。地层出砂进入井筒，会导致油砂卡等现象，造成泵的损坏，严重时会使油井停车。出砂还会影响油井的后续生产，最终影响最终采收率。

1油井出砂因素分析

1.1先天因素

对于油井出砂来说，砂岩地层的地质条件、类型不同和分布规律、地质年代等共同构成油井出砂的先天因素。通常情况下，胶结矿物多、类型好、分布均匀，这种地层的气藏的胶结强度较大，出砂量较小。

1.2开发因素

油井出砂的开发因素主要指开采方法不恰当进而在一定程度上引发油井出砂。通常情况下，开采速度突变、开采技术落后、修井作业质量低和修井频繁、酸化作业设计不良和管理不科学等，在一定程度上都可能造成油井出砂现象。

2 出砂机理的分析

2.1地层的弱胶结出砂

这类油气藏出砂发生在油气井生产初期，或关井后的第二个生产周期。对于弱胶结地层，剪切破坏所导致的出砂量要比张应力作用所造成的出砂量大。由于地层胶结性差，较小的采液强度就可以导致油气井出砂。

2.2中等胶结强度易出水地层

这种中等强度定义在3.45～6.8。这种地层开始不出砂，地层出水后却开始出砂。其主要原因是由于出水后使原来固结砂粒的毛管力消失，另外由于毛管力的消失，地层砂在地层内流动着流体作用下，剪切破碎增强，破碎的砂粒的运移增大了砂粒间的剪切力，从而使油气藏出砂加剧。

2.3油藏压力下降导致胶结性好的地层出砂

由于油藏压力的降低，同时在主应力非常大的情况下，胶结强度高的地层易出砂，这种地层出砂状况较弱胶结地层差，同时也可能时断时续的发生。比较而言，弱胶结地层的出砂量将达到油井总产量的10%到20%。

2.4地层具有高水平构造应力胶结性好的地层出砂

通常，两个水平主构造应力在出砂层位没有明显的区别，然而如果地层由于孔隙度的减小使地层强度变得很高，此时地层有较小的运动，将导致该方向上的应力很高，这种较高的应力差能导致井眼破碎，这种作用的结果使油气井出砂。

3 油井出砂判断

众所周知，生产过程中地层出砂的判断就是要解决油井是否需要采用防砂完井的问题。其判断方法有以下几种：

3.1现场观测法

3.1.1岩心观察。疏松岩石用常规取心工具收获率低，很容易将岩心从取心筒中拿出或岩心易从取心筒中脱落；用肉眼观察、手触等方法判断时，疏松岩石或低强度岩石往往一触即碎、或停放数日自行破碎、或在岩心上用指甲能刻痕；对岩心浸水或盐水，岩心易破碎。如有上述现象，则说明生产过程中地层易出砂。

3.1.2临井状态。同一油气藏中，临井生产过程中出砂，本井出砂的可能性大。

3.2地层出砂的影响因素

3.2.1井底压降。由于井底压降增大后，孔腔周围岩石受剪加剧且剪切区扩大，从而易造成剪破坏出砂。

3.2.2塑变区渗透率。塑变区渗透率由于压实及来自远处细砂的堵塞而减小，从而增大该区的流动压力梯度，进而易造成拉破坏出砂。

3.2.3油井见水。油井见水后，或突发出砂，或出砂比以前加重。其原因为：①水侵使粘结颗粒的毛管力大大降低；②增加了流动的阻力，通常油藏压力下降；③见水后，通常油井压力下降；④见水后，为保持原油产量，必须降低井底压力。前二者可引起拉破坏出砂，后二者可引起剪破坏出砂。

4 防砂机理

与常规井下砾石充填相同的是：①利用筛管与套管环空之间充填的砾石阻挡地层砂的产出；②利用筛管自然阻挡地层砂的产出；与常规井下砾石充填相比，有所改进的是；③地层砂首先被裂缝中的砾石层阻挡，延缓了对筛一套环空的堵塞，从而增加高产量的生产时间；④防砂寿命得到提高；⑤防砂效果得到加强，同时还减少了总的地层损害。

5 防砂措施

防止油层伤害应包括在钻井、固井、射孔、防砂措施的全过程。只有减少每个环节的伤害才能真正保护油层，达到油井既高产又控制出砂目的。

5.1对钻井的要求

为防止和减轻地层伤害，钻井油层时必须作到：①控制钻井液密度，保证衡压力钻井，防止钻井滤失过多地漏入地层；加入必要的失水控制剂，减少失水量。②钻井液必须有良好的造壁性，防止井壁坍塌恶化油层条件，这对未胶结的流砂层和进行裸眼完井尤为重要；③钻井液中应适当加入防膨剂和防乳化剂，以控制粘土膨胀和原油乳化伤害；④钻静液应与油层岩石、地层液有良好的化学配伍性、防止产生沉淀和堵塞。

5.2对固井工艺的要求

固井质量的好坏对油井生产很重要，固井应作到：①固井合格率百分之百，保证套管不漏不串；②水泥浆失水量及固控标准同钻井液；③对注蒸汽防砂静应采用预应力固井技术。

5.3对射孔工艺的要求

防砂井如果射孔完成，应提出以下要求：①高孔密，大直径的的弹孔是必须的，以提供尽可能大的渗流面积。②射孔液应该是无固相完井液，基液要过滤，其防膨胀，防乳化及配伍性要求与钻井液相同。③建议采用油管传送负压射孔技术。④对高倾向角的定向井，应在套管的下半侧-60度到60度的相位角范围内 射孔。