海上油井出砂影響因素分析及防砂探討

張驍

摘 要：海上油井出砂現(xiàn)象直接影響著油井以及井下設(shè)備的使用壽命，本文對引起海上油井出砂的主要因素進(jìn)行了科學(xué)地分析，并提出幾種油井出砂預(yù)測方法，供廣大油田科技工作者進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：模型分析；出砂預(yù)測；膠結(jié)狀態(tài)

石油資源是一種戰(zhàn)略資源，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展，人們的生活水平提到了顯著的提升，國內(nèi)對于石油的需求量也在不斷增長。同時石油也是一種不可再生資源，在對石油進(jìn)行開采過程中會遇到一些不可預(yù)估的問題，油井出砂就是其中的問題之一，它會對油井的正常采油作業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，每一年由于油井出砂問題造成的油井設(shè)施破壞、產(chǎn)量的減少可以達(dá)到20%以上，給油田企業(yè)帶來了很大經(jīng)濟(jì)損失。通過石油科技人員的不斷技術(shù)攻關(guān)，針對油井出砂問題制定了一些的應(yīng)對措施，可以有效的避免由于油井出砂帶來的負(fù)面影響[1]。

1引起海上油井出砂的主要因素

1.1地下巖層的影響因素

油井內(nèi)部的地質(zhì)情況是引起油井出砂的內(nèi)在原因，在油井對地下儲層中的石油資源進(jìn)行開采過程中，外部施加的壓力會引導(dǎo)起地下儲層的巖石產(chǎn)生松動現(xiàn)象，從而會導(dǎo)致產(chǎn)生出砂。應(yīng)力情況也是油井產(chǎn)生出砂現(xiàn)象的一個主要的原因，當(dāng)?shù)叵掠蜌鈨又g達(dá)到平衡狀態(tài)時，地層應(yīng)力會達(dá)到一種穩(wěn)定的狀態(tài)，但是，隨著石油資源的不斷開采，油層會不斷下降。相應(yīng)的，油田為了保證產(chǎn)量，油井的深度也會不斷的變大，對石油資源進(jìn)行開采時所需要的壓力也會變大，地下的石油開采設(shè)備也會承受更大的地下儲層的壓力，如果油井下部進(jìn)行射孔作業(yè)的周圍地層中巖石產(chǎn)生的應(yīng)力沒有進(jìn)行有效擴(kuò)散，就會使地下儲層中的巖石失去原有的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致地下儲層出現(xiàn)崩塌問題。

1.2地下巖石膠結(jié)狀態(tài)引起的油井出砂

巖石膠結(jié)狀態(tài)也就是指地下儲層中之間進(jìn)行連接膠質(zhì)具備的強(qiáng)度，儲層巖石的這種膠結(jié)狀態(tài)也是引起油井產(chǎn)生出砂問題的重要原因。地下儲層中巖石具備的強(qiáng)度也就是指可以承受的地下壓力，這種膠結(jié)狀態(tài)決定著整個地下儲層是否可以耐受油井進(jìn)行石油開采時產(chǎn)生的壓力。地下儲層巖石的膠結(jié)狀態(tài)決定著儲層的整體強(qiáng)度以及可以承受的壓力，通過數(shù)據(jù)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，地下儲層中的膠結(jié)物質(zhì)數(shù)量越多，其具備的強(qiáng)度值就會越大，相反的，地下儲層可以承受的壓力就會變小，而且也會變更在脆弱。除此之外，巖石的膠結(jié)方式以及進(jìn)行膠結(jié)物質(zhì)成分的差異都直接影響著地下儲層的強(qiáng)度情況，接觸方式的巖石膠結(jié)狀態(tài)最可能引起油井產(chǎn)生出砂現(xiàn)象，是因?yàn)樵摲N膠結(jié)狀態(tài)具備的膠結(jié)物質(zhì)粘性比較小，在巖石的連接方式上，巖層之間的膠結(jié)物質(zhì)數(shù)量也不高，具有的泥沙含量處于比較高的狀態(tài)，而在該種狀態(tài)之下，地下儲層之間縫隙也會變大，特別有利于泥沙類物質(zhì)的滲透。

1.3外力條件引起的油井出砂

外力條件也就是指油井對于地下原油的開采狀態(tài)，由于在進(jìn)行油氣資源開采過程中會對地下儲層產(chǎn)生一定程度的損壞，導(dǎo)致地下巖層會承受某種程度的壓力，隨著油井深度的不斷增長，對地下儲層施加的壓力也會不斷變大，把它叫做為油井生產(chǎn)壓力差。生產(chǎn)壓差的不斷增長，使油井進(jìn)行開采時內(nèi)部的采油設(shè)施會承受更大的壓力，導(dǎo)致井內(nèi)的油液流動速度變大，流體具備的滲透率也隨之增長。油井內(nèi)的流體流動速度的提高，會對巖層產(chǎn)生較大的沖刷，地下儲層之間的穩(wěn)定膠結(jié)狀態(tài)也就會被打破，地下的巖層結(jié)構(gòu)就會變得更加脆弱，就會形成較為細(xì)小的巖粒。該種現(xiàn)象持續(xù)的時間變長，采油設(shè)施中就會產(chǎn)生出砂現(xiàn)象。在對地下原油進(jìn)行開采過程中，沒有按著相關(guān)規(guī)程或者技術(shù)參數(shù)進(jìn)行開采，隨意增大油液的開采量都會引發(fā)出砂問題[2]。而對油井進(jìn)行設(shè)計(jì)時，射孔參數(shù)設(shè)計(jì)的不科學(xué)會引起地下儲層巖石無法承受較大的外力，巖層結(jié)構(gòu)會變脆。而油井的傾斜角度大45度，也會使井筒和地下巖層之間的縫隙變小，引起油井井筒貼附在地下儲層巖石之上進(jìn)行采油，使儲層中的巖石直接承受采油所產(chǎn)生的壓力。

2海上油井出砂預(yù)測方法

2.1現(xiàn)場觀測方法

海上油田對于油井出砂預(yù)測最為常用的方法是現(xiàn)場觀測的方法，對于油井的實(shí)際出油狀態(tài)直接進(jìn)行觀察，再通過進(jìn)一步的分析研究就可以得出油井是否產(chǎn)生出砂問題。應(yīng)用該種方法，應(yīng)該結(jié)合海上油井所在的地區(qū)的地下儲層狀態(tài)、巖石的構(gòu)成、開采上來的油液具備的含砂數(shù)量以及油液開采時具備的特點(diǎn)，再參考開采經(jīng)驗(yàn)來判斷油井是否出砂。

2.2出砂經(jīng)驗(yàn)法對于油井出砂的預(yù)判

對于海上油井出砂采用觀測方法進(jìn)行預(yù)測的方式上，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行判斷是最為有效的辦法，經(jīng)驗(yàn)并不是指施工作業(yè)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，而是經(jīng)過長期的應(yīng)用總結(jié)出來的技術(shù)方法，比如：1）聲波時差法，利用聲波時差法進(jìn)行判斷時，應(yīng)該采用最低臨界值來對油井的出砂情況進(jìn)行識別，再利用計(jì)算公式演算出油井出砂的臨界數(shù)值，參照該數(shù)值對油液進(jìn)行監(jiān)視，如果高于臨界數(shù)值就表明出砂量偏高。2）出砂指數(shù)。通過長期的應(yīng)用實(shí)踐中可以得知，海上油井的出砂值具備一定的規(guī)律性，從而可以確定出砂指數(shù)。參照地下儲層地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及可以承受的壓力情況，便可通過計(jì)算得知儲層的出砂指數(shù)，該指數(shù)的確定需要對地下儲層情況進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測，方可得到相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)，再進(jìn)行綜合考慮就可以判斷出地下儲層強(qiáng)度減小的趨勢，可識別出油井能否產(chǎn)生出砂現(xiàn)象。

2.3組建油井出砂理論模型

組建油井出砂理論模型，應(yīng)該對不穩(wěn)定出砂、連續(xù)性出砂以及突發(fā)性出砂現(xiàn)象進(jìn)行較長時期的監(jiān)視和研究，從而依據(jù)記錄的出砂數(shù)據(jù)來組建油井出砂理論模型。該模型的組建還需要對油井所在的地下儲層情況進(jìn)行觀測，通過對獲得的地下儲層巖石采樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以得到地下儲層具備的強(qiáng)度以及可以承受的壓力。再對地下儲層的膠結(jié)狀態(tài)以及膠結(jié)所需物質(zhì)進(jìn)行研究分析，測量張力在地下巖層上產(chǎn)生的作用，可以得出地下巖層跟隨著生產(chǎn)壓差的變大產(chǎn)生的油井出砂含量數(shù)值。參照該模型，依據(jù)地下巖層的強(qiáng)度以及力度數(shù)值，再結(jié)合油液流動的速度來對海上油井的出砂情況進(jìn)行預(yù)判。

3結(jié)束語

針對海上油井出砂現(xiàn)象，廣大的油田科技工作者應(yīng)該進(jìn)行較長時期的觀測，采用先進(jìn)的技術(shù)方法以及預(yù)測方式，來對出砂問題進(jìn)行提前預(yù)判。隨著對油井出砂現(xiàn)象研究的不斷深入，海上原油的產(chǎn)量將會得到有效的保障，油井的使用壽命也會得到顯著的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐文峰，李勇鋒，代文，黃映仕. 淺談海上油井出泥出砂條件下電潛泵的選材優(yōu)化[J]. 石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2017，33（01）：9-12.

[2]王星，王彬，李洪，李慧. 海上油田疏松砂巖適度出砂應(yīng)用技術(shù)研究[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，14（01）：16-19.