大港油田防砂技術(shù)現(xiàn)狀及展望

魏震

一、大港油田出砂概況：

大港油田疏松砂巖油藏十分發(fā)育，出砂十分嚴(yán)重，出砂層位從上第三系明化鎮(zhèn)油組到下第三系孔店組，特別是明化鎮(zhèn)尤為嚴(yán)重，試油過程中就大量出砂。目前出砂比較嚴(yán)重的出砂油井占總生產(chǎn)油井的40%以上，并有繼續(xù)擴(kuò)大和蔓延的趨勢。

出砂主要原因分析：

（1）地質(zhì)因素：1） 油層埋藏淺，缺少上覆地層壓實作用，膠結(jié)疏松，成巖性差，又是泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)強(qiáng)度低，是油層出砂的基本原因。如港西明一組油層是流砂層，射孔就出砂。

2） 構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育。地層結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞，巖層強(qiáng)度降低，巖層原始應(yīng)力狀態(tài)被復(fù)雜化，都會加劇地層出砂，如靠近斷層的港6井，射孔后砂面上升23.19m。

3） 流體性質(zhì)對地層出砂有影響，如油稠，粘度大，攜砂能力強(qiáng)，很容易將本來膠結(jié)不牢固的砂粒帶出油層。

4） 地層壓力降低，增加了地應(yīng)力對巖石顆粒的擠壓作用，擾亂了顆粒之間的膠結(jié)引起出砂。

（2）開采因素：1） 采油過程中由于液體滲流而產(chǎn)生的對砂粒的拖曳力是出砂的重要原因。生產(chǎn)壓差愈大、滲透速率越高，在井壁附近液流對地層的沖刷力就愈大。突然建立壓差時，壓力未能迅速傳播出去，壓力分布曲線很陡，井壁壓力梯度很大，容易破壞地層結(jié)構(gòu)，引起出砂。

2） 油層見水速度快：油層膠結(jié)物以粘土為主，一般占70%左右，而粘土礦物成分中蒙脫石含量達(dá)80%左右的砂巖地層注水后，注入水浸泡地層，都會使粘土遇水膨脹變松散，降低膠結(jié)強(qiáng)度。進(jìn)而發(fā)生顆粒位移，大大加劇地層出砂程度。

3） 頻繁作業(yè)及作業(yè)過程中措施不當(dāng)，也是導(dǎo)致嚴(yán)重出砂原因之一。頻繁的作業(yè)，反復(fù)的壓井，擠注化學(xué)藥劑，都會使地層結(jié)構(gòu)加快破壞。起下管柱，不注意控制速度，特別是起出大直徑井下工具，也會對地層造成巨大的抽汲力引起出砂。

二、大港油田防砂的主體工藝

大港油田通過四十多年的防砂技術(shù)研究形成50余種工藝技術(shù)，尤其是最近幾年，針對大港油田埋藏淺、井溫低、膠結(jié)極為疏松、砂粒細(xì)等特點，結(jié)合油田生產(chǎn)實際情況，開展了多項技術(shù)攻關(guān)，特別是在一些疑難防砂問題上，取得了關(guān)鍵突破，應(yīng)用最廣的工藝方法有以下幾種：

（1） 機(jī)械防砂工藝：

1） 礫石充填防砂工藝技術(shù)：

礫石充填防砂技術(shù)是國內(nèi)外普遍采用的最有效的防砂方法，它具有處理半徑大、充填效率高、填砂密實、能恢復(fù)地層應(yīng)力穩(wěn)定地層、能分解近井帶液流減輕液流正沖擊炮眼等特點。目前我油田主要出砂區(qū)塊大部分采用這種工藝，成效十分突出，特別是解決了細(xì)粉砂流砂層的防砂難題，在港西油田明一油組和官195地區(qū)防砂取得重大突破。

（2）化學(xué)防砂：

化學(xué)防砂具有井內(nèi)不留管柱、方便后續(xù)處理等特點，在砂害治理方面得到廣泛應(yīng)用。大港油田開發(fā)的化學(xué)防砂工藝絕大部分都能滿足低溫井防砂要求，也是其化學(xué)防砂技術(shù)的突出優(yōu)勢，主要技術(shù)有以下幾種。

1）人工井壁防砂工藝技術(shù)：

① CS-1新型固結(jié)劑防砂工藝技術(shù)：顆粒松散，不粘結(jié)，易于運輸;固結(jié)強(qiáng)度高（4～6MPa），擋砂能力強(qiáng)，固結(jié)后人工井壁滲透性好（8～15um2）;固化溫度范圍大（30～80 ℃），能滿足低溫井防砂要求。該技術(shù)已在大港油田累計實施500多口井，可比成功率90%以上，取得了較好的防砂效果。

② 高強(qiáng)度人工井壁防砂工藝技術(shù)：采用的膠結(jié)劑粘度低（20～50mPa.s），易于泵送;形成的人工井壁機(jī)械強(qiáng)度高，滲透性好，抗壓強(qiáng)度達(dá)9～10MPa，滲透率達(dá)10um2以上;形成的砂漿可內(nèi)固化，保證固結(jié)均勻;適應(yīng)溫度范圍廣（40～80℃）。該工藝在大港油田大壓差井防砂得到了廣泛應(yīng)用，累計實施40多口井，可比成功率達(dá)90%以上，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

③ 填砂膠結(jié)法防砂工藝技術(shù)：膠結(jié)劑膠結(jié)強(qiáng)度高（4～6MPa），滲透性好（10um2以上），耐熱耐水耐介質(zhì)性強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍廣（30～120℃）;施工簡易，易于操作，原材料成本低廉。該技術(shù)防砂有效率90%，成效突出，已經(jīng)成為大港油田大虧空井、套變井和部分疑難井防砂的重要手段。

三、大港油田防砂效果

主體防砂工藝適應(yīng)性：

（1） 割縫篩管礫石充填防砂工藝

采用割縫篩管礫石充填防砂工藝共實施313井次中有效282井次，有效率達(dá)92.0%，最長有效期達(dá)到9年以上，取得了明顯的防砂效果。由于該工藝不受井溫限制，在各區(qū)塊表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，特別是解決了港西明一油組流砂層的防砂難題。

（2） 微壓循環(huán)礫石充填防砂工藝

大港油田底水油藏開發(fā)中主要矛盾是水錐問題，而疏松砂巖底水油藏還有一個尤為突出問題就是出砂，必須同時解決好出砂和水錐問題，防砂難度相當(dāng)大，在工藝方法、施工方式等方面受到了很大的限制，采用常規(guī)防砂工藝易壓開水層而導(dǎo)致防砂無效，而微壓循環(huán)防砂工藝有效解決了這個問題。

（3） CS-1固結(jié)劑防砂工藝

CS-1型防砂固結(jié)劑人工井壁是一種施工簡便、防砂效果好、適用性較強(qiáng)的防砂工藝。該工藝適應(yīng)單層、多層、直井、斜井防砂要求，也可解決部分輕微套變井防砂難題。它是靠顆粒本身固結(jié)形成人工井壁，井筒內(nèi)不留防砂管柱和工具，因而不影響后續(xù)措施，也不存在打撈問題。該工藝在華北、勝利、青海等油田也得到了廣泛的應(yīng)用，共實施600多口井，可比成功率在90%以上。

四、大港油田防砂技術(shù)發(fā)展方向

1、徹底轉(zhuǎn)變防砂工作觀念，對于出砂區(qū)塊，立足于早期防治，保證防砂的長效性。一方面有利于整個油田的合理開發(fā)，另一方面也可節(jié)約大量的后期補(bǔ)救性措施費用。

2、研發(fā)疏松砂巖油藏壓裂充填防砂設(shè)計軟件。運用計算機(jī)軟件技術(shù)，優(yōu)化確定最佳的技術(shù)參數(shù)，提高壓裂充填防砂設(shè)計質(zhì)量，保證防砂施工設(shè)計科學(xué)合理。

3、研究完善機(jī)械防砂工藝技術(shù)。在大港油田采用機(jī)械防砂工藝進(jìn)行防砂的井，有效期相對較長。但隨著生產(chǎn)時間的增長，防砂屏障逐步被堵塞，降低出油能力。為了滿足油田提液穩(wěn)產(chǎn)的需要，需進(jìn)一步研究完善機(jī)械防砂工藝技術(shù)，在防砂有效期內(nèi)最大限度的保持油層生產(chǎn)能力。

4、加強(qiáng)水平井、大斜度井、大位移井防砂工藝技術(shù)研究。隨著勘探開發(fā)的進(jìn)一步深入，水平井、大斜度井、大位移井陸續(xù)增多，在總結(jié)現(xiàn)有防砂工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，加強(qiáng)相應(yīng)新技術(shù)的研究與應(yīng)用，來提高我油田的防砂技術(shù)水平。

5、開展高含水井防砂技術(shù)的研究。大港油田的開發(fā)已進(jìn)入特高含水期，防砂后有明顯降水增油效果，因而結(jié)合油層地下情況，把高含水井防砂技術(shù)與調(diào)剖堵水技術(shù)結(jié)合研究，找出規(guī)律，提高治砂治水的能力。

通過上述技術(shù)研究，使防砂技術(shù)更豐富、工藝更完善，并逐步實現(xiàn)設(shè)計軟件化、施工定量化、操作監(jiān)測自動化，提高防砂工藝水平和防砂效果，更好地為油田勘探開發(fā)服務(wù)。