老爷庙浅层油藏出砂情况及防砂措施研究

曹杜军 杨承欣 李跃 王伟 朱磊磊（冀东油田陆上作业区，河北唐山 063200）

老爷庙浅层油藏出砂情况及防砂措施研究

曹杜军 杨承欣 李跃 王伟 朱磊磊（冀东油田陆上作业区，河北唐山 063200）

老爷庙浅层油藏储层胶结疏松，分选较差，地层砂较细，油井生产时因采液强度大等原因导致地层出砂，由此造成层间窜槽、套变、管柱卡等问题，影响正常生产或无法生产。本文针对庙北浅层出砂严重的现状，分析因出砂导致生产不正常的井、层，回顾防砂历程，总结经验、教训，寻找适合庙北浅层的防砂方法，以期解决细粉砂治理的难题。

老爷庙浅层；细粉砂；防砂

1 老爷庙浅层油藏地质概况

老爷庙浅层油藏主要开发层系为上第三系明化镇组（明下段）和馆陶组，明化镇组为曲流河沉积，馆陶组为辫状河河道沉积。庙浅区块油藏埋深浅，为中-高孔渗、天然能量充足的边底水驱动、层状断块油藏。油藏含12个断块，储层岩石以中、细砂岩为主，储层胶结疏松，主要是孔隙式、接触-孔隙式接触关系。该区块层间及平面非均质性程度为中等-严重，明下段储层为弱速敏储层（临界流速为4.26-17.14m/d），馆陶组储层为弱-中速敏储层（临界流速为4.86-6.81m/d）。储层段岩芯单轴抗压强度普遍较低，绝大多数在5 MPa以下，属于典型的弱固结砂岩储层，储层易出砂。

2 老爷庙浅层油井出砂状况

老爷庙浅层油藏开发目前进入调整阶段，而经过快速上产阶段阶段后，边底水推进使生产过程中油井含水上升快，已进入特高含水期，高含水期提液是该区块稳产的主要措施，因液量的剧增地层出砂程度也不断加剧，提液与出砂的矛盾尤为突出。

老爷庙浅层油井182口，调查分析8个主力断块159口井（87.3%），其中出砂井103口。出砂严重的井75口，占统计井数的47.2%。因出砂影响油井正常生产或无法生产的井25口，占出砂井的24.3%。

2.1 出砂井平面分布规律

2.1.1 位于F4断层两侧的4个断块（庙17-5断块、庙101断块、庙30-7断块、庙27-15断块）出砂严重：

2.1.1.1 构造位置：出砂井多位于庙北浅层构造高点；

2.1.1.2 庙17-5、庙101、庙30-7断块Ng组分均质严重，分选较差，地层砂较细；庙27-15断块Nm组储层胶结疏松

2.1.1.3 纵向油层多，动用程度高；

2.1.1.4 地层压力下降，储层骨架收到破坏，油井提液生产压差增大，地层内流体流速加快，携砂能力提高，地层砂发生颗粒运移。

2.1.2 庙125X1断块、庙25断块、庙36断块出砂，但未影响油井正常生产：

2.1.2.1 油井防砂（压裂、充填）效果相对较好；

2.1.2.2 纵向含油小层少，庙125X1、庙25断块仅Ng组有油层。

2.2 出砂井纵向分布规律

出砂井主要集中在Ng组（85.2%），其中NgII油组最为严重，NgI油组次之。按照出砂井数大于4口，占动用比例超过20%划分，出砂井主要分布在NmI13、NgII1、NgII3-NgII6这6个小层：

2.2.1 老爷庙浅层Nm组和Ng组储层层间非均值性为中等-严重非均值，Ng组非均质严重；

2.2.2 从粒度中值分布上看各油组岩性较细，按砂粒粒径分细砂和细粉砂含量占到65%以上，尤其NgⅠ和NgⅡ油组部分井细粉砂的比例达到80%以上。

2.3 油井出砂的危害

2.3.1 出砂造成油井泵效低、卡泵、砂埋油层、窜槽或者封堵层开等，造成减产，2014年庙浅区块因出砂检泵导致油井直接减产约350吨，发生作业费用约285万元；

2.3.2 出砂引起井下套管损坏。地层出砂使套管附近产生空洞，造成上覆岩层坍塌，套管收到挤压变形，庙浅区块油井因出砂造成套损36口井，占总井数的22%；

2.3.3 地层砂进入管线和设备后引起管线设备损坏。

3 老爷庙浅层防砂历程

3.1 1998-2000年：以砾石充填、割缝管防砂为主，有效率分别为80%、66.7%。其中砾石充填防砂利用支撑剂阻挡地层砂，防砂管阻挡支撑剂，形成二级挡砂屏障，但井斜大的油井环空很难填实，因而也达不到好的防砂效果，防砂有效期短。

3.2 2000-2003年：以树脂防砂和涂料防砂为主，有效率达75%以上，防砂效果较好，使用固砂液体或树脂覆膜砂挤入出砂地层，实现固结地层骨架砂或人工造壁从而达到防砂的目的。但由于该阶段老爷庙浅层采液强度大，树脂成份易受冲刷后老，防砂有效期也较短。

3.3 2003-2005年：防砂方式逐渐向固砂剂防砂转变，注入树脂类固砂剂，使地层中疏松的颗粒物质胶结；靠固砂剂在地层下固化形成一道渗透性良好的筛网以允许烃类、水等流通而防止疏松砂粒侵入井筒，其缺点是造成渗透率低、只适用于无气、水夹层的短井段、有效期不长、成本高、有毒。庙浅区块共实施9井次，有效7井次，平均有效期204天；

3.4 2006-2007年：以压裂充填防砂为主，针对中、高渗透率疏松砂岩油藏，通过压裂建立高导流裂缝，提高地层渗流能力，在实施压裂技术的同时，结合机械防砂技术，从而进一步提高防砂效果。庙浅区块实施7口，有效率71.4%，其中M125X1、M25断块应用效果较好，但该方法成本较高；

4 老爷庙浅层防砂现状

近三年来，采油区结合相关科室技术人员积极进行防砂工艺研究，结合庙浅主要出砂区块历史防砂情况，针对不同断块、油组采取差异化防砂方式优选，共进行防砂31井次，其中挤压防砂4井次，循环充填防砂11井次，化学防砂7井次，挂虑防砂9井次。工艺成功率100%，措施有效率85.7%。尤其2010以后在该区投入使用的循环充填防砂技术防砂效果明显，措施有效率100%，平均防砂有效期超过700天，平均单井累积增油超过320吨。

针对老爷庙浅层油井总结出以下出砂井防治对策：

4.1 结合老爷庙浅层油井出砂特点，合理制定出砂井生产参数，控制采液强度（对出砂严重的井控制产液量一般不超过10方/天）。

4.2 合理选用生产用防砂泵及防砂配套工具

对庙浅区块有出砂历史的油井，首选具有挡砂和刮砂功能的防砂泵，且防砂泵泵间隙在Ⅱ级以上，少量细粉砂进入泵筒也不易造成卡泵。井斜较大油井则使用柔性金属泵生产。

同时根据地层特性，结合油井出砂历史及地层砂的粒径，综合选用合适挡砂精度的防砂筛管和挡砂器。配套选择配有不锈钢精密微孔过滤网不低于120目的防砂筛管，能防止细砂进入泵筒导致卡泵。对于井斜角小于30°的出砂油井，选择在泵上安装具有盛砂功能的防砂卡装置，该装置由于容积有限，使其不适应用于出砂量较大的油井。

4.3 针对地层做好防砂措施

针对地层出砂问题，从举升管柱配套防排砂、油层防砂两方面入手，选择经济高效的防砂措施是根本解决途径，目前以下三种防砂工艺比较适合老爷庙浅层油井防砂。

4.3.1 化学防砂技术：利用化学剂把疏松砂岩地层的砂砾胶结起来或挤入人工覆膜砂，起到稳定地层骨架和人工造壁的作用，达到防砂的目的。适合储层均质性好、出砂亏空量少、泥质含量低的油井，但有效期较短（平均有效期300天以内），且对油井产液量有一定的影响（平均影响液量为正常生产液量20%以内）

4.3.2 循环充填防砂技术：该工艺技术是先下入沉砂封隔器，再下入防砂管柱把防砂管柱插入沉砂封隔器，通过打压使充填工具坐封并开启充填通道，向近井地带和筛管的环空充填砾石，砾石沉降后携砂液从帅管中通过充填工具返回地面，待地层及环空砾石充填完整后，地面工作压力突然升高，停止加砂返洗出筛管上部及油管内多余砂，施工结束，机械筛管用于防挡充填的砾石，砾石用于防、挡地层砂。该工艺实施过程中实现正循环充填，采用先挤压后循环的方式，保证了环空挡砂带自下而上充分填实。大通径沉砂封隔器与筛管配套使用，细粉砂通过充填防砂管和窄心桥塞，最后沉到井底口袋内，减少砂沉效应，延长防砂有效期。该工艺能解决了高含水期防砂提液、井斜大、油气比高、受颗粒运移影响的防砂难题。

4.3.3 挂滤防砂技术：适用于供液能力强、出砂不严重、沉砂口袋长的提液井。

5 结语

5.1 老爷庙浅层因出砂导致油井无法生产或生产不正常，主要体现在3方面：油井套变严重，窜槽或者封堵层开，砂卡管柱、频繁防砂、检泵；

5.2 通过系统分析，目前已清楚庙浅区块出砂的断块、层位分布特点，以及导致出砂的原因既有储层自身物性特点（物性差、非均质性强、胶结疏松），又有因采液强度大等造成储层伤害；

5.3 根据不同的断块、油组、小层出砂特点，结合各自储层物性特征，选择合适的防砂方式，对出砂严重的油组生产初期即应控制采液强度，并且留有充足的口袋；根据部分井的防砂效果，建议储层物性较好、地质潜力大的层，初期就考虑防砂。

［1］王晓文，董月霞.老爷庙地区石油地质特征与油气分布［J］.石油与天然气地质，2000，21（4）：341-344.

［2］王群会，王绍春等.庙北浅层油藏描述及剩余油分布研究，2003.5.

图3-5 脱砂前后净化油粘弹性曲线

从图3-5可以看出，脱砂后其粘弹性模量均有所下降。脱砂前其粘性模量G″与弹性模量G′相差不大，脱砂后其粘性模量要远大于弹性模量，表明脱砂后，原油乳状液的流动性大大增强了。在较小的剪切应力范围内，脱砂前与脱砂后的G′、G″和损耗角δ基本不随剪切应力而变化；在较高的剪切应力下，弹性模量G′的下降速率要远大于粘性模量G″，并且脱砂后粘性模量的损耗角δ几乎为零，表明在脱砂后，由于原油内部颗粒的减少，导致颗粒间摩擦力降低，阻力减弱，需要克服应力的做功减小，令原油表现出了更好的流动性。

3 结语

对比脱砂前后馆陶原油的粘温特性及粘弹性可知，脱砂后馆陶原油的粘度大幅降低，反相点由10%提高到了30%，原油的粘弹性模量均有所降低，原油表现出了更为良好的流动性，这说明原油的含砂量作为一项影响因素对原油的集输有着不可忽视的影响。因此加强对除砂设备的研究，提高除砂设备技术水平是必不可少的。

参考文献：

［1］李成见海上稠油油田含砂原油除砂及含油砂净化工艺探讨［J］.中国海上油气，2007，19（4）：260-264.

［2］李传宪，李琦瑰.凝胶原油粘弹性的实验研究［J］.力学与实践，2000，3（22）：48-50.

［3］桂平，张劲军.凝点附近含蜡原油的粘弹性研究［J］.石油大学学报，2003，2（27）：90-92.

高原（1990-），女，汉族，助理工程师，主要从事原油流变性研究