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摘 要：孤东油田是典型的疏松砂岩油藏，油层埋藏浅，压实程度差，胶结疏松，易出泥砂。本文针对孤东油田稠油油藏特点，分析井下作业防砂技术工艺措施，合理控制稠油油井出砂，降低稠油井出砂的危害，增强稠油井注汽采油效果和生产周期。
关键词：稠油；防砂；工艺
分类号：TE358.1
孤东油田是典型的疏松砂岩油藏，油层埋藏浅，压实程度差，胶结疏松，易出泥砂，目前油田开发已进入开采后期，稠油油藏的开发逐渐成为当前原油上产、稳产的基础。其中：热力采油成为现今油田开发的重要研究课题，随着热采工艺的发展，如何强化稠油井防砂技术，延长稠油井生产周期，成为热采作业技术人员亟待解决的一个重要课题。
1 孤东稠油油藏储层状况与出砂机理
孤东油田位于济阳坳陷沾化凹陷东北部，孤东构造是一个被断层复杂化了的具有多层结构的披覆构造，两翼不对称，东翼断层少，平缓而简单，西翼断层多，陡而较复杂。孤东油田稠油油藏主要分布在馆陶组，是河流相沉积的高饱和、高粘度、高渗透率构造层状油藏，储层胶结疏松、非均质严重、油稠、饱和压力高。储层特点：（1）油稠。地面原油粘度450-5000mPa.s，地下原油粘度450-5000mPa.s，原油粘度主要受微构造控制，纵向上上稠下稀，平面上边部稠顶部稀。（2）饱和压力高。原始地层压力11.5-14.2MPa，饱和压力9.9-13.2MPa，地饱压差仅1.0-3.0MPa，平均1.9MPa。（3）非均质严重由于河流相沉积过程中河道的不断迁移和测相叠加、水流能量分布不均，砂体连通差、储层非均质相当严重。在注水开发中，导致水淹不均衡、储量动用不均衡。（4）地质构造和胶结方式是造成地层出泥砂。从岩心的X射线衍射看出，其胶结物主要以粘土矿物为主，而其粘土胶结物又以蒙脱石为主，蒙脱石见水后极易膨胀、分散，遇水后的岩石结构遭到破坏导致泥质砂粒运移导致胶结力下降，地层胶结强度下降，引起地层骨架破坏，这说明地质构造和胶结方式是造成地层出泥砂的主要原因。（5）油水井见水后导致地层出泥砂。从驱替实验看，当储层开始注水后，水溶解地层中的胶结物，导致油井出砂。（6）采液强度的增大引起出泥砂。由于储层埋藏较浅，胶结程度较差，在放大生产压差的情况下，使地层骨架遇到严重的破坏，造成油井出砂。在孤东油田长期高速开发过程中，骨架砂被破坏，引起地层出泥砂。（7）热采对出砂可能造成的影响。注蒸汽热采造成地层岩石胶结疏松，并产生裂隙从而导致出砂的可能，下面通过实践方面进行分析如下：①储层胶结疏松，胶结物以粘土为主。注蒸汽后，原油粘度急剧下降，泥质胶结物容易被破坏，砂岩结构变为松散状态；②注汽结束回采时，一般生产压差较大，排液速度极大增加，将引起出砂；③蒸汽吞吐开采，注汽强度大，先吞后吐，液流双向反复，导致岩石颗粒更加松动；④高温蒸汽对油层岩石的溶蚀及粘土的膨胀解体作用。⑤蒸汽窜流导致油井出砂严重。有些油藏或区块。在蒸汽吞吐开采期间，由于注汽压力及注汽强度过高，以及油层非均质性严重等，发生汽窜现象，导致这些井在进行蒸汽吞吐回来时，出砂严重。⑥注蒸汽热力采油的注采强度大这种突出的特点，不仅导致油井易出砂，而且防砂难度极大。实践说明，虽然某些热采油井采取了绕丝筛管砾石充填防砂方法，或者高温化学剂固砂等措施，初期能取得较好的防砂效果。但经过多周期蒸汽吞吐作业后，防砂砾石层及筛管被局部冲毁，化学固结层被破坏，引起油井重新出砂严重。⑦如果油井出砂量很大，已在井眼周围形成了洞穴、孔洞等，防砂难度更大。油层结构破坏程度越大，防治效果越差。
2 热采井机械防砂工艺
根据稠油油藏原油粘度较高、采液速度较大、一般出砂量大等特点，优先采用的防砂方法是：机械防砂，其次是化学防砂中的人工井壁防砂，复合防砂将取得较好的防砂效果。（1）热采井机械防砂机械防砂可用于油井的先期防砂，也可用于后期防砂，它不受井段长度的限制，对地层的均匀性要求不高，对井温要求不高，但井筒不完好不能采用机械防砂。（2）砾石材料的选择在注汽的高温条件下，井底湿蒸汽液相pH值很高（可达11～12），因而可使石英砂遭受严重的热碱溶蚀。（2）砾石直径的确定。提高充填石英砂的颗粒直径。针对油层粉细砂和粘土含量高，地层砂平均粒径值已不能充分反映实际的情况，打破以往应用索西埃公式选择充填砂粒径的常规做法，适当增大了充填石英砂直径，使运移微粒在充填层能较好地通过，同时组织大的颗粒运移，达到阻大排小目的。（3）环形空间耐高温封隔器配制。由于防砂施工后要注入高温蒸汽，在常规井中用于密封砾石充填环形空间的橡胶元件难以胜任，因而使用了耐高温的防砂封隔器-铅封封隔器。（4）加砂。设计与施工中控制以线性方式加砂，改善折线方式加砂带来的弊端，增加了充填密实度，保障了近井人工挡砂屏障的连续性和完整性。（5）热采井砾石充填防砂工艺。①砾石充填工具。中、高压井或斜井可选用四位式转换充填工具，只要地面施工人员操作工作管柱便可使井下工具进入不同的工作位置来满足工艺要求。低压井可选用皮碗式转换充填工具，结构相对简单。③热采绕丝筛管。填料选用耐高温橡胶石棉盘根（耐温400℃，耐压10MP）。防止砂砾进入筛筒内，保证正常注汽和采油。c.中心管孔眼流通面积大（比国外同类产品大20%），有利于稠油流动。
3 热采化学防砂工艺
化学防砂可用于油井的先期防砂，也可用于后期防砂，它对地层砂物性范围范围适应大，对于深层比较合适，但它在高温井、长井段、老井防砂，不如机械防砂效果好。（1）水泥砂浆人工井壁。以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例混合均匀，拌以适量的水，用油携至井下，挤入套管外，堆积于出砂部位，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，防止油层出砂。（2）水带干灰砂。是以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例在地面拌和均匀，用水携至井下，挤入套管外，堆积于出砂部位，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，防止油层出砂。适于已出砂的油、水井后期防砂，多油层、高含水油井，防砂井段小于50m。（3）柴油水泥浆乳化液：以活性水配制水泥浆，按比例加入柴油，充分搅拌形成柴油水泥浆乳化液，泵入井内挤入出砂部位，水泥凝固后形成人工井壁。由于柴油为连续相，凝固后的水泥具有一定的渗透性，使液流能顺利通过人工井壁，进入井筒，达到防砂的目的。适于早期防砂，井段小于15m，地层出砂量小的浅井。（4）焊接玻璃防砂。将焊接玻璃捣碎研磨成粉末并溶于水溶性钠盐、氢氧化钠和二氧化硅的溶液中，将它注入地层胶结砂岩颗粒。（5）氢氧化钙溶液防砂。将Ca（OH）2溶液注入油层，在65.5℃的温度下，与地层中的粘土矿物反应生成不和水作用的硅铝酸钙，将地层砂固结控制出砂。
4 结 论
总的来说，化学防砂适用于渗透率相对均匀的薄层段，在粉细砂岩地层中的防砂效果优于机械防砂。它还适用于双层完井作业中的上部地层防砂。但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，相对成本较高等缺点，应用程度不如机械防砂。
随着油田开采后期，稠油井的开发和利用占据了主导地位，本文通过介绍多种机械和化学防砂工艺，针对不同油藏特点，进行先期地层防砂处理，从而达到预期目的。
[参考文献]
[1] 孙晓岗.稠油热采技术论文集. 北京：石油大学出版社.2006
[2] 秦积舜.油层物理学.石油大学出版社，2001.
关键词：稠油；防砂；工艺
分类号：TE358.1
孤东油田是典型的疏松砂岩油藏，油层埋藏浅，压实程度差，胶结疏松，易出泥砂，目前油田开发已进入开采后期，稠油油藏的开发逐渐成为当前原油上产、稳产的基础。其中：热力采油成为现今油田开发的重要研究课题，随着热采工艺的发展，如何强化稠油井防砂技术，延长稠油井生产周期，成为热采作业技术人员亟待解决的一个重要课题。
1 孤东稠油油藏储层状况与出砂机理
孤东油田位于济阳坳陷沾化凹陷东北部，孤东构造是一个被断层复杂化了的具有多层结构的披覆构造，两翼不对称，东翼断层少，平缓而简单，西翼断层多，陡而较复杂。孤东油田稠油油藏主要分布在馆陶组，是河流相沉积的高饱和、高粘度、高渗透率构造层状油藏，储层胶结疏松、非均质严重、油稠、饱和压力高。储层特点：（1）油稠。地面原油粘度450-5000mPa.s，地下原油粘度450-5000mPa.s，原油粘度主要受微构造控制，纵向上上稠下稀，平面上边部稠顶部稀。（2）饱和压力高。原始地层压力11.5-14.2MPa，饱和压力9.9-13.2MPa，地饱压差仅1.0-3.0MPa，平均1.9MPa。（3）非均质严重由于河流相沉积过程中河道的不断迁移和测相叠加、水流能量分布不均，砂体连通差、储层非均质相当严重。在注水开发中，导致水淹不均衡、储量动用不均衡。（4）地质构造和胶结方式是造成地层出泥砂。从岩心的X射线衍射看出，其胶结物主要以粘土矿物为主，而其粘土胶结物又以蒙脱石为主，蒙脱石见水后极易膨胀、分散，遇水后的岩石结构遭到破坏导致泥质砂粒运移导致胶结力下降，地层胶结强度下降，引起地层骨架破坏，这说明地质构造和胶结方式是造成地层出泥砂的主要原因。（5）油水井见水后导致地层出泥砂。从驱替实验看，当储层开始注水后，水溶解地层中的胶结物，导致油井出砂。（6）采液强度的增大引起出泥砂。由于储层埋藏较浅，胶结程度较差，在放大生产压差的情况下，使地层骨架遇到严重的破坏，造成油井出砂。在孤东油田长期高速开发过程中，骨架砂被破坏，引起地层出泥砂。（7）热采对出砂可能造成的影响。注蒸汽热采造成地层岩石胶结疏松，并产生裂隙从而导致出砂的可能，下面通过实践方面进行分析如下：①储层胶结疏松，胶结物以粘土为主。注蒸汽后，原油粘度急剧下降，泥质胶结物容易被破坏，砂岩结构变为松散状态；②注汽结束回采时，一般生产压差较大，排液速度极大增加，将引起出砂；③蒸汽吞吐开采，注汽强度大，先吞后吐，液流双向反复，导致岩石颗粒更加松动；④高温蒸汽对油层岩石的溶蚀及粘土的膨胀解体作用。⑤蒸汽窜流导致油井出砂严重。有些油藏或区块。在蒸汽吞吐开采期间，由于注汽压力及注汽强度过高，以及油层非均质性严重等，发生汽窜现象，导致这些井在进行蒸汽吞吐回来时，出砂严重。⑥注蒸汽热力采油的注采强度大这种突出的特点，不仅导致油井易出砂，而且防砂难度极大。实践说明，虽然某些热采油井采取了绕丝筛管砾石充填防砂方法，或者高温化学剂固砂等措施，初期能取得较好的防砂效果。但经过多周期蒸汽吞吐作业后，防砂砾石层及筛管被局部冲毁，化学固结层被破坏，引起油井重新出砂严重。⑦如果油井出砂量很大，已在井眼周围形成了洞穴、孔洞等，防砂难度更大。油层结构破坏程度越大，防治效果越差。
2 热采井机械防砂工艺
根据稠油油藏原油粘度较高、采液速度较大、一般出砂量大等特点，优先采用的防砂方法是：机械防砂，其次是化学防砂中的人工井壁防砂，复合防砂将取得较好的防砂效果。（1）热采井机械防砂机械防砂可用于油井的先期防砂，也可用于后期防砂，它不受井段长度的限制，对地层的均匀性要求不高，对井温要求不高，但井筒不完好不能采用机械防砂。（2）砾石材料的选择在注汽的高温条件下，井底湿蒸汽液相pH值很高（可达11～12），因而可使石英砂遭受严重的热碱溶蚀。（2）砾石直径的确定。提高充填石英砂的颗粒直径。针对油层粉细砂和粘土含量高，地层砂平均粒径值已不能充分反映实际的情况，打破以往应用索西埃公式选择充填砂粒径的常规做法，适当增大了充填石英砂直径，使运移微粒在充填层能较好地通过，同时组织大的颗粒运移，达到阻大排小目的。（3）环形空间耐高温封隔器配制。由于防砂施工后要注入高温蒸汽，在常规井中用于密封砾石充填环形空间的橡胶元件难以胜任，因而使用了耐高温的防砂封隔器-铅封封隔器。（4）加砂。设计与施工中控制以线性方式加砂，改善折线方式加砂带来的弊端，增加了充填密实度，保障了近井人工挡砂屏障的连续性和完整性。（5）热采井砾石充填防砂工艺。①砾石充填工具。中、高压井或斜井可选用四位式转换充填工具，只要地面施工人员操作工作管柱便可使井下工具进入不同的工作位置来满足工艺要求。低压井可选用皮碗式转换充填工具，结构相对简单。③热采绕丝筛管。填料选用耐高温橡胶石棉盘根（耐温400℃，耐压10MP）。防止砂砾进入筛筒内，保证正常注汽和采油。c.中心管孔眼流通面积大（比国外同类产品大20%），有利于稠油流动。
3 热采化学防砂工艺
化学防砂可用于油井的先期防砂，也可用于后期防砂，它对地层砂物性范围范围适应大，对于深层比较合适，但它在高温井、长井段、老井防砂，不如机械防砂效果好。（1）水泥砂浆人工井壁。以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例混合均匀，拌以适量的水，用油携至井下，挤入套管外，堆积于出砂部位，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，防止油层出砂。（2）水带干灰砂。是以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例在地面拌和均匀，用水携至井下，挤入套管外，堆积于出砂部位，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，防止油层出砂。适于已出砂的油、水井后期防砂，多油层、高含水油井，防砂井段小于50m。（3）柴油水泥浆乳化液：以活性水配制水泥浆，按比例加入柴油，充分搅拌形成柴油水泥浆乳化液，泵入井内挤入出砂部位，水泥凝固后形成人工井壁。由于柴油为连续相，凝固后的水泥具有一定的渗透性，使液流能顺利通过人工井壁，进入井筒，达到防砂的目的。适于早期防砂，井段小于15m，地层出砂量小的浅井。（4）焊接玻璃防砂。将焊接玻璃捣碎研磨成粉末并溶于水溶性钠盐、氢氧化钠和二氧化硅的溶液中，将它注入地层胶结砂岩颗粒。（5）氢氧化钙溶液防砂。将Ca（OH）2溶液注入油层，在65.5℃的温度下，与地层中的粘土矿物反应生成不和水作用的硅铝酸钙，将地层砂固结控制出砂。
4 结 论
总的来说，化学防砂适用于渗透率相对均匀的薄层段，在粉细砂岩地层中的防砂效果优于机械防砂。它还适用于双层完井作业中的上部地层防砂。但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，相对成本较高等缺点，应用程度不如机械防砂。
随着油田开采后期，稠油井的开发和利用占据了主导地位，本文通过介绍多种机械和化学防砂工艺，针对不同油藏特点，进行先期地层防砂处理，从而达到预期目的。
[参考文献]
[1] 孙晓岗.稠油热采技术论文集. 北京：石油大学出版社.2006
[2] 秦积舜.油层物理学.石油大学出版社，2001.