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摘要：在油田开采过程中，随着油田开采的不断进行，地层能量也会随之不断下降，此时油井内部的压差就会不断增大，进而导致油井出砂的问题不断严重，油井出砂会对其产能造成比较大的影响。地层出砂会进入到井筒中，可能会造成管线和设备堵塞情况的出现，或者对泵造成破坏，甚至可能会导致井壁坍塌的问题，造成套管变形损坏，最终使油井不能够继续生产，而且会影响后续开采和最终的采收率。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对油井出砂机理分析及防砂措施研究提出了一些建议，仅供参考。
关键词：油井出砂;机理分析;防砂措施;研究分析
引言
油井出砂的原因是多方面的。油井的地質条件，如胶结强度和地层应力条件的变化，以及注水开发等生产因素，都与油井出砂有关。为了保证油井的生产，需要采取有效的防砂措施来处理油井，有效地发挥防砂作用。目前常用的防砂技术有化学防砂、机械防砂、复合防砂和高压充填防砂。在选择防砂技术时，需要根据油井的实际情况，选择合适的防砂方法才能取得良好的效果。
1、油层出砂机理
一般来说，当地层应力超过地层强度时，就有可能出砂。从力学角度看，出砂机理可归结为两种岩石破坏机制：剪切破坏机制和拉伸破坏机制。剪切破坏的主要因素是储层压力衰减或生产压差过大。如果储层能量不能及时补充，注水效果差，或生产压差超过岩石强度，地层应力平衡将不稳定，导致剪切破坏。拉伸破坏是地层出砂的另一种机制，与开采速度过快或过快有关。在生产过程中，流体从储层流向井筒，并与地层颗粒发生摩擦。流速越大，摩擦力越大，施加在岩石颗粒表面的阻力越大，即岩石颗粒前后的压力梯度越大。这两种机制相互作用。一般来说，地层剪切破坏导致“突然大量出砂”，而拉伸破坏导致“细砂长流”。另外，疏松砂岩储层中含有大量的游离颗粒，颗粒的运移也是其出砂机理之一。
2、油井出砂原因分析
2.1先天因素
先天成因是指砂岩地层的地质条件、类型、分布规律和地质时代。一般来说，胶结矿物数量多，类型好，分布均匀，地质时代早，砂岩油气藏胶结强度大，否则胶结强度小。
2.2开发因素
由于人为开发因素造成的油井出砂、生产速度不当和生产速度突变、生产工艺落后、修井作业质量低、频繁、酸化作业设计不合理、生产管理不科学等，都是可以避免的。
3、油井防砂措施分析
3.1化学防砂
化学防砂技术的主要原理是，利用化学方式来增强地层砂的胶结强度，从而使人工井壁的强度得到提升，进而防止地层砂进入井筒中。化学防砂具有多方面的优点，一方面其施工比较简单，而且成本低，同时其对于粉砂层油藏的细分砂具有非常好的防砂效果，同时若油井含水率也比较高，其还能够起到堵水的作用，从而更好地保障油井的产量。化学防砂的缺点在于，其有效期比较短，在经过长时间冲刷之后，化学胶体结构会再次被破坏，此时其就无法起到有效的防砂效果。因此，化学防砂方法主要被应用于开采初期或者是高含水的油井，能够起到防砂控水的作用。在应用化学防砂方法时，应基于油井出砂的实际情况和地层压力状态、渗透率大小以及注采连通情况来确定施工方案和参数，对所需要的防砂半径进行精确的计算，确保防砂方案可以得到落实，并且取良好的效果。
3.2高压填充
当前，在国内使用的油井防砂工艺中，高压充填防砂工艺具有最为广泛的应用。高压填充工艺利用了压裂造缝形成高导渗流能力的支撑带，通过在其中充填石英砂等砾石，可以建立一道分级分选过滤的人工井壁，通过这样的方式可以对由于地层出砂及岩石结构破坏造成的压力变化进行有效的平衡，从而使地层更加稳固，并且能够起到良好的防砂、挡砂的作用。在充填防砂施工中最常用的挡砂工具有两种，分别是割缝筛管和绕丝筛管，在实际的生产实践中发现，应用这两种筛管进行油井防砂，其利用了相同的机理，而且起到的效果也比较相似。两种工具相比，割缝筛管具有一定的优势，就是在后期其比较容易打捞，因此在成本上比较低。
3.3对钻井的要求
为了防止和减少地层损害，必须控制钻井液密度，保证近平衡压力钻井，防止钻井液过多地漏入地层，并加入必要的失水控制剂，以减少失水。②钻井液必须具有良好的造壁性能，以防止井眼坍塌破坏储层条件，这对疏松流砂层和裸眼完井尤为重要;③钻井液中应适当加入防膨剂和乳化剂，以控制粘土膨胀和油乳剂损害;④钻井静液应与储层岩石和地层流体具有良好的化学相容性，防止沉积和堵塞。
3.4油井出砂判断
（1）现场观察法。1）核心观察。常规取心工具对松动岩石的回收率较低，容易从取心筒中取出岩心或从取心筒中脱落;肉眼观察、手摸等方法判断，松动岩石或低强度岩石往往一次破碎，或停放数日后自行折断，或用指甲在芯上划伤;芯浸在水或盐水中易折断。如果出现上述现象，说明地层在生产过程中容易出砂。2）临时油井状态。在同一油气藏中，临井生产过程中会产生出砂，而该井出砂的可能性较大。（2）地层出砂的影响因素。地层出砂的影响因素1）井底压降。由于井底压力降的增大，孔腔周围岩石发生剪切，剪切带扩大，易造成剪切破坏和出砂。2）塑性区的渗透性。塑性区的渗透性由于远处细砂的压实和堵塞而降低，从而增大了塑性区内的流动压力梯度，容易引起拉断和出砂。3）看油井里的水。油井见水后，可能会突然出砂，或出砂比以前重。其原因是：①水侵使黏性颗粒的毛细力大大降低;②流阻增大，储层压力降低;③水侵后油井压力降低;④见水后，必须降低井底压力，才能维持原油产量。前两者可引起拉伸破坏和出砂，后两者可引起剪切破坏和出砂。
4 结束语
综上所述，开采过程中压差过大会导致出砂。对于胶结性好、强度高的地层，生产初期往往没有出砂问题。但随着生产的发展，由于地层压力衰竭或水侵等多种因素的影响，这些油井有可能在中后期出砂。注入水可溶解部分水泥在砂粒之间，降低地层胶结强度，为出砂创造条件。
参考文献：
[1]秦丙林，白玉洪，郭志辉，陆国琛，王颖，马海燕.S油田出砂预测与防砂策略研究[J].内蒙古石油化工，2018，44（10）：108-110.
[2]王玉星.A区块出砂井区油井出砂影响因素及治理对策研究[D].东北石油大学，2018.
[3]许亚南，龙明，李军，章威，欧阳雨薇.渤海Q油田油井出砂的原因分析及开发对策[J].石油化工应用，2018.
关键词：油井出砂;机理分析;防砂措施;研究分析
引言
油井出砂的原因是多方面的。油井的地質条件，如胶结强度和地层应力条件的变化，以及注水开发等生产因素，都与油井出砂有关。为了保证油井的生产，需要采取有效的防砂措施来处理油井，有效地发挥防砂作用。目前常用的防砂技术有化学防砂、机械防砂、复合防砂和高压充填防砂。在选择防砂技术时，需要根据油井的实际情况，选择合适的防砂方法才能取得良好的效果。
1、油层出砂机理
一般来说，当地层应力超过地层强度时，就有可能出砂。从力学角度看，出砂机理可归结为两种岩石破坏机制：剪切破坏机制和拉伸破坏机制。剪切破坏的主要因素是储层压力衰减或生产压差过大。如果储层能量不能及时补充，注水效果差，或生产压差超过岩石强度，地层应力平衡将不稳定，导致剪切破坏。拉伸破坏是地层出砂的另一种机制，与开采速度过快或过快有关。在生产过程中，流体从储层流向井筒，并与地层颗粒发生摩擦。流速越大，摩擦力越大，施加在岩石颗粒表面的阻力越大，即岩石颗粒前后的压力梯度越大。这两种机制相互作用。一般来说，地层剪切破坏导致“突然大量出砂”，而拉伸破坏导致“细砂长流”。另外，疏松砂岩储层中含有大量的游离颗粒，颗粒的运移也是其出砂机理之一。
2、油井出砂原因分析
2.1先天因素
先天成因是指砂岩地层的地质条件、类型、分布规律和地质时代。一般来说，胶结矿物数量多，类型好，分布均匀，地质时代早，砂岩油气藏胶结强度大，否则胶结强度小。
2.2开发因素
由于人为开发因素造成的油井出砂、生产速度不当和生产速度突变、生产工艺落后、修井作业质量低、频繁、酸化作业设计不合理、生产管理不科学等，都是可以避免的。
3、油井防砂措施分析
3.1化学防砂
化学防砂技术的主要原理是，利用化学方式来增强地层砂的胶结强度，从而使人工井壁的强度得到提升，进而防止地层砂进入井筒中。化学防砂具有多方面的优点，一方面其施工比较简单，而且成本低，同时其对于粉砂层油藏的细分砂具有非常好的防砂效果，同时若油井含水率也比较高，其还能够起到堵水的作用，从而更好地保障油井的产量。化学防砂的缺点在于，其有效期比较短，在经过长时间冲刷之后，化学胶体结构会再次被破坏，此时其就无法起到有效的防砂效果。因此，化学防砂方法主要被应用于开采初期或者是高含水的油井，能够起到防砂控水的作用。在应用化学防砂方法时，应基于油井出砂的实际情况和地层压力状态、渗透率大小以及注采连通情况来确定施工方案和参数，对所需要的防砂半径进行精确的计算，确保防砂方案可以得到落实，并且取良好的效果。
3.2高压填充
当前，在国内使用的油井防砂工艺中，高压充填防砂工艺具有最为广泛的应用。高压填充工艺利用了压裂造缝形成高导渗流能力的支撑带，通过在其中充填石英砂等砾石，可以建立一道分级分选过滤的人工井壁，通过这样的方式可以对由于地层出砂及岩石结构破坏造成的压力变化进行有效的平衡，从而使地层更加稳固，并且能够起到良好的防砂、挡砂的作用。在充填防砂施工中最常用的挡砂工具有两种，分别是割缝筛管和绕丝筛管，在实际的生产实践中发现，应用这两种筛管进行油井防砂，其利用了相同的机理，而且起到的效果也比较相似。两种工具相比，割缝筛管具有一定的优势，就是在后期其比较容易打捞，因此在成本上比较低。
3.3对钻井的要求
为了防止和减少地层损害，必须控制钻井液密度，保证近平衡压力钻井，防止钻井液过多地漏入地层，并加入必要的失水控制剂，以减少失水。②钻井液必须具有良好的造壁性能，以防止井眼坍塌破坏储层条件，这对疏松流砂层和裸眼完井尤为重要;③钻井液中应适当加入防膨剂和乳化剂，以控制粘土膨胀和油乳剂损害;④钻井静液应与储层岩石和地层流体具有良好的化学相容性，防止沉积和堵塞。
3.4油井出砂判断
（1）现场观察法。1）核心观察。常规取心工具对松动岩石的回收率较低，容易从取心筒中取出岩心或从取心筒中脱落;肉眼观察、手摸等方法判断，松动岩石或低强度岩石往往一次破碎，或停放数日后自行折断，或用指甲在芯上划伤;芯浸在水或盐水中易折断。如果出现上述现象，说明地层在生产过程中容易出砂。2）临时油井状态。在同一油气藏中，临井生产过程中会产生出砂，而该井出砂的可能性较大。（2）地层出砂的影响因素。地层出砂的影响因素1）井底压降。由于井底压力降的增大，孔腔周围岩石发生剪切，剪切带扩大，易造成剪切破坏和出砂。2）塑性区的渗透性。塑性区的渗透性由于远处细砂的压实和堵塞而降低，从而增大了塑性区内的流动压力梯度，容易引起拉断和出砂。3）看油井里的水。油井见水后，可能会突然出砂，或出砂比以前重。其原因是：①水侵使黏性颗粒的毛细力大大降低;②流阻增大，储层压力降低;③水侵后油井压力降低;④见水后，必须降低井底压力，才能维持原油产量。前两者可引起拉伸破坏和出砂，后两者可引起剪切破坏和出砂。
4 结束语
综上所述，开采过程中压差过大会导致出砂。对于胶结性好、强度高的地层，生产初期往往没有出砂问题。但随着生产的发展，由于地层压力衰竭或水侵等多种因素的影响，这些油井有可能在中后期出砂。注入水可溶解部分水泥在砂粒之间，降低地层胶结强度，为出砂创造条件。
参考文献：
[1]秦丙林，白玉洪，郭志辉，陆国琛，王颖，马海燕.S油田出砂预测与防砂策略研究[J].内蒙古石油化工，2018，44（10）：108-110.
[2]王玉星.A区块出砂井区油井出砂影响因素及治理对策研究[D].东北石油大学，2018.
[3]许亚南，龙明，李军，章威，欧阳雨薇.渤海Q油田油井出砂的原因分析及开发对策[J].石油化工应用，2018.