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[摘 要]曙光油田曙三区杜家台油藏出砂套坏严重，停产、停注井多，注采井网不完善，开发效果差。针对油藏出砂套坏严重的问题，1989年开始实施各种防砂措施，效果均不理想。2014年曙三区油藏地质特征研究基础上，开展了防砂对策研究工作；提出了系列防砂技术，并进行了矿场实验，取得了较好的效果。
[关键词]稀油 注水区块 出砂 套坏 防砂 系列防砂技术
中图分类号：U469.696 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0365-01
1 概况
1.1 油藏简况
曙三区位于辽河断陷盆地西部凹陷西斜坡中段杜32断层上升盘，开发目的层为下第三系沙河街组四段杜家台油层，油层埋深950～1 700 m，含油面积19.0 km2，石油地质储量2 244×104t。全区共划分为7个开发单元，是一个具有边底水的构造-岩性油藏。
该区1975年10月投入开发试采，1976年5月投入试注，在20多年的开发中，经历了基础井网开发、第1次井网加密调整开发、第2次井网调整及综合治理3个阶段。基础井网开发阶段，采用500 m井距反九点法面积注水方式进行开采；通过第1次井网加密后井网呈不规则点状面积注水井网，井距由500m加密到了350～400m；第2次井网调整及综合治理阶段对曙三区进行再次加密调整，同时进行综合治理，阶段取得了一定效果，但仍然不能满足开发需要。
1.2 存在问题
曙三区自1975年投入开发以来，通过不断的油藏地质研究和改善开发效果技术研究，区块开发取得了较好效果，但受诸多因素影响，曙三区开发仍存在以下问题。
（1）曙三区油、水井出砂严重。曙三区所有井均有出砂历史，把单井累计出砂量大于2m3作为出砂严重的标准，出砂严重的井占总井数的55.8%。
（2）受出砂套管损坏影响，曙三区停产、停注井多。曙三区完钻油、水井共360口，受出砂套坏影响停产、停注井206口，占完钻井的57.2%。停产、停注井多，注采井网不完善。
（3）开发效果差，达不到标定采收率。目前油藏综合含水79.6%，采油速度为0.31%，采出程度仅为22.31%。应用近年数据，利用多种方法预测，最终采收率为26.3%，低于标定采收率32.8%，与标定采收率相差6.5个百分点。
2 出砂套坏原因分析
2.1 出砂原因分析
根据目前曙三区砂岩油藏开发中存在的矛盾，在精细油藏研究的基础上，对区块自然和生产状况进行了研究，详细分析了目前所出地层砂的粒径、分选等情况，从内在的地层发育状况到外在的开发状况，综合研究了曙三区砂岩油藏的出砂机理。综合结果主要有两个方面的因素[1]：
从内因上讲， 一方面曙三区砂岩油藏由于油层埋藏浅（970m-1700m），地层压实作用小，胶结比较疏松；断块多，地层倾角仅有11-13°，地层应力场分布不均衡，地层中容易产生局部应力过大，破坏岩石的原始结构，使岩石的强度下降，导致出砂；另一方面曙三区杜家台碎屑物成分成熟度一般在0.5-0.7之间均较低，同时碎屑颗粒磨圆程度主要以次尖-次圆为主，颗粒间主要以点-线接触，胶结类型以孔隙式及接触式胶结为主，胶结物主要为泥质胶结物，胶结程度较差，岩性松散易碎，导致油藏易出砂。
从外因上讲，一方面由于随着油田开发期延续，压力自然下降，储层砂体承载砂粒的负荷逐渐增加，致使砂粒间的应力平衡状态被破坏即地层应力超过砂岩地层强度，导致了岩石颗粒的剥离。另一方面曙三区杜家台为中-强水敏，注水开发后大量注水造成的水敏地层岩石膨胀和泥质胶结物强度下降 、松散解体在宏观上也表现为地层出砂出泥浆。
2.2 套坏原因分析
统计曙三区套坏井139口，其中套坏井段在油层段的占60.3%，在油层顶部泥岩段的占20.1%。分析认为曙三区油水井套坏的主要原因有两点。
一是油水井出砂，这是曙三区套坏的主要原因。曙三区出砂严重，单井累计出砂量大于2 m3占总井数的55.8%。出泥砂不仅影响油井正常生产，而且容易造成套管损坏。注水井附近地层的泥沙向地层内部运移，在套管外形成洞穴。油井附近地层的泥沙排到井筒中，在套管外也形成洞穴。出泥沙井段的套管失去地层依托，处于悬空状态，承受外载的能力大大减小。在受力不均匀的情况下很容易造成套管弯曲、变形和破坏。上部地层的坍塌也会造成套管的伤害。
二是泥岩吸水膨胀蠕变。曙三区泥质含量13.85%，其中蒙脱石含量20.3%。分散性蒙脱石吸水能力很强，泥岩吸水膨胀蠕变将垂向的岩层压力转变为水平应力作用在套管上，使套管受挤压而变形、损坏。
3 防砂对策研究
面对曙三区出砂套坏严重的问题，在深入分析出砂套坏原因的基础上提出了系列防砂技术是曙三区二次开发的技术基础。该技术的实施分3个阶段：①钻完井阶段：利用高强度、大套管完井，防止套管损坏；同时采用采用大孔径、高孔密防砂射孔技术，为了增大炮眼总的流通面积，减小地层流体在炮眼内外的压降，降低地层流体径向流速，减缓地层出砂。②强制防排砂阶段：初期采用水力射流泵投产，短期内（15-30d）强制排砂，排空近井地带浮砂；排砂完成立即后采用地层深部压裂防砂技术，对地层进行大剂量填砂并形成砂桥进行防砂；防砂后配套使用携砂泵采油。③注水及入井流体控制：水井注水前实施防膨，油水井作业时入井流体添加防膨剂，要求注入水水质与地层具配伍性，防止注入水造成粘土水化膨胀形成泥浆、造成出砂。
4 现场应用及效果分析
4.1 实验区块选择
选择曙三区出砂最严重四级断块杜21块做为实验区。杜21块为一周边被三条断层切割的砂岩油藏，开发目的层为下第三系沙河街组四段杜家台油层，油层埋深-1000～-1340m，含油面积2.21km2，地质储量162×104t。 杜21断块单井累积出砂量较大，平均单井累积出砂量大于4方。平均单井冲检周期为59天。历史上有8口井先后采取过树脂防砂、化学防砂及机械防砂措施，但效果均不明显。油井平均生产101天出砂套坏关井。杜21块共有油水井22口，受出砂套坏影响目前仅局部油井1口、水井1口，停产停注20口，区块日产油2t，处于全面停产停注状态。
4.2 试验进展及效果分析
杜21块2014年制定了防砂试验方案。通过打调整井降该块调整为200 m×250 m反九点面积注水井网。投产新井23口，对全部新井实施系列防砂技术。
防砂试验工作自2014年1月开始组织以来，进展顺利。系列防砂技术有效解决了出砂套管损坏的问题，防砂试验取得了成功。2年来共完钻投产油井21口，转注6口，油水井全部采用系列防砂技术。已平均生产626天，目前全部保持完好。区块日产油由2t上升到最高41t，采油速度由0.02%上升到0.92%，取得了较好的效果。
（1）油、水井开井数。油井开井数由1口增加到15口，注水井开井数有1口增加到6口，日产油由2t上升到最高41t，采油速度由0.02%上升到0.92%，杜21块储量得到了有效动用。
（2）油井寿命。在原开发方式下，杜21块油井平均生产101天就因出砂套管损坏而关井，实施全过程综合防砂技术后，投产新井生产天数现已达到626天，且仍正常生产，目前已经延长油井寿命525天。
（3）检泵周期。在原开发方式下，杜21块油井冲砂检泵周期为31天；目前杜21块新井冲砂检泵周期为147天，冲砂检泵周期延长了116天，提高了油井生产时率。
5 结论
（1）系列防砂技术实验井生产稳定，冲检周期明显延长，油水井寿命显著提高，防砂治砂取得了初步成功。
（2）通过注水区块防砂对策研究、系列防砂技术的应用，曙三区出砂最严重、因出砂套坏全面停产的杜21块，油、水井能够正常生产，区块储量得到了有效动用。系列防砂技术的成功，为其他稀油注水区块防砂治砂提供了可借鉴的经验。
参考文献
[1] 贺子恩。出砂区块曙三区防砂工艺应用的几点看法[J].辽宁师范大学学报（自然科学版），2009，10（增刊）：97.
[2] 刘景三，司连收，张东荣，等。大孔径、高孔密防砂射孔技术在草13块的应用[J].油气地质与采收率，2003，10（1）：79～80.
[3] 宋福军，刘伟，等。曙三区综合防砂研究与应用[J].特种油气藏，2006，13（增刊）：170.
[4] 李颖川.采油工程[M].北京：石油工业出版社，2001：78～150.
[关键词]稀油 注水区块 出砂 套坏 防砂 系列防砂技术
中图分类号：U469.696 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0365-01
1 概况
1.1 油藏简况
曙三区位于辽河断陷盆地西部凹陷西斜坡中段杜32断层上升盘，开发目的层为下第三系沙河街组四段杜家台油层，油层埋深950～1 700 m，含油面积19.0 km2，石油地质储量2 244×104t。全区共划分为7个开发单元，是一个具有边底水的构造-岩性油藏。
该区1975年10月投入开发试采，1976年5月投入试注，在20多年的开发中，经历了基础井网开发、第1次井网加密调整开发、第2次井网调整及综合治理3个阶段。基础井网开发阶段，采用500 m井距反九点法面积注水方式进行开采；通过第1次井网加密后井网呈不规则点状面积注水井网，井距由500m加密到了350～400m；第2次井网调整及综合治理阶段对曙三区进行再次加密调整，同时进行综合治理，阶段取得了一定效果，但仍然不能满足开发需要。
1.2 存在问题
曙三区自1975年投入开发以来，通过不断的油藏地质研究和改善开发效果技术研究，区块开发取得了较好效果，但受诸多因素影响，曙三区开发仍存在以下问题。
（1）曙三区油、水井出砂严重。曙三区所有井均有出砂历史，把单井累计出砂量大于2m3作为出砂严重的标准，出砂严重的井占总井数的55.8%。
（2）受出砂套管损坏影响，曙三区停产、停注井多。曙三区完钻油、水井共360口，受出砂套坏影响停产、停注井206口，占完钻井的57.2%。停产、停注井多，注采井网不完善。
（3）开发效果差，达不到标定采收率。目前油藏综合含水79.6%，采油速度为0.31%，采出程度仅为22.31%。应用近年数据，利用多种方法预测，最终采收率为26.3%，低于标定采收率32.8%，与标定采收率相差6.5个百分点。
2 出砂套坏原因分析
2.1 出砂原因分析
根据目前曙三区砂岩油藏开发中存在的矛盾，在精细油藏研究的基础上，对区块自然和生产状况进行了研究，详细分析了目前所出地层砂的粒径、分选等情况，从内在的地层发育状况到外在的开发状况，综合研究了曙三区砂岩油藏的出砂机理。综合结果主要有两个方面的因素[1]：
从内因上讲， 一方面曙三区砂岩油藏由于油层埋藏浅（970m-1700m），地层压实作用小，胶结比较疏松；断块多，地层倾角仅有11-13°，地层应力场分布不均衡，地层中容易产生局部应力过大，破坏岩石的原始结构，使岩石的强度下降，导致出砂；另一方面曙三区杜家台碎屑物成分成熟度一般在0.5-0.7之间均较低，同时碎屑颗粒磨圆程度主要以次尖-次圆为主，颗粒间主要以点-线接触，胶结类型以孔隙式及接触式胶结为主，胶结物主要为泥质胶结物，胶结程度较差，岩性松散易碎，导致油藏易出砂。
从外因上讲，一方面由于随着油田开发期延续，压力自然下降，储层砂体承载砂粒的负荷逐渐增加，致使砂粒间的应力平衡状态被破坏即地层应力超过砂岩地层强度，导致了岩石颗粒的剥离。另一方面曙三区杜家台为中-强水敏，注水开发后大量注水造成的水敏地层岩石膨胀和泥质胶结物强度下降 、松散解体在宏观上也表现为地层出砂出泥浆。
2.2 套坏原因分析
统计曙三区套坏井139口，其中套坏井段在油层段的占60.3%，在油层顶部泥岩段的占20.1%。分析认为曙三区油水井套坏的主要原因有两点。
一是油水井出砂，这是曙三区套坏的主要原因。曙三区出砂严重，单井累计出砂量大于2 m3占总井数的55.8%。出泥砂不仅影响油井正常生产，而且容易造成套管损坏。注水井附近地层的泥沙向地层内部运移，在套管外形成洞穴。油井附近地层的泥沙排到井筒中，在套管外也形成洞穴。出泥沙井段的套管失去地层依托，处于悬空状态，承受外载的能力大大减小。在受力不均匀的情况下很容易造成套管弯曲、变形和破坏。上部地层的坍塌也会造成套管的伤害。
二是泥岩吸水膨胀蠕变。曙三区泥质含量13.85%，其中蒙脱石含量20.3%。分散性蒙脱石吸水能力很强，泥岩吸水膨胀蠕变将垂向的岩层压力转变为水平应力作用在套管上，使套管受挤压而变形、损坏。
3 防砂对策研究
面对曙三区出砂套坏严重的问题，在深入分析出砂套坏原因的基础上提出了系列防砂技术是曙三区二次开发的技术基础。该技术的实施分3个阶段：①钻完井阶段：利用高强度、大套管完井，防止套管损坏；同时采用采用大孔径、高孔密防砂射孔技术，为了增大炮眼总的流通面积，减小地层流体在炮眼内外的压降，降低地层流体径向流速，减缓地层出砂。②强制防排砂阶段：初期采用水力射流泵投产，短期内（15-30d）强制排砂，排空近井地带浮砂；排砂完成立即后采用地层深部压裂防砂技术，对地层进行大剂量填砂并形成砂桥进行防砂；防砂后配套使用携砂泵采油。③注水及入井流体控制：水井注水前实施防膨，油水井作业时入井流体添加防膨剂，要求注入水水质与地层具配伍性，防止注入水造成粘土水化膨胀形成泥浆、造成出砂。
4 现场应用及效果分析
4.1 实验区块选择
选择曙三区出砂最严重四级断块杜21块做为实验区。杜21块为一周边被三条断层切割的砂岩油藏，开发目的层为下第三系沙河街组四段杜家台油层，油层埋深-1000～-1340m，含油面积2.21km2，地质储量162×104t。 杜21断块单井累积出砂量较大，平均单井累积出砂量大于4方。平均单井冲检周期为59天。历史上有8口井先后采取过树脂防砂、化学防砂及机械防砂措施，但效果均不明显。油井平均生产101天出砂套坏关井。杜21块共有油水井22口，受出砂套坏影响目前仅局部油井1口、水井1口，停产停注20口，区块日产油2t，处于全面停产停注状态。
4.2 试验进展及效果分析
杜21块2014年制定了防砂试验方案。通过打调整井降该块调整为200 m×250 m反九点面积注水井网。投产新井23口，对全部新井实施系列防砂技术。
防砂试验工作自2014年1月开始组织以来，进展顺利。系列防砂技术有效解决了出砂套管损坏的问题，防砂试验取得了成功。2年来共完钻投产油井21口，转注6口，油水井全部采用系列防砂技术。已平均生产626天，目前全部保持完好。区块日产油由2t上升到最高41t，采油速度由0.02%上升到0.92%，取得了较好的效果。
（1）油、水井开井数。油井开井数由1口增加到15口，注水井开井数有1口增加到6口，日产油由2t上升到最高41t，采油速度由0.02%上升到0.92%，杜21块储量得到了有效动用。
（2）油井寿命。在原开发方式下，杜21块油井平均生产101天就因出砂套管损坏而关井，实施全过程综合防砂技术后，投产新井生产天数现已达到626天，且仍正常生产，目前已经延长油井寿命525天。
（3）检泵周期。在原开发方式下，杜21块油井冲砂检泵周期为31天；目前杜21块新井冲砂检泵周期为147天，冲砂检泵周期延长了116天，提高了油井生产时率。
5 结论
（1）系列防砂技术实验井生产稳定，冲检周期明显延长，油水井寿命显著提高，防砂治砂取得了初步成功。
（2）通过注水区块防砂对策研究、系列防砂技术的应用，曙三区出砂最严重、因出砂套坏全面停产的杜21块，油、水井能够正常生产，区块储量得到了有效动用。系列防砂技术的成功，为其他稀油注水区块防砂治砂提供了可借鉴的经验。
参考文献
[1] 贺子恩。出砂区块曙三区防砂工艺应用的几点看法[J].辽宁师范大学学报（自然科学版），2009，10（增刊）：97.
[2] 刘景三，司连收，张东荣，等。大孔径、高孔密防砂射孔技术在草13块的应用[J].油气地质与采收率，2003，10（1）：79～80.
[3] 宋福军，刘伟，等。曙三区综合防砂研究与应用[J].特种油气藏，2006，13（增刊）：170.
[4] 李颖川.采油工程[M].北京：石油工业出版社，2001：78～150.