大港油田防砂技术现状及展望

魏震

一、大港油田出砂概况：

大港油田疏松砂岩油藏十分发育，出砂十分严重，出砂层位从上第三系明化镇油组到下第三系孔店组，特别是明化镇尤为严重，试油过程中就大量出砂。目前出砂比较严重的出砂油井占总生产油井的40%以上，并有继续扩大和蔓延的趋势。

出砂主要原因分析：

（1）地质因素：1） 油层埋藏浅，缺少上覆地层压实作用，胶结疏松，成岩性差，又是泥质胶结，胶结强度低，是油层出砂的基本原因。如港西明一组油层是流砂层，射孔就出砂。

2） 构造复杂，断层发育。地层结构受到严重破坏，岩层强度降低，岩层原始应力状态被复杂化，都会加剧地层出砂，如靠近断层的港6井，射孔后砂面上升23.19m。

3） 流体性质对地层出砂有影响，如油稠，粘度大，携砂能力强，很容易将本来胶结不牢固的砂粒带出油层。

4） 地层压力降低，增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用，扰乱了颗粒之间的胶结引起出砂。

（2）开采因素：1） 采油过程中由于液体渗流而产生的对砂粒的拖曳力是出砂的重要原因。生产压差愈大、渗透速率越高，在井壁附近液流对地层的冲刷力就愈大。突然建立压差时，压力未能迅速传播出去，压力分布曲线很陡，井壁压力梯度很大，容易破坏地层结构，引起出砂。

2） 油层见水速度快：油层胶结物以粘土为主，一般占70%左右，而粘土矿物成分中蒙脱石含量达80%左右的砂岩地层注水后，注入水浸泡地层，都会使粘土遇水膨胀变松散，降低胶结强度。进而发生颗粒位移，大大加剧地层出砂程度。

3） 频繁作业及作业过程中措施不当，也是导致严重出砂原因之一。频繁的作业，反复的压井，挤注化学药剂，都会使地层结构加快破坏。起下管柱，不注意控制速度，特别是起出大直径井下工具，也会对地层造成巨大的抽汲力引起出砂。

二、大港油田防砂的主体工艺

大港油田通过四十多年的防砂技术研究形成50余种工艺技术，尤其是最近几年，针对大港油田埋藏浅、井温低、胶结极为疏松、砂粒细等特点，结合油田生产实际情况，开展了多项技术攻关，特别是在一些疑难防砂问题上，取得了关键突破，应用最广的工艺方法有以下几种：

（1） 机械防砂工艺：

1） 砾石充填防砂工艺技术：

砾石充填防砂技术是国内外普遍采用的最有效的防砂方法，它具有处理半径大、充填效率高、填砂密实、能恢复地层应力稳定地层、能分解近井带液流减轻液流正冲击炮眼等特点。目前我油田主要出砂区块大部分采用这种工艺，成效十分突出，特别是解决了细粉砂流砂层的防砂难题，在港西油田明一油组和官195地区防砂取得重大突破。

（2）化学防砂：

化学防砂具有井内不留管柱、方便后续处理等特点，在砂害治理方面得到广泛应用。大港油田开发的化学防砂工艺绝大部分都能满足低温井防砂要求，也是其化学防砂技术的突出优势，主要技术有以下几种。

1）人工井壁防砂工艺技术：

① CS-1新型固结剂防砂工艺技术：颗粒松散，不粘结，易于运输;固结强度高（4～6MPa），挡砂能力强，固结后人工井壁渗透性好（8～15um2）;固化温度范围大（30～80 ℃），能满足低温井防砂要求。该技术已在大港油田累计实施500多口井，可比成功率90%以上，取得了较好的防砂效果。

② 高强度人工井壁防砂工艺技术：采用的胶结剂粘度低（20～50mPa.s），易于泵送;形成的人工井壁机械强度高，渗透性好，抗压强度达9～10MPa，渗透率达10um2以上;形成的砂浆可内固化，保证固结均匀;适应温度范围广（40～80℃）。该工艺在大港油田大压差井防砂得到了广泛应用，累计实施40多口井，可比成功率达90%以上，取得了良好的经济效益和社会效益。

③ 填砂胶结法防砂工艺技术：胶结剂胶结强度高（4～6MPa），渗透性好（10um2以上），耐热耐水耐介质性强，适应温度范围广（30～120℃）;施工简易，易于操作，原材料成本低廉。该技术防砂有效率90%，成效突出，已经成为大港油田大亏空井、套变井和部分疑难井防砂的重要手段。

三、大港油田防砂效果

主体防砂工艺适应性：

（1） 割缝筛管砾石充填防砂工艺

采用割缝筛管砾石充填防砂工艺共实施313井次中有效282井次，有效率达92.0%，最长有效期达到9年以上，取得了明显的防砂效果。由于该工艺不受井温限制，在各区块表现出良好的适应性，特别是解决了港西明一油组流砂层的防砂难题。

（2） 微压循环砾石充填防砂工艺

大港油田底水油藏开发中主要矛盾是水锥问题，而疏松砂岩底水油藏还有一个尤为突出问题就是出砂，必须同时解决好出砂和水锥问题，防砂难度相当大，在工艺方法、施工方式等方面受到了很大的限制，采用常规防砂工艺易压开水层而导致防砂无效，而微压循环防砂工艺有效解决了这个问题。

（3） CS-1固结剂防砂工艺

CS-1型防砂固结剂人工井壁是一种施工简便、防砂效果好、适用性较强的防砂工艺。该工艺适应单层、多层、直井、斜井防砂要求，也可解决部分轻微套变井防砂难题。它是靠颗粒本身固結形成人工井壁，井筒内不留防砂管柱和工具，因而不影响后续措施，也不存在打捞问题。该工艺在华北、胜利、青海等油田也得到了广泛的应用，共实施600多口井，可比成功率在90%以上。

四、大港油田防砂技术发展方向

1、彻底转变防砂工作观念，对于出砂区块，立足于早期防治，保证防砂的长效性。一方面有利于整个油田的合理开发，另一方面也可节约大量的后期补救性措施费用。

2、研发疏松砂岩油藏压裂充填防砂设计软件。运用计算机软件技术，优化确定最佳的技术参数，提高压裂充填防砂设计质量，保证防砂施工设计科学合理。

3、研究完善机械防砂工艺技术。在大港油田采用机械防砂工艺进行防砂的井，有效期相对较长。但随着生产时间的增长，防砂屏障逐步被堵塞，降低出油能力。为了满足油田提液稳产的需要，需进一步研究完善机械防砂工艺技术，在防砂有效期内最大限度的保持油层生产能力。

4、加强水平井、大斜度井、大位移井防砂工艺技术研究。随着勘探开发的进一步深入，水平井、大斜度井、大位移井陆续增多，在总结现有防砂工艺技术基础上，加强相应新技术的研究与应用，来提高我油田的防砂技术水平。

5、开展高含水井防砂技术的研究。大港油田的开发已进入特高含水期，防砂后有明显降水增油效果，因而结合油层地下情况，把高含水井防砂技术与调剖堵水技术结合研究，找出规律，提高治砂治水的能力。

通过上述技术研究，使防砂技术更丰富、工艺更完善，并逐步实现设计软件化、施工定量化、操作监测自动化，提高防砂工艺水平和防砂效果，更好地为油田勘探开发服务。