曹杜軍 楊承欣 李躍 王偉 朱磊磊（冀東油田陸上作業(yè)區(qū)，河北唐山 063200）

老爺廟淺層油藏出砂情況及防砂措施研究

曹杜軍 楊承欣 李躍 王偉 朱磊磊（冀東油田陸上作業(yè)區(qū)，河北唐山 063200）

老爺廟淺層油藏儲(chǔ)層膠結(jié)疏松，分選較差，地層砂較細(xì)，油井生產(chǎn)時(shí)因采液強(qiáng)度大等原因?qū)е碌貙映錾?，由此造成層間竄槽、套變、管柱卡等問題，影響正常生產(chǎn)或無法生產(chǎn)。本文針對(duì)廟北淺層出砂嚴(yán)重的現(xiàn)狀，分析因出砂導(dǎo)致生產(chǎn)不正常的井、層，回顧防砂歷程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，尋找適合廟北淺層的防砂方法，以期解決細(xì)粉砂治理的難題。

老爺廟淺層；細(xì)粉砂；防砂

1 老爺廟淺層油藏地質(zhì)概況

老爺廟淺層油藏主要開發(fā)層系為上第三系明化鎮(zhèn)組（明下段）和館陶組，明化鎮(zhèn)組為曲流河沉積，館陶組為辮狀河河道沉積。廟淺區(qū)塊油藏埋深淺，為中-高孔滲、天然能量充足的邊底水驅(qū)動(dòng)、層狀斷塊油藏。油藏含12個(gè)斷塊，儲(chǔ)層巖石以中、細(xì)砂巖為主，儲(chǔ)層膠結(jié)疏松，主要是孔隙式、接觸-孔隙式接觸關(guān)系。該區(qū)塊層間及平面非均質(zhì)性程度為中等-嚴(yán)重，明下段儲(chǔ)層為弱速敏儲(chǔ)層（臨界流速為4.26-17.14m/d），館陶組儲(chǔ)層為弱-中速敏儲(chǔ)層（臨界流速為4.86-6.81m/d）。儲(chǔ)層段巖芯單軸抗壓強(qiáng)度普遍較低，絕大多數(shù)在5 MPa以下，屬于典型的弱固結(jié)砂巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層易出砂。

2 老爺廟淺層油井出砂狀況

老爺廟淺層油藏開發(fā)目前進(jìn)入調(diào)整階段，而經(jīng)過快速上產(chǎn)階段階段后，邊底水推進(jìn)使生產(chǎn)過程中油井含水上升快，已進(jìn)入特高含水期，高含水期提液是該區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)的主要措施，因液量的劇增地層出砂程度也不斷加劇，提液與出砂的矛盾尤為突出。

老爺廟淺層油井182口，調(diào)查分析8個(gè)主力斷塊159口井（87.3%），其中出砂井103口。出砂嚴(yán)重的井75口，占統(tǒng)計(jì)井?dāng)?shù)的47.2%。因出砂影響油井正常生產(chǎn)或無法生產(chǎn)的井25口，占出砂井的24.3%。

2.1 出砂井平面分布規(guī)律

2.1.1 位于F4斷層兩側(cè)的4個(gè)斷塊（廟17-5斷塊、廟101斷塊、廟30-7斷塊、廟27-15斷塊）出砂嚴(yán)重：

2.1.1.1 構(gòu)造位置：出砂井多位于廟北淺層構(gòu)造高點(diǎn)；

2.1.1.2 廟17-5、廟101、廟30-7斷塊Ng組分均質(zhì)嚴(yán)重，分選較差，地層砂較細(xì)；廟27-15斷塊Nm組儲(chǔ)層膠結(jié)疏松

2.1.1.3 縱向油層多，動(dòng)用程度高；

2.1.1.4 地層壓力下降，儲(chǔ)層骨架收到破壞，油井提液生產(chǎn)壓差增大，地層內(nèi)流體流速加快，攜砂能力提高，地層砂發(fā)生顆粒運(yùn)移。

2.1.2 廟125X1斷塊、廟25斷塊、廟36斷塊出砂，但未影響油井正常生產(chǎn)：

2.1.2.1 油井防砂（壓裂、充填）效果相對(duì)較好；

2.1.2.2 縱向含油小層少，廟125X1、廟25斷塊僅Ng組有油層。

2.2 出砂井縱向分布規(guī)律

出砂井主要集中在Ng組（85.2%），其中NgII油組最為嚴(yán)重，NgI油組次之。按照出砂井?dāng)?shù)大于4口，占動(dòng)用比例超過20%劃分，出砂井主要分布在NmI13、NgII1、NgII3-NgII6這6個(gè)小層：

2.2.1 老爺廟淺層Nm組和Ng組儲(chǔ)層層間非均值性為中等-嚴(yán)重非均值，Ng組非均質(zhì)嚴(yán)重；

2.2.2 從粒度中值分布上看各油組巖性較細(xì)，按砂粒粒徑分細(xì)砂和細(xì)粉砂含量占到65%以上，尤其NgⅠ和NgⅡ油組部分井細(xì)粉砂的比例達(dá)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、砂埋油層、竄槽或者封堵層開等，造成減產(chǎn)，2014年廟淺區(qū)塊因出砂檢泵導(dǎo)致油井直接減產(chǎn)約350噸，發(fā)生作業(yè)費(fèi)用約285萬元；

2.3.2 出砂引起井下套管損壞。地層出砂使套管附近產(chǎn)生空洞，造成上覆巖層坍塌，套管收到擠壓變形，廟淺區(qū)塊油井因出砂造成套損36口井，占總井?dāng)?shù)的22%；

2.3.3 地層砂進(jìn)入管線和設(shè)備后引起管線設(shè)備損壞。

3 老爺廟淺層防砂歷程

3.1 1998-2000年：以礫石充填、割縫管防砂為主，有效率分別為80%、66.7%。其中礫石充填防砂利用支撐劑阻擋地層砂，防砂管阻擋支撐劑，形成二級(jí)擋砂屏障，但井斜大的油井環(huán)空很難填實(shí)，因而也達(dá)不到好的防砂效果，防砂有效期短。

3.2 2000-2003年：以樹脂防砂和涂料防砂為主，有效率達(dá)75%以上，防砂效果較好，使用固砂液體或樹脂覆膜砂擠入出砂地層，實(shí)現(xiàn)固結(jié)地層骨架砂或人工造壁從而達(dá)到防砂的目的。但由于該階段老爺廟淺層采液強(qiáng)度大，樹脂成份易受沖刷后老，防砂有效期也較短。

3.3 2003-2005年：防砂方式逐漸向固砂劑防砂轉(zhuǎn)變，注入樹脂類固砂劑，使地層中疏松的顆粒物質(zhì)膠結(jié)；靠固砂劑在地層下固化形成一道滲透性良好的篩網(wǎng)以允許烴類、水等流通而防止疏松砂粒侵入井筒，其缺點(diǎn)是造成滲透率低、只適用于無氣、水夾層的短井段、有效期不長(zhǎng)、成本高、有毒。廟淺區(qū)塊共實(shí)施9井次，有效7井次，平均有效期204天；

3.4 2006-2007年：以壓裂充填防砂為主，針對(duì)中、高滲透率疏松砂巖油藏，通過壓裂建立高導(dǎo)流裂縫，提高地層滲流能力，在實(shí)施壓裂技術(shù)的同時(shí)，結(jié)合機(jī)械防砂技術(shù)，從而進(jìn)一步提高防砂效果。廟淺區(qū)塊實(shí)施7口，有效率71.4%，其中M125X1、M25斷塊應(yīng)用效果較好，但該方法成本較高；

4 老爺廟淺層防砂現(xiàn)狀

近三年來，采油區(qū)結(jié)合相關(guān)科室技術(shù)人員積極進(jìn)行防砂工藝研究，結(jié)合廟淺主要出砂區(qū)塊歷史防砂情況，針對(duì)不同斷塊、油組采取差異化防砂方式優(yōu)選，共進(jìn)行防砂31井次，其中擠壓防砂4井次，循環(huán)充填防砂11井次，化學(xué)防砂7井次，掛慮防砂9井次。工藝成功率100%，措施有效率85.7%。尤其2010以后在該區(qū)投入使用的循環(huán)充填防砂技術(shù)防砂效果明顯，措施有效率100%，平均防砂有效期超過700天，平均單井累積增油超過320噸。

針對(duì)老爺廟淺層油井總結(jié)出以下出砂井防治對(duì)策：

4.1 結(jié)合老爺廟淺層油井出砂特點(diǎn)，合理制定出砂井生產(chǎn)參數(shù)，控制采液強(qiáng)度（對(duì)出砂嚴(yán)重的井控制產(chǎn)液量一般不超過10方/天）。

4.2 合理選用生產(chǎn)用防砂泵及防砂配套工具

對(duì)廟淺區(qū)塊有出砂歷史的油井，首選具有擋砂和刮砂功能的防砂泵，且防砂泵泵間隙在Ⅱ級(jí)以上，少量細(xì)粉砂進(jìn)入泵筒也不易造成卡泵。井斜較大油井則使用柔性金屬泵生產(chǎn)。

同時(shí)根據(jù)地層特性，結(jié)合油井出砂歷史及地層砂的粒徑，綜合選用合適擋砂精度的防砂篩管和擋砂器。配套選擇配有不銹鋼精密微孔過濾網(wǎng)不低于120目的防砂篩管，能防止細(xì)砂進(jìn)入泵筒導(dǎo)致卡泵。對(duì)于井斜角小于30°的出砂油井，選擇在泵上安裝具有盛砂功能的防砂卡裝置，該裝置由于容積有限，使其不適應(yīng)用于出砂量較大的油井。

4.3 針對(duì)地層做好防砂措施

針對(duì)地層出砂問題，從舉升管柱配套防排砂、油層防砂兩方面入手，選擇經(jīng)濟(jì)高效的防砂措施是根本解決途徑，目前以下三種防砂工藝比較適合老爺廟淺層油井防砂。

4.3.1 化學(xué)防砂技術(shù)：利用化學(xué)劑把疏松砂巖地層的砂礫膠結(jié)起來或擠入人工覆膜砂，起到穩(wěn)定地層骨架和人工造壁的作用，達(dá)到防砂的目的。適合儲(chǔ)層均質(zhì)性好、出砂虧空量少、泥質(zhì)含量低的油井，但有效期較短（平均有效期300天以內(nèi)），且對(duì)油井產(chǎn)液量有一定的影響（平均影響液量為正常生產(chǎn)液量20%以內(nèi)）

4.3.2 循環(huán)充填防砂技術(shù)：該工藝技術(shù)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，通過打壓使充填工具坐封并開啟充填通道，向近井地帶和篩管的環(huán)空充填礫石，礫石沉降后攜砂液從帥管中通過充填工具返回地面，待地層及環(huán)空礫石充填完整后，地面工作壓力突然升高，停止加砂返洗出篩管上部及油管內(nèi)多余砂，施工結(jié)束，機(jī)械篩管用于防擋充填的礫石，礫石用于防、擋地層砂。該工藝實(shí)施過程中實(shí)現(xiàn)正循環(huán)充填，采用先擠壓后循環(huán)的方式，保證了環(huán)空擋砂帶自下而上充分填實(shí)。大通徑沉砂封隔器與篩管配套使用，細(xì)粉砂通過充填防砂管和窄心橋塞，最后沉到井底口袋內(nèi)，減少砂沉效應(yīng)，延長(zhǎng)防砂有效期。該工藝能解決了高含水期防砂提液、井斜大、油氣比高、受顆粒運(yùn)移影響的防砂難題。

4.3.3 掛濾防砂技術(shù)：適用于供液能力強(qiáng)、出砂不嚴(yán)重、沉砂口袋長(zhǎng)的提液井。

5 結(jié)語

5.1 老爺廟淺層因出砂導(dǎo)致油井無法生產(chǎn)或生產(chǎn)不正常，主要體現(xiàn)在3方面：油井套變嚴(yán)重，竄槽或者封堵層開，砂卡管柱、頻繁防砂、檢泵；

5.2 通過系統(tǒng)分析，目前已清楚廟淺區(qū)塊出砂的斷塊、層位分布特點(diǎn)，以及導(dǎo)致出砂的原因既有儲(chǔ)層自身物性特點(diǎn)（物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)、膠結(jié)疏松），又有因采液強(qiáng)度大等造成儲(chǔ)層傷害；

5.3 根據(jù)不同的斷塊、油組、小層出砂特點(diǎn)，結(jié)合各自儲(chǔ)層物性特征，選擇合適的防砂方式，對(duì)出砂嚴(yán)重的油組生產(chǎn)初期即應(yīng)控制采液強(qiáng)度，并且留有充足的口袋；根據(jù)部分井的防砂效果，建議儲(chǔ)層物性較好、地質(zhì)潛力大的層，初期就考慮防砂。

［1］王曉文，董月霞.老爺廟地區(qū)石油地質(zhì)特征與油氣分布［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2000，21（4）：341-344.

［2］王群會(huì)，王紹春等.廟北淺層油藏描述及剩余油分布研究，2003.5.

圖3-5 脫砂前后凈化油粘彈性曲線

從圖3-5可以看出，脫砂后其粘彈性模量均有所下降。脫砂前其粘性模量G″與彈性模量G′相差不大，脫砂后其粘性模量要遠(yuǎn)大于彈性模量，表明脫砂后，原油乳狀液的流動(dòng)性大大增強(qiáng)了。在較小的剪切應(yīng)力范圍內(nèi)，脫砂前與脫砂后的G′、G″和損耗角δ基本不隨剪切應(yīng)力而變化；在較高的剪切應(yīng)力下，彈性模量G′的下降速率要遠(yuǎn)大于粘性模量G″，并且脫砂后粘性模量的損耗角δ幾乎為零，表明在脫砂后，由于原油內(nèi)部顆粒的減少，導(dǎo)致顆粒間摩擦力降低，阻力減弱，需要克服應(yīng)力的做功減小，令原油表現(xiàn)出了更好的流動(dòng)性。

3 結(jié)語

對(duì)比脫砂前后館陶原油的粘溫特性及粘彈性可知，脫砂后館陶原油的粘度大幅降低，反相點(diǎn)由10%提高到了30%，原油的粘彈性模量均有所降低，原油表現(xiàn)出了更為良好的流動(dòng)性，這說明原油的含砂量作為一項(xiàng)影響因素對(duì)原油的集輸有著不可忽視的影響。因此加強(qiáng)對(duì)除砂設(shè)備的研究，提高除砂設(shè)備技術(shù)水平是必不可少的。

參考文獻(xiàn)：

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高原（1990-），女，漢族，助理工程師，主要從事原油流變性研究