石油开采中的防砂技术详解

石油开采中的防砂技术详解

在石油开采过程中，防砂技术是确保油井正常生产的关键环节。本文将详细介绍防砂的概念、方法及其分类，重点介绍先期防砂和后期防砂的具体技术措施，包括裸眼砾石充填防砂、绕丝筛管砾石充填防砂、滤砂管防砂工艺、树脂涂层砂防砂工艺、复合防砂工艺、干灰砂防砂和压裂防砂等。

防砂

防砂是指在采油过程中针对油层及油井条件，正确选择固井、完井方式，制定合理的开采措施，控制生产压差，限制渗流速度防止砂堵的措施。

一、防砂方法

根据防砂时机的不同，可将防砂分为先期防砂和后期防砂。

二、先期防砂

先期防砂是目前国外采用的主要机械防砂方法，它适用于稠油稀油天然气及水源开采，也适用于厚度大、夹层少、无底水的松散油砂层的开发，同时也可开发含有夹层和水层的油层。这种防砂井具有油井完善系数高，油井产量大，防砂效果好及油井寿命长等特点。对于油层出砂严重，特别是对注蒸汽热力开采的稠油井是一种有效的采油方法，以裸眼砾石充填防砂为例：

裸眼砾石充填防砂

裸眼砾石充填防砂是一项有效的先期防砂技术，特别是在注蒸汽开采的稠油井防砂中应用效果更为显著。

图1 裸眼砾石充填防砂示意图

技术优点：

• 渗流面积大，渗流速度低，压降损失小，可以减少地层砂的运动，有利于防砂。
• 在储油层部位扩孔，改善了径向流动，渗流阻力小，采油指数高，产能大。
• 扩孔使得砾石充填的环形空间增大，充填层厚度增加，结构更加稳定，能延长防砂有效期。

技术不足：工序复杂，施工时间长。

应用范围：

• 油层比较单一，不含水层或泥质夹层；
• 地层渗透性较差，原油粘度高的油井同样适用；
• 地层结构具有一定的强度，频发生产套管变形、错段区块不适用。

三、后期防砂

后期防砂是指油气井投产之后，对因出砂而不能正常生产的井进行的防砂作业。

以胜利油田为例：胜利油田疏松砂岩油藏埋藏浅，砂岩胶结物主要为粘土，因而在生产过程中极易出砂。在多年的注水开发下，油藏进入了高含水期，出砂日趋严重。对疏松砂岩油藏高含水期各种防砂工艺的适应性进行分析

绕丝筛管砾石充填防砂

在油田高含水期防砂成功率高，有效期长，适应性强，应用效果好，但因防砂后采液强度较低，只有增大生产压差才能提高，采液强度，且其施工工艺复杂，对井况要求高；

图2 绕丝筛管砾石防砂示意图

滤砂管防砂工艺

在高含水期油田防砂成功率居中，但防砂后油井采液强度较高，且防砂工艺作业简单、方便、价格低，虽防砂有效期短，但仍大量在油田高含水期使用，，是主要的防砂工艺措施。该防砂工艺不适合粉细砂岩、地层污染严重的油、气井防砂。

树脂涂层砂防砂工艺

是近几年发展起来的一种较新的防砂工艺，防砂后有较高的采液强度，成功率在70％以上，虽然防砂有效期短，但因其施工工艺简单，失效井处理容易，所以是粉细砂岩地层、低温井以及地层亏空严重的高含水井主要的防砂方法之一。

复合防砂工艺

如涂料砂＋滤砂管、涂料砂＋绕丝筛管砾石充填、干灰砂＋滤砂管等是针对单一的防砂工艺无法取得较好的防砂效果而研究开发的，其原理是先将油层内挤满石英砂和树脂涂层砂，候凝钻塞后，再下入滤砂管，进行双重防砂，这种防砂工艺对粉细砂岩地层以及地层亏空严重的井防砂成功率高，有效期较长，防砂效果较好。

图3 复合防砂示意图

干灰砂防砂

后采液强度高，有效期居中，虽防砂成功率低，但因该方法防砂材料来源广，成本低，施工简单，防砂后具有防砂堵水双重效果，因此该方法仍是高含水期油田防砂的主要方法之一，占10％左右。

地下合成防砂工艺

在油田高含水期防砂有效期短，采液强度低，不宜使用。

压裂防砂

是90年代发展起来的用于中、高渗透层的防砂技术，它通过改变井底液体的流动方式，降低井底流动阻力，来防止或减缓地层出砂。它的优点是可以改善油藏深部污染带，大幅度提高油、气井产能，缺点是对施工工艺要求比较高，防砂成本高，但由于它的防砂、增产效果明显，这种防砂方法应用越来越多。