疏松砂岩适度出砂开采效果影响因素分析
第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法讲解
第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法判断油层是否出砂，对于选择合理的完井方式、对经济有效地开采油田是非常重要的。
要判断生产过程中是否出砂，必须对影响出砂的因素、出砂机理、出砂预测方法的准确性有比较清楚的认识。
通过室内实验和理论研究，搞清油层出砂机理和规律，制订合理的生产制度和防范措施也就显得非常有意义。
1.1油气层出砂原因影响地层出砂的因素大体划分为三大类，即地质因素、开采因素和完井因素。
第一类因素由地层和油藏性质决定（包括构造应力、沉积相、岩石颗粒大小、形状、岩矿组成，胶结物及胶结程度，流体类型及性质等），这是先天形成的，当然在开发过程中，由于生产条件的改变会对岩石和流体产生不同程度的影响，从而改善或恶化出砂程度；第二、三类因素主要是指生产条件改变对出砂的直接影响，很多是可以由人控制的，包括油层压力及生产压差，液流速度，多相流动及相对渗透率，毛细管作用，弹孔及地层损害，含水变化，生产作业及射孔工艺条件等。
通过寻找这些因素与出砂之间的内在关系，可以有目的地创造良好的生产条件来避免或减缓出砂。
地层砂可以分为两种，即：骨架砂和填隙物。
骨架砂一般为大颗粒的砂粒，主要成分为石英和长石等，填隙物是环绕在骨架砂周围的微细颗粒，主要成分为粘土矿物和微粒。
在未打开油层之前，地层内部应力系统是平衡的；打开油层后，在近井地带，地层应力平衡状态补破坏，当岩石颗粒承受的应力超过岩石自身的抗剪或抗压强度，地层或者塑性变形或者发生坍塌。
在地层流体产出时，地层砂就会被携带进入井底，造成出砂。
图1-1 炮眼周围地层受损情况图1-1是射孔造成弱固结的砂岩破坏的示意图。
射孔使炮孔周围往外岩石依次可以为分颗粒压碎、岩石重塑、塑性受损及变化较小的较小受损区。
远离炮孔的A区是大范围的弹性区，其受损小，B1~B2区是一个弹塑性区，包括塑性硬化和软化，地层具有不同程度的受损，C区是一个完全损坏区，岩石经受了重新塑化，近于产生完全塑性状态的应变。
疏松砂岩气藏压裂防砂工艺异常原因分析及预防措施
疏松砂岩气藏压裂防砂工艺异常原因分析及预防措施疏松砂岩气藏是一种常见的非常规天然气藏，其井壁稳定性较差，容易导致砂岩颗粒脱落进入井眼，造成气井泥砂涌入以及砂岩压盖等问题。
在压裂作业过程中，疏松砂岩气藏常常出现压裂防砂工艺异常，影响气藏的开发效果。
本文将就该问题进行原因分析，并提出相应的预防措施。
1. 砂岩颗粒的脱落导致防砂效果差：疏松砂岩气藏的砂岩颗粒比较大，井壁稳定性差，易发生颗粒脱落的现象。
在进行压裂作业时，砂岩颗粒进入井眼，形成砂眼，导致防砂效果差，影响施工质量。
2. 井壁稳定性差导致砂岩崩塌：疏松砂岩气藏的井壁稳定性较差，无法承受压力的作用，容易发生崩塌现象。
在压裂过程中，井壁崩塌不仅会造成砂岩颗粒进入井眼，还会导致压裂液漏失，影响压裂效果。
3. 砂岩成岩期间胶结物溶解：疏松砂岩在成岩过程中会产生一些胶结物，这些胶结物起到了增加砂岩的强度和稳定性的作用。
在压裂过程中，由于压力和压裂液的化学作用，使得这些胶结物溶解，导致砂岩结构疏松，井壁不稳定。
4. 压裂液性能不适合砂岩特性：在疏松砂岩气藏中，由于其砂岩颗粒较大，井壁不稳定等特点，需要选择合适的压裂液进行作业。
如果选择的压裂液性能不适合砂岩特性，如黏度过低、粘度过高、PH值过高等，会导致压裂液在砂岩中不能有效地传递压力，导致防砂效果差。
针对以上问题，可以采取以下预防措施：1. 加强井壁稳定性措施：采取加固井壁的措施，如注水固井、套管固井等，提高井壁的稳定性，减少砂岩颗粒进入井眼的可能性。
2. 选择适合砂岩特性的压裂液：根据砂岩特性选择合适的压裂液，使其黏度适宜，粘度合理，PH值稳定，能够在砂岩中形成均匀压力分布，提高防砂效果。
3. 加强钻井液处理措施：采取加固井眼的措施，例如在钻井液中加入一定比例的钻井液堵塞剂，使其堵塞砂岩颗粒进入井眼的通道，避免砂岩颗粒进入井眼。
4. 优化压裂参数设计：针对疏松砂岩气藏的特点，合理设置压裂参数，如压力、排量、流速等，减少对井壁的冲击和压力，降低砂岩崩塌的风险。
疏松砂岩气藏水平井出砂机理研究
1.6 实现途径
①调研气井出砂的机理类型，以某气田气井出砂的现场实例，具体分析气井出砂特 点和出砂机理。 ②结合地质和生产特征，总结影响气井出砂的原因。 ③调研国内外气井出砂压差预测模型，并根据某实例气田建立气井出砂预测模型， 根据该模型计算该气田气井的临界出砂压差。
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2 涩北气田的地质特征
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1 绪论
1 绪 论
1.1 研究的目的及意义
疏松砂岩油气藏一般具有埋藏较浅、成岩作用差、胶结疏松等特点，这类油气藏在 全世界都有分布，因此在开采过程中经常会发生出砂的现象。在油气藏开采过程中出砂 是影响油气井产能的一个重要因素,这是一种在油气生产过程中砂粒随流体的运动从地 层中被流体携带出来的现象,这种现象制约着油气田的高效开发， 同时在油气开采的过程 中也需要重点解决该问题。地层出砂受到很多因素的影响，并且在油气井出砂严重的时 候将会产生以下危害：油、气井的减产甚至停产；井下设备、管线磨蚀和堵塞；地层的 原始结构遭到破坏，地层平衡被打破，引起近井地带地层渗透率下降等。在疏松砂岩油 气藏开采过程中经常会使用到水平井， 因此研究水平井的出砂机理对研究气藏防砂的方 法很重要。而目前关于疏松砂岩气藏水平井方面的研究较少，所以该课题的研究很有必 要。 对疏松砂岩油气藏水平井出砂机理的研究可以更加准确的预测出砂，并可以根据所 研究的机理制订相应的油气田合理开采原则、提高油气井产量、防止地层出砂的对策, 以达到油气田开发的最终的目的，即实现油气田的高效开发。
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1 绪论
胶结强度越高的地层越容易出砂，这类地层出砂的情况可能是间断的出砂；④具有高水 平构造应力和胶结性好的地层出砂，地层的强度会随着孔隙度的减小而变高，同时由于 地层的运动会使沿着该地层方向上的应力增加，而较高的应力差，这个应力差会破碎井 眼造成油气井出砂；⑤井眼表面周围高压力梯度的出砂，井眼表面附近的高压力梯度， 在射孔过程中射孔弹会使孔眼附近地层的胶结性变差，同时流体会产生拖拽力以及摩擦 力，这些力的作用会使气井出砂，如果地层出水则会导致出砂加剧 [ 2 ] 。 Hall, C.D.Jr. 和 Harrisberger 等人首先应用岩心三轴试验来研究在不同的载荷和油、 水两相作用下砂拱的稳定性问题。通过岩心三轴试验总结出砂拱所表现出的一些性质， 当润湿相浓度小于某个临界值时，砂拱稳定；当润湿相浓度等于这个临界值时，砂拱会 被破坏，砂拱的存在需要有润湿相，并且其稳定能力也与砂拱的尺寸有关，并指出稳定 的砂拱必须具有一定的外界应力和自身凝聚力 3 。 L.C.B. Bianco 和 P.M. Halleck 等人总结了 Hall,C.D.Jr. 和 Harrisberger 等人根据岩心 三轴试验得到的成果，并以此为根据对砂拱行为和稳定性做了试验，通过试验验证了润 湿相浓度变化对砂拱行为和稳定性有一定的影响。 2002 年，Vaziri H.H 等人将地层的出砂类型分为两种，第一种是初期压力引起的， 另外一种是后期压力衰竭引起的。第一种出砂一般发生在油气藏开发的初期，地层出砂 的原因是在油气藏的初期油井周围压力梯度相对来说会比较高，岩石受到的有效应力也 会较大，因此在塑性应变的作用下砂粒被剥离下来，同时流体也会产生拖拽力以及摩擦 力，在这两个力的共同作用下剥离出来的砂粒流入井内导致出砂；第二种类型的出砂发 生在油气藏开采的中后期，导致出砂的主要原因时在开采的中后期地层应变软化，以及 开采过程中地层出水，它们破坏了砂粒间的毛管力，在这些因素的作用下砂粒随流体运 移至井底，引起地层出砂。
浅谈油井出砂原因及治理措施
浅谈油井出砂原因及治理措施作者：贾莉潘驰王继国苗一青来源：《中国科技博览》2013年第03期摘要：国内疏松砂岩油藏分布广泛，油气开采过程中砂粒随流体从油层中运移出来是一个带有普遍性的复杂问题。
孤岛疏松砂岩，如果不进行防砂管理，就无法正常生产。
采用各种防砂工艺后，虽然能收到一定的防砂效果，但砂粒流动造成砂粒在井筒周围堆积，堵塞油层向井底流动的通道，使产量降低，既影响了油井的产油量，又增加了防砂工具的投人。
因此，通过对出砂管理技术综合研究，在防砂生产和出砂生产之间确定最优的生产策略，即有选择地防砂，或者有限度地防砂，对于优化完井设计、制定合理的生产和开发方案、延长油气井经济开采周期等将具有十分重要的意义。
关键词：出砂原因分析防砂应对措施【中图分类号】TG231.71 地层出砂的机理分析出砂包括许多复杂的过程，如应力集中和重新分布、剪切膨胀、强度减低、水力冲蚀、固相运移、砂粒的重新聚集、应力成拱、炮孔堵塞、破坏区扩展等。
整体上看，出砂包括岩石破坏、砂粒移动和砂拱的形成等几个必要过程。
1.1 岩石破坏由于应力集中，在临近井眼的地层中剪切应力最大，使这些砂层最可能遭到剪切破坏和内聚力丧失（损害）。
当达到临界应力后，材料将屈服，表现出塑性而非弹性。
随着变形增加，材料强度将进一步降低，但仍能承受一定的载荷，限制部分砂粒向井流动，这样，将有一个过渡区，其强度和刚度降低，渗透率发生改变。
从微观上看，可能发生2种情况：一是压实，即孔隙或裂隙闭合或收缩（体积减小的过程）；二是剪切膨胀，是指孔隙或微裂缝张开（体积增加的过程）。
剪切膨胀在岩石稳定性分析中的重要性一方面在于其降低了岩石强度，使岩石产生更大的变形；另一方面，使岩石孔隙度和渗透率增加，从而提高了流动效率和渗透力，加速了砂粒从岩石骨架上的脱离。
人们逐渐认识到，剪切扩容发生在初始压缩后，随剪切应力增加，岩石完全破坏。
首先，剪切扩容和压实可能同时发生，体积和强度变化是两者同时作用的结果；第二，剪切扩容取决于许多因素，如岩石类型、围压、孔隙度、含水饱和度、温度等。
疏松砂岩油层出砂问题的Monte-Carlo模拟
Vc = 4πCkr µ o
半径； µ o 为原油粘度； Vc 为临界流速。
(1)
式中， C 为地层胶结强度； k 为渗透率； r 为孔眼 则孔眼末端砂 当孔眼末端实际流速大于 Vc 时， 粒崩落，使孔眼得以延伸。由于孔隙度较高的区域 也就是压实和胶结强度较弱的区域，所以这些区域 的临界流速较低，更容易形成大孔道。从(1)式可以 看出，油藏出砂和储层变形场和渗流场均有关系。 有关疏松砂岩油藏出砂的数值模型必须考虑渗流场 与应力场二者之间的耦合作用。疏松砂岩油藏出砂 是渗流场和变形场共同决定的，当产层应力超过产 层强度时就有可能出砂。产层应力包括产层结构应 力、 上覆重力、 流体流动时对产层施加的渗透力(产 层压力梯度场)； 而产层强度主要取决于产层岩性及 胶结程度。显然，由开发过程中注水及采液引致的 地应力场变化和产层胶结强度降低两方面的因素共 同控制了产层的出砂。 流固耦合作用下疏松砂岩油藏出砂模拟的数 学模型主要包括固相骨架变形控制方程、 流体(油砂 混合物)渗流方程和砂岩液化方程 。 1、 骨架变形方程 考虑孔隙流体作用下骨架变形场平衡方程为： (2) σ ij , j + f i − αp,i = 0 式中， σ ij 为骨架应力张量； f i 为体力分量； α 为 比奥特系数； p 为孔隙流体压力。 质量连续方程：
由图 1 可以看出，在同一生产压差下，出砂几 率虽井距的缩短而增大。当井距一定时，随着生产 压差的增大，出砂几率增大。这就是说，出砂发生 后，是否继续扩展形成大的孔道，与渗流压力梯度 有关，压力梯度越大，越容易出砂。 图 2 为在不同压差下模型出砂扩展的情形。由 图 2 可以看出，随着生产压差的增大，出砂孔道逐 渐扩展，但是在每一级压差下，出砂孔道扩展到一 定程度，也就稳定下来。只是当压差升高到一定程 度时，出砂孔道迅速扩展形成大的孔道。图 2 中的 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 四图分别对应于注水井压力为 8Mpa、12Mpa、20Mpa、25Mpa 四种情况。 上述结论和图示现象，与现场曾进行的试验研 究结果和试验过程中观测到的现象是一致的 。在 试验过程中观测到的现象是：当压差升高到某一不 大的数值时，油井开始出砂。随着生产压差的增大 或实际井底流压的降低，出砂量逐渐增大，当压差 达到某一临界值时，油井出砂量加剧。
油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨
油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指在油井生产过程中，地层中的砂粒被带上来并随着产出的油一起流出井口。
油井出砂不仅会造成生产设备的磨损和损坏，还会影响油井生产的稳定性和效率。
分析油井出砂的因素并探讨相应的防砂技术对策，对于提高油田开发的经济效益和生产效率具有重要意义。
一、油井出砂的主要因素分析1. 地层的力学性质油井出砂的主要原因之一是地层内在的力学性质。
地层中岩石颗粒有大小不一的孔隙空间，当油井生产时，地层中的砂粒会随着产油液一起流出井口。
这种现象通常发生在地层的疏松砂岩和砾岩中，这些岩层的孔隙结构比较复杂，容易存在砂化现象。
2. 油藏流体的性质油藏中的流体性质也是导致油井出砂的重要因素之一。
当油井生产时，油藏中的油、水和天然气会随着压力的变化而混合流出井口。
在油藏中，这些流体常常伴随着一定量的固体颗粒，这些颗粒在流动过程中会随着流体一起被带上来，导致油井出砂的现象。
3. 井筒结构和操作方式油井的井筒结构和操作方式也会对油井出砂产生影响。
井筒的设计和施工质量直接影响着井筒的稳定性和完整性，如果井筒的结构不合理或者工艺不当，容易引起井底发生砂化现象。
操作方式也会影响油井生产的稳定性，不当的操作容易导致井底压力变化剧烈，加剧砂化现象。
二、油井出砂的防砂技术对策探讨1. 地层工程技术地层工程技术是油井出砂的重要防治手段之一。
通过对油藏地层的调查和分析，了解地层的力学性质和岩石结构分布，可以合理选择井眼位移和井口周围的封隔材料，从而减少地层砂化带来的影响。
2. 井口系防砂技术在油井井口周围，可以采用井口系防砂技术来减少油井出砂现象。
比如通过设置适当的井口防砂装置，合理利用固控技术，控制井口的流体压力和流速，避免砂粒的被带上来。
3. 井底环境改造技术井底环境改造技术也是防治油井出砂的重要手段。
可以通过注入固化剂、封堵剂等化学材料，改善井底环境，减轻地层砂化的程度，从而减少油井出砂现象。
4. 提高油井生产管理水平提高油井生产管理水平也是防治油井出砂的关键。
海上油田疏松砂岩稠油水平井出砂因素和治理研究
130疏松砂岩稠油油藏具有埋藏浅，胶结程度低，原油粘度高等特点，在开采中易产生微粒运移。
水平井的水平段存在较长的砂屑流入界面，流体方向与砂粒沉降方向垂直，水平井筒井眼轨迹轻微的起伏会导致沉积砂屑波浪状分布，地层砂易进人井筒，在底部形成砂床[1]。
疏松砂岩稠油水平井具有典型出砂特征，研究其出砂因素和治理具有较为重要的意义。
海上S油田位于渤海中部海域，是渤海复杂河流相稠油油田的典型代表，具有储层复杂、油水关系复杂、原油粘度大、层间差异大等特征。
纵向上，含油层系为新近系的明化镇组和馆陶组，油藏埋深<1500m，成岩作用弱。
平面上，受内部断层分割及砂体边界分布。
在油田开发中后期，水平井技术成为提高剩余油动用程度的重要手段而得到大范围应用。
1 S油田水平井出砂因素分析从力学角度分析，出砂机理分两种岩石破坏机理，即剪切和拉伸破坏。
前者是外界力超过岩石强度导致地层应力失稳而剪切破坏，易引发突发性大量出砂，后者是流体长期拖拽摩擦致岩石颗粒脱落，产生细砂长流[2]。
在生产中，可概括为地质、完井和生产三方面因素。
（1）地质因素。
包括储层构造、岩性、岩石胶结类型、胶结物种类、黏土矿物成分等。
S油田储层为疏松砂岩，胶结类型为接触式，胶结物以黏土矿物为主，胶结物含量<3%，地面原油粘度在189～9828mPa.s，密度为0.946～0.992g/cm 3，以上特征均具有出砂的基础。
（2）完井因素。
可分为防砂设计和防砂作业，前者是防砂方式、挡砂精度、防砂参数等，后者是筛管损坏、充填效率等。
S油田早期水平井多以优质筛管为主，相较砾石充填，在油井出砂后，其挡砂能力不足。
海上防砂作业已建立规范的技术和制度，后者为非主因。
（3）生产因素。
包括频大幅提液、井筒流速快、生产压差大等。
其中注水井配注量高、井下激动等易造成压差突增。
研究显示，随着井筒流速增加，临界出砂量增加呈非线性关系。
油田出砂井多数产液量较大，下入的泵大于1000 m3/d。
疏松砂岩油层出砂影响因素分析
定距 离做一 道阻水 墙 。从 管底 做起 ，并露 出地 表
适 当高 度 ，以将坡 面汇水 排离 管道 。
常用阻水 墙 为 地 下 阶梯 墙 ，成 本 低 ，简 单 易
行 ，主要 做法 是在坡 顶处 和坡 中部 的管 沟 中砌数 道
足强度 要求 ，并应根 据构 筑物 的工作 条件 、地 区气
４ 结 语
湿 陷 性 黄 土 地 区管 道 水 工 保 护 是 一 项 技 术 性 很
候 等具 体情况 ，分别 满 足抗冻 、抗侵蚀 等耐 久性 的
要求 。砌 体 的砖砌块 强度 宜大 于等于 ＭＵ１ ，石砌 Ｏ
强 的系统工 程 。为保护 管道安 全 ，在水工保 护工 程 设计 时 ，应根据 不 同地 区地 质特性 ，结合 地貌 、土
的开始 阶段是 从胶 结最 弱处开 始的 ，然后 出现砂体
结构 变 化 和 破 坏 ，使 得 渗 流 场 变 化 ，形 成 高 渗 区
域 ，流体 集 中在高 渗 区域 流动 ，使砂 体结构 破坏 而
大量 出砂 ，形成 出砂道 ，继 而砂道 进一步 扩展增 大 形成砂 窟 。 横 向挡 墙 ， 由上而 下形成 多级 阶梯 。挡墙基 底处 于
关 键 词 ： 油 层 ； 出 砂 ；影 响 因 素
１ 油 田 系统 出砂 原 因及 危 害
疏 松 地 层 的 出砂 是 采 油 、采 气 过 程 中经 常 遇 到
的问题 ，其危 害是严 重 的 ：有 的油气井 油层 出砂使 得油 层 砂 埋 、油 管 砂 堵 、管 汇 砂 堵 及 储 油 罐 砂 积 等 ，造成 油井停 产作 业 ；有 的 自喷井 出砂 ，流体携 带 的砂磨 蚀刺 坏油管 、油 嘴和 采油树 阀 门等地面 设 备 ；抽油 井 出砂将加 速柱 塞 、泵 阀 、工 作筒 等部件 的磨损 ，或造 成卡 泵断脱 等事故 ；有 的油井 由于 出 砂严 重 ，油层 出现洞 穴及坍 塌 ，造成套 管损坏 ，油 井 报废 。油气 层 出砂 原 因很多 ，主要有 以下三个 方 面 ：①地 质 因素 ，比如砂 岩性质 、流体 性质 ；② 开 ２ ０ｍｍ，同时不 大 于 １ｍ，陕 北 冻 胀 土应 在 冻结 ５
油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨
油井出砂因素分析与防砂技术对策探讨油井出砂是指油井开采过程中，由于各种因素的影响，地层裂缝内的砂粒从原有位置脱离，经过油井井筒沉积在井底或沉积管道内，严重影响钻井作业和生产。
那么，导致油井出砂的因素有哪些？又如何进行防砂技术对策探讨呢？一、导致油井出砂的因素（一）地层因素1、砂岩岩性差：砂岩岩性差，孔隙度高，岩石组织结构不稳定，易于破坏，所以砂粒容易从岩石间脱落。
2、同层夹嵌：沉积体系复杂，在地质过程中容易引起变形，同层内发生夹层、夹冻、夹泥、夹石等现象，造成砂性岩石的不连续性。
（二）生产因素1、初始生产压差不当：短时间内，高的井底流压和低的地层压力差，容易使砂粒产生剪切力和振砂的力，影响孔隙和砂岩之间的粘附力和摩擦力，引起砂岩中的砂粒从原有位置脱离或沉积沿井筒运到沉积管道内。
2、卡塞现象：井筒砂堵导致产量下降，产生气锁现象，触发后效应引起剧烈振动，再加上流速下降容易形成沉积，堵塞更加严重。
（三）井控因素1、井口堵塞：井渣等杂物在井口形成堵塞，孔隙狭小，使流体流速增大，容易拖动砂粒导致井底沉积剧烈出现。
2、抽油机工作不正常：抽油机工作不正常是导致井底产生剪切力和振动力的原因之一，同时引起井流并阻碍油气的正常流动。
二、防砂技术对策探讨为了防止油井产生砂，需要综合考虑地质条件、油井控制、井筒维修等因素，并采取合理的措施防治油井出砂。
（一）地质投资1、加强勘探：通过深入的勘探，了解地质构造、岩性、结构、气水含量等详细信息，准确判断地质条件，提前设备和防砂措施，减少井口堵塞和产生砂的风险。
2、分层开采：通过分层开采措施，可将地下的砂和其他岩性分层开采，减少地下砂和岩石的折损破碎，减缓沉积物的堆积，减少井口砂堵。
（二）井口控制及维护1、井口清理：清理井口堵塞，及时清理井口积沙杂物，以降低井底剪切力和振动力，保证油井生产长期稳定。
2、防塞措施：通过采取防插器、串高断裂等措施防止油井卡塞，减少气锁现象的形成。
海上油田疏松砂岩适度出砂应用技术研究
我 国近 海油 田有 大量 疏松 砂 岩 油藏 ， 采过 程 开 中极 易 出砂， 出砂 量 太 大会 造成 砂 埋井 眼 、磨蚀 管
式 中 ：一 液 体 渗 流 速 度 ，ｍ ｓ 一 毛 管 半 径 ，ｍ； ｃ ／； ｃ △ 一 毛管 两 端 压 差 ， ａ 一 液体 黏 度 ， Ｐ ・； 一 ｐ ＭＰ ； ｍ ａ Ｓ， Ｊ
产 之 间寻 求 最优 的解 决 方 案 。 文 提 出在 海 上 疏 松 本
砂 岩 油藏 中进行 适 度 出砂 生 产 的 防砂 方 法 ， 油 井 使
既能保证 长 期高 产 、 产 。 稳 又能 保证 防砂 效果 。
范 围内 ， 靠 原 油 的携 砂能 力 ， 近 井 眼地 带 中 ， 依 从 排 走 油层 细粉砂 ， 层孑 道得 到疏 通 ． 善 近井 眼油层 地 Ｌ 改
２１ 适 度 出砂 适 用 的 油 藏 条 件 ．
产 能 。实验 证 明 ， 砂粒 越小 ， 砂粒 间形 成 的孔隙越 其
小 ， ｌ ： 隙视为毛孔 ， 把ｆ ｆ ，Ｌ 毛管流动公式为 ：
７Ａ ｐ
一
要在 疏 松 砂岩 稠 油 油藏 中实 施适 度 出砂 策 略 ， 需要 对该 油藏 的 自身性 质 、 点等 进行 分析 ， 且要 特 并
油层砂随地下原油运移 ，根据运移 的油层砂粒度大小 及分布 ．有选择地阻止大于或者等于一定粒径 的油层
砂 随 原 油 运 移 ．这 些 粒 径 的油 层 砂 的堆 积 形 成 滤 砂 屏
由于允许 地 层 出砂 ， 可适 当放 大生 产压 差 ． 则 提 高油井 产量 。 图 １ 示 ， 如 所 油井 的临界 产 量随地 层 强 度 的提 高 而增大 。在 安全 生产 的前 提下 进行适 度 出 砂 的产 量 上限 与地层 强度 也有 相似 的关 系 。在 图中 可 以明显地 看 出 ， 油井 产量 Ｑ 保持 在 临界 出砂 产 量
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疏松砂岩适度出砂开采效果影响因素分析[摘要]适度出砂是提高油井产能的方法之一，本文对疏松砂岩油藏的适度开采，剖析了影响适度出砂开采效果的几个因素，主要针对储层微粒的运移、粘土矿物、水侵、地层压实、边水和气驱以及油水两相流等几个因素进行了深入的分析。
【关键词】适度出砂；防砂；开采；产能；疏松砂岩油藏在开采过程中，有选择的阻止大于或等于一定粒径的油层砂随原油运移，通过这些粒径的油层砂的堆积，形成滤砂屏障，而阻挡较小粒径的油层砂随原油运移，最终实现改善近井眼地层的油层孔渗结构，发挥油层产能的目的。
适度出砂的实质是对产出砂粒径的一种控制和管理，影响其的因素较多。
本文对这些影响因素进行较为深入的分析。
1.储层微粒运移对产能的影响[1]疏松砂岩油藏由于胶结疏松，地层微细粒处于疏松或半疏松状态，油田开采过程中，高粘度地层油渗流时对微粒的拖曳力大，很容易造成地层微粒随流体的流动而发生运移、沉积堵塞，造成地层渗透率降低，影响油井产能。
地层微粒运移是一个非常复杂的过程，受地层孔隙结构特征、微粒形状大小、流体的拖曳力、微粒的电位、润湿性以及微粒粒径与孔喉匹配关系等诸多因素的影响。
微粒粒径与孔喉匹配关系也决定微粒在孔喉中运移的距离及微粒对储层的渗透能力。
2.储层粘土矿物对产能的影响弱固结储层岩化程度差，粘土含量高，含有大量自生的如高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石和混层粘土矿物。
当发生水侵时，粘土膨胀是造成地层渗透率降低，影响产能的主要原因。
疏松砂岩油藏产生晶格膨胀的矿物主要是蒙脱石、伊/蒙间层，次为水化白云母和水化黑云母。
蒙脱石、伊/蒙间层的遇水膨胀可促发其它与之共存地层微粒（如高岭石、伊利石等）从孔壁脱落。
由于蒙脱石、伊/蒙间层粒径一般为1～2μm，且含量很高，孔喉粗大，就地膨胀和分散运移的结果不是将孔喉堵死，而是一定程度上扩大孔喉。
蒙脱石、伊/蒙间层的膨胀作用对岩石稳定性的影响也比较复杂。
Degens[2]对沉积地层的各种自生粘土矿物引起的储层问题作了描述，揭示了储层泥岩粘土引起地层渗透率降低的机理，由于粘土膨胀，孔隙度减小而引起的多孔地层的渗透率降低。
3.水侵破坏孔隙中油流的连续性当岩样中的水处于束缚水状态时，油流在孔隙度内部成连续状态。
这时少量的束缚水，一部分以水膜的形式包围在砂粒的周围，在水膜的外面形成油水界面，此时油水界面所产生的力起到保持砂粒稳定的作用；另一部分水分布于细小孔隙，所产生的毛管力阻碍油流进入，并把微小的自由颗粒固定下来，在相当大的油流速度下也不会被冲走。
当含水饱和度增大时，流体的流动由原油的单相流变为油水两相流动。
当其中一相流体含量较大时，就会使另一相流体失去连续性，使之成为大小不等的液滴，当这些液滴通过孔隙喉道时，由于油水界面变形，引起阻力增大，这种现象就是贾敏效应。
以上阻力的存在增加了产液对砂粒的拖拽力，也就使岩石中微粒更容易移动。
另外，当水成流动的连续相时，流动的剪切面为砂粒表面，只要流速有所增加，就会把原来稳定在砂粒表面的松散微粒冲走，并在适当的部位发生堆积，堵塞流动孔隙，而严重降低渗透率。
在流量保持不变的情况下，由于孔隙通道变窄，使生产压差增大，因而进一步加大岩石出砂的可能性。
根据以上分析可知，毛管力在抑制出砂和促进出砂方面都起到了一定的作用。
对亲水岩石，在束缚水饱和度状态下，毛管力对砂粒起到了稳定作用，而当两相流体同时流动时，贾敏效应等由于油水界面而产生的附加阻力，增加了流体对砂粒的拖拽力，因此使出砂变得严重。
4.油气两相流动增加了油流阻力原始油层的气体，有溶解气和自由气两种状态，自由气聚集在气顶称为气顶气。
溶解状态的气体均匀饱和在油内，称为溶解气。
油田在开发过程中，由于不断消耗油蒇本身的能力，地层压力不断下降，当井底压力低于饱和压力时，井底附近原来溶解在原油中的天然气就分离出来，井底附近出现油气两相流。
气体从油中分离出后，开始是游离小气泡均匀分散在油中，随着油层压力的下降，气泡不断长大。
当气泡通过孔隙喉道时，由于油气界面变形，引起阻力增大。
考虑到油流入井要经过无数这样的隘口，油中的气泡又是不断增多增大，气泡会发生淤塞作用，增加了油气运移的阻力。
5.边水和气驱的影响油井所处构造部位不同，开采效果差异很大。
位于构造低部位或近气顶的油井，开采效果较差。
当蚯蚓洞与边水或气顶连通时，油井常被迫关井。
6.地层压实的影响当油气从地下深处采出时，边水和气驱对适度出砂有一定的影响。
如果不补充能量，孔隙压力将逐渐降低，并将导致岩石体积收缩，油藏将被压实，油藏压实被认为是一种重要的驱油机理，但油藏压实可能会造成储层渗透率下降，导致油气井产能损失，对适度出砂有不利影响。
油藏压力的递减将导致地应力有方向的变化，这对于井周应力的影响是较为复杂的，井周的应力集中和岩石的非线性本构关系更使其加剧，对于某些孔穴形状，由于油藏压力的降低所产生的较小的定向地应力对其稳定性反而有所改善。
但总的说来对于抗剪切破坏的孔穴稳定性由于油藏压力的递减而明显降低。
7.结论与认识1)适度出砂是疏松砂岩开采的一种有效方式，能够实现控制一定出砂前提下尽可能提高产能的目的。
2)影响适度出砂开采的因素较多，主要有储层微粒的运移、粘土矿物、储层水侵程度、地层压实程度、边水和气驱以及油水两相流等几个因素的影响。
[摘要]适度出砂是提高油井产能的方法之一，本文对疏松砂岩油藏的适度开采，剖析了影响适度出砂开采效果的几个因素，主要针对储层微粒的运移、粘土矿物、水侵、地层压实、边水和气驱以及油水两相流等几个因素进行了深入的分析。
【关键词】适度出砂；防砂；开采；产能；疏松砂岩油藏在开采过程中，有选择的阻止大于或等于一定粒径的油层砂随原油运移，通过这些粒径的油层砂的堆积，形成滤砂屏障，而阻挡较小粒径的油层砂随原油运移，最终实现改善近井眼地层的油层孔渗结构，发挥油层产能的目的。
适度出砂的实质是对产出砂粒径的一种控制和管理，影响其的因素较多。
本文对这些影响因素进行较为深入的分析。
1.储层微粒运移对产能的影响[1] 疏松砂岩油藏由于胶结疏松，地层微细粒处于疏松或半疏松状态，油田开采过程中，高粘度地层油渗流时对微粒的拖曳力大，很容易造成地层微粒随流体的流动而发生运移、沉积堵塞，造成地层渗透率降低，影响油井产能。
地层微粒运移是一个非常复杂的过程，受地层孔隙结构特征、微粒形状大小、流体的拖曳力、微粒的电位、润湿性以及微粒粒径与孔喉匹配关系等诸多因素的影响。
微粒粒径与孔喉匹配关系也决定微粒在孔喉中运移的距离及微粒对储层的渗透能力。
2.储层粘土矿物对产能的影响弱固结储层岩化程度差，粘土含量高，含有大量自生的如高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石和混层粘土矿物。
当发生水侵时，粘土膨胀是造成地层渗透率降低，影响产能的主要原因。
疏松砂岩油藏产生晶格膨胀的矿物主要是蒙脱石、伊/蒙间层，次为水化白云母和水化黑云母。
蒙脱石、伊/蒙间层的遇水膨胀可促发其它与之共存地层微粒（如高岭石、伊利石等）从孔壁脱落。
由于蒙脱石、伊/蒙间层粒径一般为1～2μm，且含量很高，孔喉粗大，就地膨胀和分散运移的结果不是将孔喉堵死，而是一定程度上扩大孔喉。
蒙脱石、伊/蒙间层的膨胀作用对岩石稳定性的影响也比较复杂。
Degens[2]对沉积地层的各种自生粘土矿物引起的储层问题作了描述，揭示了储层泥岩粘土引起地层渗透率降低的机理，由于粘土膨胀，孔隙度减小而引起的多孔地层的渗透率降低。
3.水侵破坏孔隙中油流的连续性当岩样中的水处于束缚水状态时，油流在孔隙度内部成连续状态。
这时少量的束缚水，一部分以水膜的形式包围在砂粒的周围，在水膜的外面形成油水界面，此时油水界面所产生的力起到保持砂粒稳定的作用；另一部分水分布于细小孔隙，所产生的毛管力阻碍油流进入，并把微小的自由颗粒固定下来，在相当大的油流速度下也不会被冲走。
当含水饱和度增大时，流体的流动由原油的单相流变为油水两相流动。
当其中一相流体含量较大时，就会使另一相流体失去连续性，使之成为大小不等的液滴，当这些液滴通过孔隙喉道时，由于油水界面变形，引起阻力增大，这种现象就是贾敏效应。
以上阻力的存在增加了产液对砂粒的拖拽力，也就使岩石中微粒更容易移动。
另外，当水成流动的连续相时，流动的剪切面为砂粒表面，只要流速有所增加，就会把原来稳定在砂粒表面的松散微粒冲走，并在适当的部位发生堆积，堵塞流动孔隙，而严重降低渗透率。
在流量保持不变的情况下，由于孔隙通道变窄，使生产压差增大，因而进一步加大岩石出砂的可能性。
根据以上分析可知，毛管力在抑制出砂和促进出砂方面都起到了一定的作用。
对亲水岩石，在束缚水饱和度状态下，毛管力对砂粒起到了稳定作用，而当两相流体同时流动时，贾敏效应等由于油水界面而产生的附加阻力，增加了流体对砂粒的拖拽力，因此使出砂变得严重。
4.油气两相流动增加了油流阻力原始油层的气体，有溶解气和自由气两种状态，自由气聚集在气顶称为气顶气。
溶解状态的气体均匀饱和在油内，称为溶解气。
油田在开发过程中，由于不断消耗油蒇本身的能力，地层压力不断下降，当井底压力低于饱和压力时，井底附近原来溶解在原油中的天然气就分离出来，井底附近出现油气两相流。
气体从油中分离出后，开始是游离小气泡均匀分散在油中，随着油层压力的下降，气泡不断长大。
当气泡通过孔隙喉道时，由于油气界面变形，引起阻力增大。
考虑到油流入井要经过无数这样的隘口，油中的气泡又是不断增多增大，气泡会发生淤塞作用，增加了油气运移的阻力。
5.边水和气驱的影响油井所处构造部位不同，开采效果差异很大。
位于构造低部位或近气顶的油井，开采效果较差。
当蚯蚓洞与边水或气顶连通时，油井常被迫关井。
6.地层压实的影响当油气从地下深处采出时，边水和气驱对适度出砂有一定的影响。
如果不补充能量，孔隙压力将逐渐降低，并将导致岩石体积收缩，油藏将被压实，油藏压实被认为是一种重要的驱油机理，但油藏压实可能会造成储层渗透率下降，导致油气井产能损失，对适度出砂有不利影响。
油藏压力的递减将导致地应力有方向的变化，这对于井周应力的影响是较为复杂的，井周的应力集中和岩石的非线性本构关系更使其加剧，对于某些孔穴形状，由于油藏压力的降低所产生的较小的定向地应力对其稳定性反而有所改善。
但总的说来对于抗剪切破坏的孔穴稳定性由于油藏压力的递减而明显降低。
7.结论与认识1)适度出砂是疏松砂岩开采的一种有效方式，能够实现控制一定出砂前提下尽可能提高产能的目的。
2)影响适度出砂开采的因素较多，主要有储层微粒的运移、粘土矿物、储层水侵程度、地层压实程度、边水和气驱以及油水两相流等几个因素的影响。
参考文献[1]Mohan, K.K., Fogler, H.S., “Colloidally Induced Smecticic Fines Migration: Existance of Microquakes,” AICHE J., V ol.43 No. 3, March 1997, pp565-576[2]Degens, E.T., Geochemistry of Sediments (A Brief Survey), Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New York, 1965, pp342。