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[摘要]防砂工艺是解决油井出砂问题的一项重要措施，但目前防砂费用高，且油井产量降低、甚至导致停产等问题仍未解决。尽管防砂工艺不断改进和完善，其缺点日趋减少，但仍会不同程度地减低油井产量。携砂生产通过制定有效的出砂管理制度，根据油层出砂不同状况，采用防、排砂泵进行携砂采油，并在此基础上确定经济合理、环境允许的砂处理方法。这样不仅可节约大量的热采、防砂材料及施工费用，而且能提高产能。
[关键词] 防砂工艺 稠油 砂岩 机械防砂 防砂效果
中图分类号： TE933文献标识码： B
1.防砂采油的发展
砂岩油藏油层埋藏浅，胶结疏松，易出砂。过去由于没有有效的抗砂携砂采油装置，治砂害的重点是在防砂方面，如机械防砂，限制油井出砂，甚至企图将随高粘原油携出的大量细粉砂也限制在地层内，追求最小粒度的滤砂装置，此举急剧增加了采油成本，缩短了生产周期。同时也造成频繁的修井作业，给油田的生产管理带来极大的困难。在长期的现场生产实践中认识到，要维持油井可能的最高产量，应将大颗粒挡在泵系统之外，同时必须让悬浮在原油中的细微粉砂随原油一起产出，因为防砂粒径越细，对防砂筛管的要求愈严，高粘原油中的胶质、沥青质或杂物将把防砂筛管完全堵死，造成防砂失败。到目前为止防砂效果较好的是在砂粒粒径中值为0.1mm以上的地层，砂粒中值在0.05～0.1mm或更小粒径的地层，其防砂工艺还未找到效果显著的方法。
2.稠油油藏携砂开采的必要性
为获得最好的经济效益，对出砂的高粘原油采用防砂和携砂生产相结合的生产工艺。携砂生产不是主张出砂，它应用的前提是必须保持地层中骨架砂拱的稳定性，这一点和防砂是一致的；不同的是，携砂生产通过实施有效的人工出砂管理，允许少量易堵地层的砂子随产液流出，疏通地层孔隙，增大渗流面积，从而收到比防砂更好的效果。
防砂是解决油井出砂问题的一项重要措施，但防砂费用高，且油井产量降低、甚至导致停产等问题仍未解决。尽管防砂工艺不断改进和完善，其缺点日趋减少，但仍会不同程度地减低油井产量。携砂生产通过制定有效的出砂管理制度，根据油层出砂不同状况，采用防、排砂泵进行携砂采油，并在此基础上确定经济合理、环境允许的砂处理方法。这样不仅可节约大量的热采、防砂材料及施工费用，而且能提高产能。
携砂开采稠油具有提高油田最终采收率的潜力。从世界上各大稠油油藏实施冷采的效果看，整个一次采油期，冷采可采出原始地质储量的15%左右。初期携砂生产，为EOR技术改善了地层条件，使油藏的蒸汽吞吐和蒸汽驱过程更易于管理。
3.出砂影响因素分析
浅层稠油藏生产井出砂的根本原因，在于油层埋藏浅，结构疏松；原油粘度高，携砂能力强。但是油井的各生产参数对地层出砂有更直接的影响。
3.1高温高压蒸汽对地层出砂的影响
浅层稠油藏开发上采用的蒸汽吞吐的开采方式，注入的高温高压蒸汽对地层结构有直接的破坏作用。首先高温高压蒸汽对地层结构具有较强的冲刷作用，另外井底饱和湿蒸汽液相PH值很高，可达10～13。这种碱性蒸汽在高温、高压下注入地层，经过高轮次的吞吐周期，不但改变了岩石表面的润湿性，而且对地层中的石英、长石具有溶解软化及对粘土矿物具有溶蚀作用，降低了地层胶结程度，引起井底周围地层骨架结构严重破坏，造成在注汽和采油过程中的颗粒运移，引起出砂。
3.2注汽参数对地层出砂的影响
①注汽压力
随着注汽压力增高，在高于合理极限注汽压力时，因压差变化大，井底油层产生较大激动，损坏了胶结疏松地层的结构，造成岩层骨架破坏，油井周围出砂形成空洞，致使套管外部约束减弱。
②注汽强度
从现场统计资料来看，注汽热采出砂井大部分井都曾发生过汽窜，严重出砂井发生过汽窜的比率更高，这是由于注汽强度过大，地层结构严重破坏所致，另外热采井注入大流量高强度的蒸汽引起变相压裂地层，造成油层出砂。
3.3射孔参数对出砂的影响
油井射孔后，地层应力作用于射孔孔道周围，使得地层发生剪切破坏，造成地层骨架被破坏；另外若射孔参数不合理，孔密、孔径过小以及射孔井段太短则减少渗流面积，增加注汽强度和采液强度，同样会造成地层骨架的破坏，加剧地层出砂。另外射孔相位、深度等参数设计不合理时同样会加剧油层出砂。
3.4工作制度对出砂的影响
①生产压差对地层出砂的影响
生产压差对地层稳定性具有重要的影响，随着生产压差的增大，地层稳定性变差，容易引起油井出砂。因此控制生产压差是减少油井出砂的重要措施。采油过程中，液体渗流而产生的对颗粒的拖拽力是造成出砂重要因素之一，在其它条件相同时，生产压差越大，渗流速度越高，井壁附近液流对岩石的冲刷力越大，因此油稠也容易引起出砂。
②生产压差的建立方式对地层出砂的影响
所谓建立压差的方式是指以缓慢的方式建立压差还是以突然（或急剧）的方式建立压差。因为在同样的压差下，两者在井壁附近油层中造成的压力梯度不同，急剧方式建立的压差，会对井筒附近的岩层产生强烈的激动，引起岩层松动，导致出砂。
③采油速度及其变化程度对出砂的影响
吞吐热采井自喷初期，地层压力大、喷势猛烈，产量高。若不加以控制，难免造成出砂；由于稠油携砂能力强，转抽后若排液速度过大，油井易出砂。另外，过高的采油速度以及采油速度的突然变化，会对生产压差产生影响，会引起岩石应力状态的失衡及油气渗流产生极大的冲刷力，引起出砂。
④稠油井不合理的作业、施工对出砂的影响
由于稠油热采油藏，地层胶结疏松，地层易受波动，因此，对于不适于易出砂的稠油热采油藏的工程措施、不合理的油井工作制度及工作制度的突然变化、频繁而低质量的修井作业、设计不良的措施和不科学的生产管理等都可能对热采油层产生影响，降低了油层的胶结强度，使得油层变得疏松而易出砂。
3.机械防砂技术
对于出砂油藏，防砂是油气藏开采不可缺少的环节，对原油的稳定开采起着重要的作用。进入20世纪90年代以來，在旧的防砂工艺不断完善的基础上，积极研究开发防砂新工艺、新方法，特别是在机械防砂方面，取得飞速的发展。
目前防砂技术主要是以机械防砂为主。机械防砂约占防砂作业的90%以上。目前机械防砂工艺主要分为以下几类：
（1）机械管柱防砂。仅下入防砂用的滤砂管柱。根据连接方式和防砂机理的不同又可分为泵下悬挂滤砂管、封隔器悬挂大直径滤砂管和筛管完井预防砂（悬挂器悬挂防砂管柱）。
泵下悬挂滤砂管具有施工简单、成本低的优点，缺点是过流面积小，滤砂管容易堵塞，有效期短；封隔器悬挂大直径滤砂管具有渗流通道大、有效期长的优点，缺点是施工较为复杂，成本相对较高。前者不针对油层防砂，只用来防止泵卡，适用于油层骨架砂稳定的一般出砂井；后者可在滤砂管外形成防砂砂拱对破坏的地层应力进行一定程度的恢复，适用于骨架应力结构开始遭到破坏的严重出砂井；二者均适用于中、粗砂岩地层（d50>0.1mm）。筛管完井预防砂（悬挂器悬挂防砂管柱）是一种先期防砂技术。优点是施工简单，成本低，缺点是强度低，筛管损坏后治理较为困难。
（2）砾石充填防砂。将筛管下入井内后，用高渗透砾石充填于筛管和套管环空之间，有的还将一部分砾石通过射孔孔眼挤入周围地层中，形成多级过滤屏障，阻止油井出砂。这种防砂方法适应性强，应用广泛，对细、中、粗砂岩，直井、定向井、热采井均可应用。
参考文献
[1]汪周华，郭平，孙雷，孙凌云，马力宁；油气藏出砂研究现状及其发展趋势[J]；特种油气藏；2005年04期
[2]刘永红，张建乔，洪能国；机械防砂技术研究的新进展[J]；石油机械；2005年09期
[关键词] 防砂工艺 稠油 砂岩 机械防砂 防砂效果
中图分类号： TE933文献标识码： B
1.防砂采油的发展
砂岩油藏油层埋藏浅，胶结疏松，易出砂。过去由于没有有效的抗砂携砂采油装置，治砂害的重点是在防砂方面，如机械防砂，限制油井出砂，甚至企图将随高粘原油携出的大量细粉砂也限制在地层内，追求最小粒度的滤砂装置，此举急剧增加了采油成本，缩短了生产周期。同时也造成频繁的修井作业，给油田的生产管理带来极大的困难。在长期的现场生产实践中认识到，要维持油井可能的最高产量，应将大颗粒挡在泵系统之外，同时必须让悬浮在原油中的细微粉砂随原油一起产出，因为防砂粒径越细，对防砂筛管的要求愈严，高粘原油中的胶质、沥青质或杂物将把防砂筛管完全堵死，造成防砂失败。到目前为止防砂效果较好的是在砂粒粒径中值为0.1mm以上的地层，砂粒中值在0.05～0.1mm或更小粒径的地层，其防砂工艺还未找到效果显著的方法。
2.稠油油藏携砂开采的必要性
为获得最好的经济效益，对出砂的高粘原油采用防砂和携砂生产相结合的生产工艺。携砂生产不是主张出砂，它应用的前提是必须保持地层中骨架砂拱的稳定性，这一点和防砂是一致的；不同的是，携砂生产通过实施有效的人工出砂管理，允许少量易堵地层的砂子随产液流出，疏通地层孔隙，增大渗流面积，从而收到比防砂更好的效果。
防砂是解决油井出砂问题的一项重要措施，但防砂费用高，且油井产量降低、甚至导致停产等问题仍未解决。尽管防砂工艺不断改进和完善，其缺点日趋减少，但仍会不同程度地减低油井产量。携砂生产通过制定有效的出砂管理制度，根据油层出砂不同状况，采用防、排砂泵进行携砂采油，并在此基础上确定经济合理、环境允许的砂处理方法。这样不仅可节约大量的热采、防砂材料及施工费用，而且能提高产能。
携砂开采稠油具有提高油田最终采收率的潜力。从世界上各大稠油油藏实施冷采的效果看，整个一次采油期，冷采可采出原始地质储量的15%左右。初期携砂生产，为EOR技术改善了地层条件，使油藏的蒸汽吞吐和蒸汽驱过程更易于管理。
3.出砂影响因素分析
浅层稠油藏生产井出砂的根本原因，在于油层埋藏浅，结构疏松；原油粘度高，携砂能力强。但是油井的各生产参数对地层出砂有更直接的影响。
3.1高温高压蒸汽对地层出砂的影响
浅层稠油藏开发上采用的蒸汽吞吐的开采方式，注入的高温高压蒸汽对地层结构有直接的破坏作用。首先高温高压蒸汽对地层结构具有较强的冲刷作用，另外井底饱和湿蒸汽液相PH值很高，可达10～13。这种碱性蒸汽在高温、高压下注入地层，经过高轮次的吞吐周期，不但改变了岩石表面的润湿性，而且对地层中的石英、长石具有溶解软化及对粘土矿物具有溶蚀作用，降低了地层胶结程度，引起井底周围地层骨架结构严重破坏，造成在注汽和采油过程中的颗粒运移，引起出砂。
3.2注汽参数对地层出砂的影响
①注汽压力
随着注汽压力增高，在高于合理极限注汽压力时，因压差变化大，井底油层产生较大激动，损坏了胶结疏松地层的结构，造成岩层骨架破坏，油井周围出砂形成空洞，致使套管外部约束减弱。
②注汽强度
从现场统计资料来看，注汽热采出砂井大部分井都曾发生过汽窜，严重出砂井发生过汽窜的比率更高，这是由于注汽强度过大，地层结构严重破坏所致，另外热采井注入大流量高强度的蒸汽引起变相压裂地层，造成油层出砂。
3.3射孔参数对出砂的影响
油井射孔后，地层应力作用于射孔孔道周围，使得地层发生剪切破坏，造成地层骨架被破坏；另外若射孔参数不合理，孔密、孔径过小以及射孔井段太短则减少渗流面积，增加注汽强度和采液强度，同样会造成地层骨架的破坏，加剧地层出砂。另外射孔相位、深度等参数设计不合理时同样会加剧油层出砂。
3.4工作制度对出砂的影响
①生产压差对地层出砂的影响
生产压差对地层稳定性具有重要的影响，随着生产压差的增大，地层稳定性变差，容易引起油井出砂。因此控制生产压差是减少油井出砂的重要措施。采油过程中，液体渗流而产生的对颗粒的拖拽力是造成出砂重要因素之一，在其它条件相同时，生产压差越大，渗流速度越高，井壁附近液流对岩石的冲刷力越大，因此油稠也容易引起出砂。
②生产压差的建立方式对地层出砂的影响
所谓建立压差的方式是指以缓慢的方式建立压差还是以突然（或急剧）的方式建立压差。因为在同样的压差下，两者在井壁附近油层中造成的压力梯度不同，急剧方式建立的压差，会对井筒附近的岩层产生强烈的激动，引起岩层松动，导致出砂。
③采油速度及其变化程度对出砂的影响
吞吐热采井自喷初期，地层压力大、喷势猛烈，产量高。若不加以控制，难免造成出砂；由于稠油携砂能力强，转抽后若排液速度过大，油井易出砂。另外，过高的采油速度以及采油速度的突然变化，会对生产压差产生影响，会引起岩石应力状态的失衡及油气渗流产生极大的冲刷力，引起出砂。
④稠油井不合理的作业、施工对出砂的影响
由于稠油热采油藏，地层胶结疏松，地层易受波动，因此，对于不适于易出砂的稠油热采油藏的工程措施、不合理的油井工作制度及工作制度的突然变化、频繁而低质量的修井作业、设计不良的措施和不科学的生产管理等都可能对热采油层产生影响，降低了油层的胶结强度，使得油层变得疏松而易出砂。
3.机械防砂技术
对于出砂油藏，防砂是油气藏开采不可缺少的环节，对原油的稳定开采起着重要的作用。进入20世纪90年代以來，在旧的防砂工艺不断完善的基础上，积极研究开发防砂新工艺、新方法，特别是在机械防砂方面，取得飞速的发展。
目前防砂技术主要是以机械防砂为主。机械防砂约占防砂作业的90%以上。目前机械防砂工艺主要分为以下几类：
（1）机械管柱防砂。仅下入防砂用的滤砂管柱。根据连接方式和防砂机理的不同又可分为泵下悬挂滤砂管、封隔器悬挂大直径滤砂管和筛管完井预防砂（悬挂器悬挂防砂管柱）。
泵下悬挂滤砂管具有施工简单、成本低的优点，缺点是过流面积小，滤砂管容易堵塞，有效期短；封隔器悬挂大直径滤砂管具有渗流通道大、有效期长的优点，缺点是施工较为复杂，成本相对较高。前者不针对油层防砂，只用来防止泵卡，适用于油层骨架砂稳定的一般出砂井；后者可在滤砂管外形成防砂砂拱对破坏的地层应力进行一定程度的恢复，适用于骨架应力结构开始遭到破坏的严重出砂井；二者均适用于中、粗砂岩地层（d50>0.1mm）。筛管完井预防砂（悬挂器悬挂防砂管柱）是一种先期防砂技术。优点是施工简单，成本低，缺点是强度低，筛管损坏后治理较为困难。
（2）砾石充填防砂。将筛管下入井内后，用高渗透砾石充填于筛管和套管环空之间，有的还将一部分砾石通过射孔孔眼挤入周围地层中，形成多级过滤屏障，阻止油井出砂。这种防砂方法适应性强，应用广泛，对细、中、粗砂岩，直井、定向井、热采井均可应用。
参考文献
[1]汪周华，郭平，孙雷，孙凌云，马力宁；油气藏出砂研究现状及其发展趋势[J]；特种油气藏；2005年04期
[2]刘永红，张建乔，洪能国；机械防砂技术研究的新进展[J]；石油机械；2005年09期