油气井出砂机理分析与防治对策研究

1.油气井出砂危害

油气井出砂是指地层中的砂粒由于胶结疏松、流体流动（如油气、水的流动）或生产压差作用而被携带至井筒、生产管柱，甚至地面设备，堵塞油气通道的现象。其危害是巨大的，主要表现在三方面，一是井下、井口采油设备的磨损和腐蚀。产出流体中带砂，使各种采油泵、管线受到磨损，大大缩短了它们的寿命。二是井眼稳定性。由于出砂使井眼失稳而导致套管挤毁、油井报废。三是油井减产或停产。出砂会导致减产或停产作业油井出砂磨损泵筒与柱塞，降低泵效，甚至损坏采油泵，造成油井减产或停产。

2.油气井出砂机理分析

油气井出砂产出的地层砂可以分为骨架砂和填隙物两种。骨架砂一般为大颗粒的沙粒，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（微粒），主要成分为粘土矿物，也包括石英、长石等其他非粘土矿物微粒。

当流体的流速达到一定值时，首先使得充填于油层孔道中的未胶结的砂粒发生移动，油井开始出砂，这类充填砂的流出是不可避免的，而且起到疏通地层孔隙通道的作用；反之，如果这些充填砂留在地层中，有可能堵塞地层孔隙，造成渗透率下降，产量降低，因此充填砂不是防治的对象。

当流速和生产压差达到某一数值时，岩石所受的应力达到或超过它的强度，造成岩石结构损坏，使骨架砂变成松散砂，被流体带走引起油井大砂，因此骨架砂是主要防砂对象。按照上述分析，可以把油气井出砂分为两个阶段。

第一阶段是由骨架砂变成自由砂，主要机理拉伸破坏和剪切破坏两方面。首先是拉伸破坏。随内外压差增大，流体流向井内的流速也增大，对岩石的拖曳力增大，岩石承受拉伸力也增大，当该力超过岩石抗拉伸强度时，岩石就会遭受拉伸破坏。其次是剪切破坏。上覆岩层压力由孔隙压力与骨架应力共同平衡。随开采进行，油藏压力逐渐降低，施加在岩石骨架上的压力越来越大，当该力超过岩石的抗剪切应力，岩石就会被剪切破坏

第二阶段是砂的运移。要运移由于剪切破坏而形成的松散砂，液力因素是主要影响因素：如流速、渗透率（permeability）、粘度以及两相或三相流动的相对渗透率等的作用等，地层中存在诸如粘土之类精细颗粒也会增加流体的拖曳力，造成地层进一步恶化出砂。

3.油气井出砂防治方法

3.1 制定合理的开采措施

油气井生产过程中开采措施和生产参数合理性直接影响地层出砂情况，需要进行相关优化研究。一是制定合理的油井工作制度。通过生产试验使所确定的生产压差不会造成油井大量出砂（控制生产压差）；对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差。二是加强出砂层油水井的管理。开、关操作要求平稳，对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施。三是对胶结疏松的油层，酸化、压裂等措施要求慎重。四是正确选择完井方法和改善完井工艺。

3.2 采取有效的解堵工艺

有效的解堵工艺技术通常可以根据堵塞物的性质、堵塞位置和地层特征进行分类，常见的解堵技术包括化学解堵、物理解堵和物理化学解堵方法，具体工艺适应性如表 1 所示。

表1 不对解堵技术对比情况表