采油井有杆泵井下出砂的防治措施

摘 要：借助动态射孔建立预测完井出砂的模型，深入研究地层出砂与石油产量间存在的关系，以此制作一套完善的能够预防油井出砂的采油设计方案，这个方案能够根据油井射孔周围的流体物理特点以及地质特点得出油井在不出砂的情况下其产量的数值范围，并根据数值范围优化设计油井不出砂时抽汲石油的参数，经过研究实例并进行计算可以得出这一结论：在设计潜在出砂油井中，规定石油产量确实能够有效防止油井出砂。该设计方案对优化设计砂岩疏松油藏完井射孔的采油方案具有重要的指导意义。

关键词：有杆泵；完井出砂；优化设计；防治措施；动态射孔

油井出砂容易致使油管被堵或造成油层沙埋从而导致油井停产；严重砂卡、磨损地面上及地下的设备；出砂情况严重时会导致油井倒塌乃至油管损坏从而使油井废弃。所以防砂是非常重要的一项工作。一般对砂岩疏松油藏来说，导致油井出砂的因素主要为地质与开采两个因素。地质条件包括砂岩油层的承受力量的状态、渗透率以及砂岩胶结的状态等；然而开采因素属于人们可以把控的因素，开发油藏时固定油井的质量太差、制定的工作制度或设计的射孔方案不合理以及频繁且质量较低的修井工作都会导致油井出砂。

把中国的某油田作为例子，其油藏的平均深度达5800m左右，地层初始的压力为60MPa，油层的温度为150℃。河砂层为具有层状特征的油藏储层，属于块状底水油藏。开发时因为没有充分认识其层状特征，通过底部补充水的方法来增加油藏能量然而补充并不及时，导致自喷生产没有完成设计目标，因此由自喷生产转为机器采油生产。油田的产油量恢复且逐渐上升，然而含水量的增加速度也随之加快，油井出砂情况更为严重。已经到了难以继续维持油田生产的地步。合理恰当的采油制度对于开发生产易出砂区块的具有非常重要的意义。

1 油井出砂的預测模型

出砂预测这一方法技术主要是以结合了渗透力学与岩石力学的力学理论为基础，一般来说，主要是因为岩石出现了塑性变形从而引起出砂，岩石砂体掉落后随着流出而被带入油井。假设地层抗剪切能力与强度决定其最大剪应力，计算地应力的方法模式在假设地层剪切破坏处于临界状态的前提下被提出；它不只考虑了中间段主应力的作用，还重视静水压力对其的影响，在国外与国内岩土力学工程的实例分析与数值计算中应用十分广泛。

如今国内预测出砂的技术进步很快发展迅速，射孔油井出砂的预测模型是在假定射孔沿着最小地应力和最大地应力两个水平范围的基础前提下，通过研究孔壁地壳应力的分布情况来建立的；重视流体和热应力给岩石造成拖曳力而产生的影响，以井眼周围岩石应力强度对射孔孔壁稳定程度的影响作为基础，制定借助动态射孔而研究的预测完井出砂的模型，查找文献用理论验证了比起常规模型重视井壁周围井液产生的拖曳力影响井壁稳定程度的模型更加准确。

2 优化设计基于防止出砂的采油方案

当知道油井可能出现出砂情况时，制定设计合理的采油方案主要考虑两个方面。首先，制定一套合理完善且稳定的排除采油的制度，能够减少因为变更工作制度而造成的射孔段冲击，因为在油井刚生产时以及停止生产时突然形成压差会对地层产生严重的冲击，这种冲击比起正常生产要严重很多；其次，当油井可能出现出砂情况的时候，不能只在乎产量高不高而不顾其会不会导致井下出砂的状况发生，应当适当的减少油井产量。

油井出砂容易致使油管被堵或造成油层沙埋从而导致油井停产。在油井产油的过程中如果发生流体渗透会对油层岩石，特别是靠近油井地方的岩石产生冲刷力与拖曳力，这是出砂的一个重要因素。对于已经完成固井工作与射孔设计的完井来说，其具有越大的生产压差，流体渗透的速度就会越快，井道周围的流体对岩石产生的冲刷力与拖曳力就越大，从而导致油层出砂严重的情况增加。所以，制定合理完善且稳定的排除采油的制度可以很好地减少出砂情况的发生从而预防出砂风险。

3 结论

①基于防止出砂的预测模型技术设计采油方案对于容易出砂的油井油田来说是系统规范的防砂工作中十分重要的一部分；

②以井眼周围岩石应力强度对射孔孔壁稳定程度的影响作为基础，重视流体和热应力给岩石造成拖曳力而产生的影响，借助动态射孔而建立研究的预测完井出砂的模型是一种比较准确的预测模型，能够用于准确的判断工作来确定地层是否发生出砂；

③在优化设计容易出砂油井的采油方案时，不能够只依据油井的产能情况来设置产量目标，另外，还应该考虑出砂与产量之间存在的可能性，适当减少目标产量，从而实现防止出砂的目的。需要补充的是，在进行出砂预测时，应当考虑到有杆泵是半程出油，所以预测模型中要注意实际产量为当量产量为一半的问题。

参考文献：

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作者简介：

马满红（1970- ），男，陕西延安人，工程师，大专，主要从事油田井下作业工作。

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