摘要：新疆鲁克沁油田是国内超深稠油油藏，储层胶结疏松，从油田开发伊始，就表现出砂问题，随着开发进入中后期开发阶段，采用以提液做为增产的主要手段，带来的问题就是储层出砂，因此鲁克沁采油工程技术人员，提出了筛管高压充填防砂技术，并在现场成功应用，取得了显著效果。
一、故障现象
属三叠系克拉玛依组地层的细砂岩为主的稠油藏，内聚力2.0MPa左右，疏松中等，强度低，以孔隙式胶结为主，颗粒之间以点―线接触为主，胶结物含量较少，平均为6.8%，有边底水，油层厚度20~80米不等，在地层条件下原油粘度为200~526mPa.s，地层岩石颗粒粒径中值为0.25mm，套管射孔完井，井深2800~3400米，平均泵挂2400米，井筒泵上掺稀油降粘开采。部分井投产后产量越来越低，检泵时发现泵柱砂埋而被迫长期停产，造成了巨大的浪费。
二、故障分析
油层严重出砂是造成油井长期停产的根本原因。储层胶结物含量较少，孔隙结构比较脆弱，在外来因素的作用下，容易受到破坏，造成颗粒分散运移;稠油密度大，粘度大，流动时摩阻大，流向井底的过程中特别容易将小粒径的砂子携入井中。通常提高稠油产量，必须放大生产压差，这样容易产生剪切破坏；另一方面稠油中所含的水溶解掉了颗粒间的胶结物，使地层的胶结强度降低，严重时地层骨架会发生坍塌性破坏，堵塞了油流向井底的孔道，使产量明显降低；随原油进入井筒中的砂，粒径小的随油带出地面，大的沉积下来掩埋了泵柱，致使油井长期停产。
三、预防措施及故障排除
1.钻井时要在生产油层下面预留80~200米的套管沉砂口袋，为进入井筒而又不能被原油带出地面的地层砂提供沉积空间，不使形成砂桥而砂埋油层或泵柱，一般多油层比单油层的沉砂口袋长。
2.套管完井后射小孔径和高孔密的炮眼。因为小孔径能降低油流速度，低速流动的原油对地层的冲刷力小，携砂能力弱，高孔密能增大渗流面积。但在实际工作中由于提液等措施使油流速度很不平稳，所以必须对出砂油井采用其他的有效防砂措施。
3.试油和试抽阶段要有意识地排砂、是为了提高近井地带的孔隙度和渗透率、从而降低原油的流动阻力，正常生产时要防采结合：防粗砂、采细砂，因为粗砂是组成地层力学结构的承载骨架砂，在地层中具有很好的导流能力 ，而将游离于粗砂之间的颗径小于40微米的细砂必须随油流产出地面，否则会堵塞渗流孔道，使产量下降。
4.实际生产中有的稠油井不出砂，为了节约成本，不必防砂，但有的出砂，尤其见水后出砂更严重，必须防砂。对于出砂严重的油井，不要把抽油管柱下到油层中部以下，以防砂埋油管；油管的配用在满足工艺条件限制基础上应尽量使用小管径、以加强油管内井液的携砂能力，减缓沉积。有效的防砂方法有：（1）、采用杆式防砂泵防砂。因为杆式泵适用深井，该泵由长柱塞、短泵筒、双通接头、沉砂外筒、进出油阀、水力连通式挡砂圈等零部件组成。其防砂卡的工作原理是借助挡砂圈及漏失液的共同作用，阻止砂粒进入柱塞与泵筒之间的密封间隙，从而杜绝了砂卡；当油井停抽时，下沉的砂粒沿沉砂环空沉入泵下尾管，防止了砂埋。（2）、建立合理的生产压差、防止油层出砂。（3）、减小泵冲数、降低砂量进入泵筒机理。（4）、在泵入口安装砂锚、利用液体和砂子的密度差、当液流回转方向改变时，砂粒受重力和离心力的作用而分离沉入尾管。（5）、应用电泵变频技术，降低地层出砂和卡泵机率。电泵井包括电动潜油泵井和电动螺杆井，其电流的频率由小向大逐级调整，通过控制地层油流速度，来控制地层出砂程度。在满足产量的前提下电流的频率应以地层不出砂为合理。（6）、选用耐砂的井下螺杆泵并将吸入口下入油层底部或更深，能将沉积的砂子随油流带出地面，减少砂埋油层或形成砂桥的机率。（7）对产能高、少量出砂井采用绕丝筛管防砂。它是将金属纤维烧结在按一定规则打孔的优质不锈钢管上，利用金属纤维形成微细连通缝隙挡砂，是一种立体网状滤砂屏障，能将大于0.07mm的地层砂挡在筛管外部，小于0.07mm的地层砂及粘土随流体进入井筒，随产出液排到地面从而达到防砂的目的。绕丝筛管连接在油泵的最下面，筛孔的直径应小于油层砂粒中的众数砂粒直径。（8）、对大量出砂井和低产井采用压裂充填防砂。①首先在近井附近地层压裂短而宽的裂缝。稠油层都是中、高渗透层，多是疏松地层，流体流动时对地层的冲击力大,很容易冲垮疏松地层和携带出砂砾，使地层坍塌从而阻止流体流动,在地层造成砂堵；随着开发时间的延长，由于油层胶结物被长期冲刷溶蚀，油层胶结强度变低，加之油藏进入开发中后期，一般都以提高采油速度来实现稳产。为了兼顾防砂和增产双重目的而将压裂与砾石充填防砂两者结合在一起，即压裂充填防砂技术，主要是针对中高渗透疏松砂岩油层防砂。技术路线:在调研分析的基础上建立裂缝延伸的三维模型并求解,计算出裂缝脱砂前后的几何尺寸,根据小型压裂测试裂缝的滤失系数,来设计并确定前置液的用量，通过人工压裂在油层内形成短而宽的高导流裂缝。②、填充砾石。A、首先对地层预处理，其主要目的是解除近井地层的污染和堵塞、以恢复渗透率。是将具有解堵、稳砂性能的处理液挤入地层，处理液的用量为每米井眼半径和井深注入1m3，然后利用高压水射流冲洗炮眼，目的是疏通油层及炮眼，为充填砾石提供良好的基础。B、根据地层出砂量的1~1.2倍计算砾石充填用量，以便恢复地层应力。对于疏松砂岩，为了提高充填效果，扩大挡砂外缘，应尽量加大填砂量，充填砾石直径为地层砂粒度中值的4~8倍。携砂液选用本地区地层水或清水＋2%稳定剂和防膨剂，充填时先将柱塞从油泵筒提起，在油层上方释放封隔器，用正循环方式从筛管最下方开口进入套管充填，既能避免伤害地层，又能使填充区以外稳砂，形成“远稳近挡”的防砂模式。应根据砂粒沉降的最低速度，推算出泵车充填施工的最低排量。经计算得知，如果砾石粒径为0.4~0.8mm，在7"套管内采用Φ89mm的油管充填时，泵车的最低排量应为1-2m3/min，砂比为5~15%。在充填防砂施工中，最后的施工压力影响着防砂的成败。如果填充的是石英砂，石英砂容易破碎，虽然抗压强度为85Mpa，但是压力为20Mpa时，其破碎率为9%；压力为30Mpa时，破碎率达22%。因此，现场施工中应控制好施工压力，用低粘携砂液充填时，井口压力控制在15~20Mpa为宜，用高粘携砂液充填时，由于高粘携砂液对砾石有保护作用，可提高充填压力，以达到密实充填的目的。涂敷砂具有导流能力高、破碎率低、表面光洁、流动阻力小、胶结能力强等特性，在压裂过程中采用这种砂，可有效防止地层砂和支撑剂回流井筒，保护压后裂缝的导流能力，在压裂结束前充填，能保护井壁和压裂砂，避免了出砂现象。
5.当油井作业检泵发现出砂严重且经过探砂面确信砂柱大于口袋的三分之二时就应冲砂至井底。根据油层物化性质配制低密度携砂能力强的冲砂液，低排量反循环冲砂，直到砂面下降到接近沉砂口袋的长度为止。冲砂时尽可能避免冲砂过程中细粉砂污染产层。经过冲砂作业后，可以为进入井筒，但又不能被原油带出地面的油层砂，提供沉积空间。
四、结论
压裂砾石充填技术扩大了挡砂半径，对于低产井，它改善了井底原油流动条件，恢复了油井产能；对于大量出砂井，它使地层与井底之间的压降降低，降低了油流速度，减小了流体对地层的冲击，起到了有效防止地层出砂的目的。通过现场应用，证明该技术能够有效地控制油井出砂，还提高油井产量，适用于疏松砂岩地层的早、中、后期防砂，真正集成了疏通解堵――压裂――防砂于一体的功效。
参考文献：
[1]王鸿勋，等．采油工艺原理．北京：石油工业出版社，1989．
[2]苏翼林，材料力学．北京：高等教育出版社，1980．
[3]吴奇，井下作业工程师手册．北京：石油工业出版社，2002．