通常油層出砂是由于高滲透流速度下,井底附近巖石的侵蝕和井身周圍形成壓降漏斗而產(chǎn)生的機械應(yīng)力作用下的巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞所引起的,對油層巖石結(jié)構(gòu)造成破壞的因素有多種,大體可分為油藏因素和開發(fā)因素。
油藏因素包括儲層特性(如砂巖膠結(jié)強度低,則油層易于出砂)、流體性質(zhì)(如地下流體粘度越高,滲流過程中對地層則易造成破壞,引起出砂)。在油藏的開發(fā)過程中,人為的開發(fā)因素會造成油氣井出砂,如不恰當?shù)拈_采速度,以及采油速度的突然變化,生產(chǎn)壓差過大或因注水、注汽等因素造成的油層出砂,即為開發(fā)因素。研究防砂問題,應(yīng)首先研究射孔孔眼周圍的液體勢能分布情況,研究表明深射孔孔眼末端的流速(勢降)比其側(cè)邊大得多,大口徑射孔孔眼可以降低射孔孔眼四周液體流動的阻力,減少拖曳力。因此認為:射孔深、孔眼小、速度大,所產(chǎn)生的拖曳力大,易于出砂;大孔徑射孔孔眼,出油面積大,流速低,阻力小,可以降低砂子流動。
除機械防砂和化學(xué)防砂外,最經(jīng)濟的防砂技術(shù)是砂拱防砂,其技術(shù)關(guān)鍵是保持砂拱的穩(wěn)定性,必須考慮解決兩個問題,一是降低并穩(wěn)定地層流體產(chǎn)出速度;二是保持或提高井筒周圍地層的徑向應(yīng)力。一般說來,套管完井砂拱防砂要求小孔徑和高孔密的炮眼。小孔徑有利于形成砂橋和提高砂橋的穩(wěn)定性。高孔密可以增大過流面積,降低地層流體的速度,使其控制在一定的臨界值之內(nèi)而不致沖垮砂橋。
針對上述情況,現(xiàn)已研制出了在射孔的同時起到防砂作用的新產(chǎn)品。主要有:
(1)超高孔密射孔器防砂系列產(chǎn)品,其孔密可達120孔/m,甚至更高。因其射孔器的穿孔深度和孔徑分別形成系列化,所以適用于所有區(qū)塊的防砂作業(yè)。
(2)大孔徑射孔器防砂系列產(chǎn)品,該產(chǎn)品有利于后續(xù)防砂工藝的實施,同時不影響出油率,尤其對于礫石充填、高溫人工井壁防砂、高溫固砂劑防砂技術(shù)的技術(shù)實施更為有利。
(3)充填式復(fù)合射孔防砂射孔器系列,其原理是在射孔同時,將具有耐高溫的合金鋼絲球充填到射孔孔道中,在此過程中由鋼絲球由球狀變?yōu)榻z網(wǎng)狀并交織在一起,形成鋼絲網(wǎng)和砂粒混雜在一起的阻擋層,形成砂拱,防止砂子的流出。該系列除了適用于127槍的充填式防砂射孔彈產(chǎn)品外,為滿足市場需要,也開發(fā)研制了適用于102槍的防砂射孔彈。
根據(jù)不同的地層巖性和原油的物性,合理選擇三種不同的防砂射孔技術(shù),將會在石油開采中起到良好的防砂效果。