砂岩油藏一般埋藏较浅,油层胶结疏松,泥质含量高,出砂粒径小,受水敏影响严重,防砂的难度大，防止油井中出砂是开发疏松砂岩油藏的重要环节。注水开发砂岩油藏在开发初期油井并不出砂,但随着含水上升油井开始出砂,并越来越严重,制约着油井的正常生产。为减少成本,提高油井产量,从整体上提高桩西采油厂某个区块的总的经济效益,需要对出砂油井防砂方式效果做产能预测和经济效果评价,对油井防砂方式做综合决策,提供科学合理的参考依据。

1防砂工艺优选评价技术

  防砂方案的优选应该依据油气田出砂预测或实际出砂情况,考虑岩石物性、流体物性、生产方式等,通过对各种防砂工艺适应性的总结,来评价各种防砂工艺对特定油气层、区块或井的适应性,来确定具体的防砂工艺。首先需要了解各种机械防砂方法的适应条件,利用人工神经网络方法进行方法进行评判,从中优选出技术上可行(即评价指标高的)几种防砂方法;然后对这些方法方法分别进行产能预测,再考虑各种经济因素,应用不同寿命方案的经济评价方法进行相对经济对比,最后选出技术上合理,经济上可行的最优防砂方法。

1.1油井出砂原因分析

油井出砂的原因并不都是一样的，不同区域的油井在出砂原因方面可能有一定的差异，但是总的来说油井出砂主要是两类原因导致的，一方面原因是油藏本身的地质条件，另一方面则是开采因素，这两方面因素是导致油井出砂的主要原因，下面就对这两方面因素进行分别的分析：

1.1.1地质条件的影响

开采区域内岩层的自然因素是导致油井出砂的主要原因。在进行石油开采的过程中，原油输出会导致开采区域土层外部压力不断增大，引起岩层的松动，严重时会导致区域内的岩层脱落，进而出现油井出砂问题。在石油开采的过程中，开采区域内岩层应力的分布是导致油井出砂的内因，随着开采深度的增加，开采石油需要的压力不断加大，此时油井内开采区域内的岩层应力状态平衡状态被打破，破坏了开采区域内的结构，引起岩层脱落，产生油井出砂问题。

油层胶结强度。油层胶结强度对于出砂有着比较大的影响，影响油层胶结强度的因素包括胶结物的种类、数量和强度。油层胶结的形式主要有泥层胶结、碳酸盐胶结和硅质胶结等几类，其胶结强度依次增加，而对于同一种胶结物而言，随着数量的增加其胶结强度也会随之增加；胶结方式主要有一般基质式胶结、孔隙式胶结和接触式胶结，其胶结强度逐渐减小。排除掉其他因素的影响之后，储层渗透率越高，油层就更容易出砂，胶结方式会影响到储层的渗透率，进而对油井出砂造成影响。

1.1.2开采因素的影响

石油开采过程中外力导致的油井出砂问题占比较大。在石油开采过程中，各种因素都会对开采区域内的岩层造成不同程度的破坏，导致岩层所能承受的压力值不断变小。随着开采深度的不断变深，岩层所承受的外部压力也会逐渐变大，而这就是常说的油井的生产压差。生产压差的不断增加，使得采油设备输出的压力值不断变大，石油的流动速度变快，此时石油本身所具有的渗透率也随着速度增加而变大，进而导致石油对岩层的冲刷破坏增强，最终破坏岩层间的胶质物，使得岩层出现脱落，导致油井出砂问题出现。此外，在采油过程中，技术人员的不合理操作等会引起生产压差的增大，引发油井出砂。

1.2油井主要防砂措施

在油井开采过程中，出砂问题会对原油开采造成不利的影响，因此防砂是油井开采过程中需要重点研究的内容，通过多年的生产实践以及开展防砂技术试验进行研究，当前油井防砂措施日趋完善，能够有效的起到防砂效果，降低油井出砂，保证油田产量。

1.2.1化学防砂。

化学防砂技术的主要原理是，利用化学方式来增强地层砂的胶结强度，从而使人工井壁的强度得到提升，进而防止地层砂进入井筒中。化学防砂具有多方面的优点，一方面其施工比较简单，而且成本低，同时其对于粉砂层油藏的细分砂具有非常好的防砂效果，同时若油井含水率也比较高，其还能够起到堵水的作用，从而更好地保障油井的产量。。因此，化学防砂方法主要被应用于开采初期或者是高含水的油井，能够起到防砂控水的作用。在应用化学防砂方法时，应基于油井出砂的实际情况和地层压力状态、渗透率大小以及注采连通情况来确定施工方案和参数，对所需要的防砂半径进行精确的计算，确保防砂方案可以得到落实，并且取良好的效果。

1.2.2机械防砂。

机械防砂是指通过将防砂管柱放入油井内，进而达到防止地层砂进入到井筒中的一种防砂工艺。机械防砂工艺主要包括两类：一种是在将防砂管柱放入到油井中后，应用砾石进行充填，这类防砂方法具有有效期长、效果好等方面的优点；另一种则是在放入防砂管之后不用砾石填充，而是在地面预制滤砂管，这类防砂方法的特点是工艺简单，操作便捷。机械防砂的优点是具有良好的防砂增油效果，但是在针对细粉砂岩油藏的防砂工作时，其难以起到良好的效果。在应用机械防砂工艺时，技术最关键的内容是选择合理的参数，即防砂管孔眼的大小，这需要确定防砂粒径。

1.2.3复合防砂

所谓的复合防砂工艺是指，将化学防砂和机械防砂进行组合，从而起到良好的防砂效果，这种防砂工具具有较长的有效期。随着油井的持续开采，到了开采的中后期，单一的防砂技术已经难以起到良好的防砂效果，不能够满足生产的实际需求。在这样情况下，通过应用将化学防砂和机械防砂相配套整合出的复合防砂工艺，能够起到良好的防砂效果。通过应用复合防砂工艺，可以对含水量高、出砂严重并且油层含油饱和度较高的砂砾岩油藏起到良好的防砂效果。在实际的应用中，通常先使用化学防砂工艺对油层进行预处理，然后再采用机械防砂的方式，加入筛管等滤砂工具，最后使用砾石对筛管外进行填充。

2 建立综合模糊评判模型

综合模糊评判模型主要包括模糊集合、隶属度和隶属函数。防砂优选工艺技术就是在这些基本概念的基础上建立起來的。模糊概念是相对明确概念而言的。模糊集合指某些情况下具有不明确外延的集合,用于表示定性描述的抽象范围。由于影响防砂方法的因素很多,所以在进行防砂方法优选时,需要建立一个数量的模糊集合,作为我们的模糊判别基础。

2.1隶属函数引用

   隶属函数指用来计算个体对于某模糊集合隶属度的关系表达式。其作用是确定隶属度,如何准确的确定一个油屋参数的隶属度,就需要选择一个合理的隶属函数,防砂优选结果的好坏与其有直接的联系。某个影响因素的隶属度值是由选择的隶属函数确定。

2.2 隶属函数确定

主要考虑的是防砂方法的优选,为了确定隶属度,首先需要建立“高”、“低”两个模糊集合。依据图中给予的隶属度,寻找可以与之相匹配的隶属函数就可以了。在实际情况下,影响防砂效果的闲素可以划分成为两类:即可量化的因素和不可量化因素。可量化因素主要有井段长度,地层砂粒中值,射孔长度,孔密等,可以用连续型的隶属函数来表达,不可量化因素则包括非均质性,开采方式,井身状况,出砂类型等,其需要用非连续型的隶属两数表示。为了优选出技术上可行的防砂方法,必须综合考虑油藏地质、生产、完井因素,并结合具体油井的基础特征参数,对可供选择的防砂工艺进行技术评价,对综合模糊评判模型而言,就是优先出评判W子前几位的防砂工艺。为统计每种防砂方法中的每个元素模糊集合,建立适应条件数据库和矩阵模型。

3防砂井产能评价

   防砂井的产能预测和评价对于选择与设计合理的防砂措施,选择防砂后生产工艺的调整,充分提高油气井的经济濟力有着很大的意义。防砂井产能评价的基本任务是评价具体的防砂措施对油气井产能的影响,并预测防砂后油气井流入动态关系,其基本内容包括:(1)防砂措施对井底造成的流动特性的改变及相应流动压降与表皮系数预测,附加压降及表皮系数表征防砂措施对井底流动条件的影响; (2)防砂产能比预测,防砂产能比即油气弁防砂后油井产液指数或气井无阻流量与防砂数值之比,表征防砂措施对油气井产能的影响程度;(3)油气井防砂后的流入动态关系预测,为生产参数调整提供依据。依据上述内容,防砂井产能评价的基木方法如图：

图1 防砂井产能预测路线图

4 防砂后经济评价

  对于出砂的油井而言,其采取防砂是为了阻挡地层砂进入井筒,改善流体渗流,从总体上在尽可能的提高油井的产量,同时降低油井检修周期。通过前面的防砂工艺优选出出数种可行的防砂方法后,还必须考虑经济效益,事实上,所有工艺措施都是为提高单井的经济效益。经济评价的主要内容：根据之前的产能预测得到的结果作为参数进行经济效果的评价,并计算出相应的经济评价指标,为防砂方案的选择提供决策,最终获得一种从经济和技术上都+错的最佳防砂措施。

4.1不同寿命方案的经济对比模型

  不同有效期方案的经济对比的S本原理:设置一个总的评价周期T,在这个周期内对各种方案进行对比,根据每个防砂工艺有效期不同的特点,总的评价周期可以取为所有的防砂工艺有效期的最小公倍数,这样每个防砂工艺的作业重复次数为整数,并至少是一次。在此我们假设各工艺的有效期是那么每个防砂方案在总的评价周期内进行重复作业的总数量可以表示为:

由于做的经济评价是在采取防砂措施后进行的,那么就必须考虑措施形成的附加成本,由于这个数量一般都是较高,不能忽略。采取重复作业的方式进行评价是非常合理的,这与油田实际情况是一致的,因为油井防砂措施在有效期过后就会失去效果,这时还得继续进行重复的作业,实际中接下来采取的防砂工艺有可能会与之前的有所区别。这里只是为了对各种防砂工艺做经济评价,故需始终用相同的工艺进行重复作业。

4.2 防砂措施前后的经济对比

为了更准确的表现防砂工艺措施给油井带来的经济效益,可以采用防砂与不防砂时的经济对比来评价防砂措施的经济效果,两种情况下的差值即为防砂措施来的实际经济效益。

图2  防砂与不防砂情况下的经济对比

此时虚线表示的是油井不采取防砂措时的经济收益线,由于出砂造成的冲砂、检系、设备磨损等各种因素的影响,会使生产成本不断增加,油井的净收益会逐渐降低。实线则表示油井在采取防砂时的净收益曲线,由于开始投入大量成本,远大于油井产量收益,曲线刚开始收益表现为负值,位之后收益会逐渐增加。此图中面积A与B的差值能够准确表示油井防砂措施带来的经济效果。

参考文献：

1. 王新强. LD油田出砂预测及适度防砂完井技术研究[D]. 中国石油大学 2010