石油能源建设对我们国家意义重大，中国作为制造业大国，要发展实体经济，能源的饭碗必须端在自己手里（习近平2021年考察胜利油田语）。油气能源在我国能源结构中占绝对主导地位，不同类型石油与天然气能源高效开发是保障国家能源安全供给的压舱石！
但中高渗疏松砂岩储层、非常规/低渗储层压裂、深层碳酸盐岩油气储层、煤层气、天然气水合物、地热井、注水井、储气库等不同类型油气开发面临一个共同的“拦路虎”——储层固体的宏观与微观失稳与产出。
常规、非常规、新能源领域等不同类型油气储层开发均面临固体(砂粒)产出难题，固体产出主要包括地层砂粒产出、井筒井壁失稳垮塌、储层变形失稳。
● 中高渗疏松砂岩油气藏是我国油气稳产增产的主战场之一，疏松出砂油气田约占全部比例70-80%，生产过程中的出砂是主要问题之一，造成储层破坏、井筒砂埋、设备磨损、频繁作业，大幅增加生产成本，严重降低开采效率。
● 深层碳酸盐岩储层的井壁失稳长期困扰正常开发。近年来，随着地质和生产条件复杂化，泥砂产出成为碳酸盐岩储层固体失稳的另一个棘手问题，主要包括均质/裂缝型碳酸盐岩储层的井壁失稳坍塌和裂缝滑移导致导致充填物破碎引起泥砂产出两大问题。
● 水力压裂改造是低渗透和非常油气开采的主导工艺技术，也是中高渗储层防砂/增产的主要技术手段。但近年来，改造后的支撑剂和地层砂产出问题日益凸显，影响正产生产。主要形式有裂缝支撑失稳流体携带导致支撑剂返吐、非裂缝区域及裂缝内的地层砂产出等。
● 我国南海海域天然气水合物储层埋藏浅，胶结差，出砂是试采(开采)关键工程问题之一。泥质粉砂型储层泥质含量高、砂粒细，砂粒极易微观离散化，水合物分解降低胶结强度，进一步加剧颗粒离散化和产出，热-流-力耦合使得出砂规律更加复杂化。
● 煤层天然气是重要天然气资源种类，但开采过程中固体颗粒(煤粉)产出制约安全高效生产。其宏观机理是作业导致井周应力扰动，诱发宏观力学失稳；微观机理是气体解吸导致基质收缩，煤岩弹性自调节导致颗粒剥落、流体冲蚀导致颗粒剥落。
● 注水井、地热开采井、地热回灌井在高流速注入和停产激动期间的出砂问题。注水井中的长周期高应力高流速入井扩散流动，停注期间返吐砂埋储层；地热井中长周期高流速产出(2000m3/d级别)，携带出砂；地热回灌井与注水井存在相似出砂问题。上述流动条件均为纯水流动、高流量高流速、正/反流动方向交替。
● 储气库关乎能源保障安全，是十四五期间能源工程建设重点，同样面临出砂问题。油气藏型储气库储层多为砂岩储层，在储气库强注强采的工况下储层出砂，对井下设备及井口产生冲蚀，严重影响井的正常生产。储气库出砂主要由周期性超高气量的注入和产出，交变高压高流速和交变流动与应力方向；长周期作用下产生近井地带地层微粒失稳、堵塞或出砂。
常规砂岩、碳酸盐岩、非常规页岩、天然气水合物、煤层气、注水/地热地热、储气库等各类油气藏均面临固体(砂粒)产出问题困扰，固体高效控制是重大技术需求。固体控制(Solid Control)和流固管理(Fluid-Solid Management)是不同类型复杂条件油气储层开发的共性问题和关键环节，是石油与天然气高效开采的核心与关键内容之一，实现高效固体控制与流固管理的工程环节是完井工程——以固体控制为核心，整合储层改造控制和井筒生产调控，实现固体与流体(油气水)高效控制管理。
储层出水与高含水(High Water Production)是困扰高效开采完井的另一大棘手问题，尤其对于产井段水平开发。出水及油气井高含水造成原油与天然气产量低、生产效率低下以及增大产水能量消耗和地面处理和集输成本。油气水流体在的流动空间包括储层多孔介质和井筒与管柱复杂流道，流动介质为油气水砂冰等气液固多相流动，同时存在界面运移、相变、传质与传热等复杂现象。对于疏松砂岩油气藏，出砂和出水会对储层物性和井筒介质产生影响，导致储层流动空间具有随生产延续的动态演化特性。
防砂和砂水协同控制(Sand-Water Synergic Control )是目前解决油气井出砂和出水问题的主要方法和手段，其关键技术包括基础设计理论方法、机械筛管核心装备、工艺方法基本保障、配套工具关键设备等。虽然控砂技术发展了几十年，但仍有很多关键问题制约防砂和开采效果，比如防砂成功率和有效率低、有效期短、综合防砂效果差；尤其在稠油热采、粉细砂、高含水、复杂结构井等复杂条件储层中防砂效果差。出砂、防砂和控水问题的科学实质是流体携带微细砂粒在多孔介质中运移堵塞，产生介质堵塞降产与高效长效开发之间的矛盾。因此，以砂水协同控制为核心的高效开采(防砂)完井技术研发是油气高效开发与国家能源战略重大需求。
针对高效控水和控砂，目前存在的棘手问题包括：长井段出水剖面的识别、砂水协同产出耦合机制、砂水产出剖面的动态演化、砂水产出的协同控制等。由于上述诸多问题尚未得到很好地解决，目前开采完井系统对入流、出水、出砂、生产控制尚未实现高效和智能化，举升与完井缺乏一体化协同配合机制，造成完井和举升效率低，难以实现长效高效和智能化开采。
高效开采(防砂)完井实验室长期致力于不同类型油气储层的固体产出与控制理论与技术研究，并积累丰富的研究成果，欢迎各界交流合作。
