复合化学防砂技术

复合化学防砂技术（精选3篇）

复合化学防砂技术 篇1

摘要：复合防砂技术是在树脂固砂的基础上进行了配方的完善和工艺的改进,由单一防砂变为复合防砂。在固砂剂树脂中加入缓速低度交联的固化剂并以单液法的形式注入,提高了药剂的利用率。采用水溶性阳离子有机聚合物作为抑砂剂预处理地层,稳定远井地带的“流砂”。固化增强剂加快地层中固砂剂的固化,疏通孔隙,并具有解堵作用,解决了过去防砂有效期短,效果差的问题,该工艺施工简单、防砂后井内无遗物、后期处理方便,较好地解决了细粉砂、老井含水高、地层亏空较大井的防砂问题,是文明寨油田目前地层防砂的首选方法。

关键词：复合化学防砂剂,抑砂剂,固砂剂

文明寨油田由于部分油层砂岩胶结疏松,造成油井出砂,生产过程中砂埋油层,砂堵油管,砂卡活塞,地面流程砂堵现象时有发生。其中,文明寨油田主要出砂层是沙一下,沙二、沙二下和沙三上[4]。出砂层位由2005年以前的沙一下,沙二上发展到目前的沙二下和沙三上。随着出砂层位的增加,出砂的颗粒也由粗变细,平均粒径由0.35mm 变为0.15mm,出砂区块扩大到目前的明一东、明一西、明6块。目前文明寨油田出砂油井约有125口,出砂严重井有35口,约占出砂井总数的28%。其平均的含砂量由0.32%上升到0.45%,上升了0.13%,平均砂面上升速度由0.052m/d上升到0.14m/d,上升了0.088%。所以,防砂是油井生产过程中急需解决的一个技术问题。

因此,我们在加大机械防砂工作力度的同时,重点对出砂严重的油井进行化学防砂,延长出砂井作业免修期,维持其正常生产。

1 文明寨油田化学防砂工艺现状

近几年文明寨油田防砂采用的化学防砂技术主要包括树脂涂敷砂,树脂防砂,复合化学防砂等。从近几年的防砂效果看,树脂涂敷砂防砂技术的防砂效果不理想,成本高,易堵塞油层,只适合于出砂严重,地层近井地带亏空严重的井,适合于防粗砂,对细砂效果差[2,3,4]。而树脂防砂的优点是成本低,施工简单,但由于采用了双液法施工,药剂利用率低,防砂有效期短。2005年实施涂敷砂防砂[4]1口井,防砂作业免修期只有98天。2008实施树脂防砂1口井,未取得防砂效果,同期又采用了树脂防砂工艺进行防砂,防砂作业免修期仅为28天,效果不佳。

在总结分析了以前油井地层化学防砂效果差,防砂次数多,有效期短的情况下我们采用了复合化学防砂工艺,用复合防砂剂代替了过去单一的防砂剂防砂技术,解决了过去防砂有效期短,效果差的问题,该工艺施工简单、防砂后井内无遗物、后期处理方便,较好地解决了细粉砂、老井含水高、地层亏空较大井的防砂问题,是文明寨油田目前地层防砂的首选方法。

2 复合化学防砂剂防砂工艺

在以前的化学防砂工艺基础上,对防砂剂进行改进及工艺完善,形成复合防砂工艺[4]技术。

2.1 复合化学防砂原理[1,5]

复合化学固砂剂是由高分子树脂,交联剂,催化剂及水溶性阳离子有机聚物等化学固砂剂是由高分子树脂、交联剂、催化剂及增强剂等组成,对于油井出砂的中后期,胶结物大部分已水化分散运移,仅剩下砂粒,这时用树脂经交联固化后把这些砂粒粘接在一起,以防止砂粒运移。

复合防砂剂分为抑砂剂和固砂剂,先注入抑砂剂,再注入固砂剂。

针对沙三上和沙三中细粉砂防砂的需要,防砂剂前先挤入抑砂剂,稳定粘土及细微砂粒,防止其运移。

抑砂剂是以水溶性阳离子有机聚合物为主要组分,加入多种添加剂复配而成的化学防砂剂,它在抑制砂岩油层微粒的分散和运移造成的出砂方面具有突出功能,同时也是一种性能非常优良的粘土稳定剂,用该剂对出砂井深井地带处理后,能够显著地增加疏松砂岩地层的吸附性,提高地层耐冲刷能力,降低油井的含水,现场试验证明:对于砂卡频繁且层内出水的油井用该剂处理后可获得较好的增油降水效果。

固砂剂是一种稀油常温下的防砂剂,其自身固化的胶结体渗透率极高且可调。在固化剂及地层温度的作用下,树脂固化将地层砂粒粘结起来形成人工井壁,或填充于近井亏空地带形成树脂遮挡层,其次树脂胶结体填充于孔隙中,对岩石骨架颗粒起到支撑作用。由于树脂固结体渗透率可充分大于油层自身渗透率,综合作用的结果,能有效地防止了油井出砂,并对油层伤害极小。

2.2 性能指标评价

性能指标如下:

(1)室温下不结团,颗粒分散均匀;

(2)50℃ 72h,P抗压=5.4MPa;P抗折≥3.5MPa;

(3)150℃ 4h,P抗压=5.4MPa;P抗折≥3.5MPa;

(4)渗透率(0.4mm~0.80mm石英砂)K≥5.0μm2;

(5)防砂粒径>0.04mm。

根据复合防砂剂的性质及特点、进行室内强度、渗透率、固化时间评价,如表1。

注:温度为75℃。

试验结果表明,化学复合防砂剂的交联剂浓度在8%~18%内固化时间较快(2~4h),与常规化学防砂剂相比,防砂剂胶结物的渗透率高,而且抗压强度并不降低,其固化强度大于5.5MPa,固化体渗透率大于1000md,对地层渗透率伤害小。

复合型防砂剂加入地层砂固化后,进行渗透率和抗压强度的实验评价。

选取的地层砂粒径在200~400目之间,装入岩心装置(为φ25mm×300mm钢管),按不同比例注入复合型防砂剂,24h后在压差为1MPa的情况下用过滤自来水测定砂样胶结体的渗透率,如表3。

综合评价效果和经济效益后认为地层砂和固砂剂按1:1配置后,效果做好。

2.3 施工工艺

2.3.1 井筒及地层处理

起出原井内管柱,下入光油管探砂面并冲砂到人工井底,使用活性水洗井1~2周。

2.3.2 防砂施工

(1)下入防砂施工管柱,深度在油层顶界30m以上;

(2) 注入一定剂量的抑砂剂;

(3) 挤入一定剂量的固砂剂;

(4) 用顶替液将固化剂全部挤入地层。

2.3.3 关井候凝

压力扩散完后上提管柱至油层顶界50m以上,装井口。关井候凝48h,按要求投产。

3 现场应用效果及评价

3.1 现场应用效果

截止2008.11.25日,2008年共实施井油井防砂13口井,有效井12口井,工艺成功率100%,措施有效率92.3%。12口井年累增油447.6t,年累增液10594.2m3,平均作业免修期168天,最长作业免修期235d,作业免修期由措施前120d延长到168d,最长作业免修期235d,最短作业免修期125d,措施前平均砂面上升速度0.66m/d,平均砂埋油层27m。取得了较好的防砂效果。

3.2 经济效益分析

与2007年同期对比,2008年油井化学防砂工作量、年累增液量、年累增油均有所上升,年累增油量增加了77.4t,年累增液增加了8574.7m3,平均作业免修期延长了29d。13口井共投入资金65万元,13口井累计增油447.6t,产出134.28万元,创效69.28万元,阶段投入产比达1:1.06,效益显著。

4 结 论

(1)针对出砂油田的地质特点及出砂程度的大小采用针对性的防砂治理方案,通过详细调查分析文明寨油田油井出砂区块、层位、层段、出砂粒径范围、产液量大小、产出液中砂的含量及井筒中砂面上升速度采取相应的井筒和地层化学防砂方法,坚持以机械防砂为主,以地层化学防砂为辅,以控制油井出砂的问题。

(2)油层出砂层位和井数的范围扩大,以前不出砂的层位,目前也发现开始出砂,以前出砂量较少的油井,现在也发现严重出砂,出砂的粒径由大变小,出砂井中,细砂所占的比例增高。出砂量也由少变多,地层亏空严重的井增多。

(3)由于地质条件差,初中期强注强采,地层长期出砂,没有及时采取防砂措施,地层近井地带亏空,部分地层结构遭到破坏,支撑力减少造成井况变差,出砂严重的井套管往往发生套变或套破。影响下步防砂施工。

(4)对不同出砂油层,合理确定防砂剂配比。

实施“单井工程”,从选井选层到方案制定、设计编写、施工组织、现场监督、效果分析要层层把关。方案设计编制时要全面考虑到设计的可行性。要仔细分析油层出砂的程度,油层出砂的类型、岩石及胶结物的组成,针对不同的胶结类型确定较合适的防砂剂配比,确保防砂措施的有效性,提高措施的有效期。

(5)准确掌握第一手资料,总结经验,提高防砂效果。

在防砂措施实施前后,监督人员要紧跟施工全过程,认真落实施工泵压、油压、替入量、含水、液量、油量,及时跟踪措施井动态情况,认真分析措施井前后生产情况,总结经验,确保措施有效率。

(6)通过化学防砂治理,出砂严重井得到了遏制,油井时率提高,泵效提高,检泵周期明显延长,生产状况好转,达到了“降成本,增效益”的目的。

参考文献

[1]万仁溥.采油工程手册[M].北京:石油工业出版社,2000(10):474-479.

[2]赵福麟.油田化学.东营:石油大学出版社,2000.

[3]何生厚,等.油气井防砂理论及其应用.北京:中国石化出版社,2003.

[4]余守德,等.复杂断块砂岩油藏开发模式.北京:石油工业出版社,1998(7):203-207.

[5]陈端宗,陈光海,等.采油技术手册(第七分册).北京:石油工业出版社,2000.

油田化学防砂技术综述——锦州 篇2

1 化学防砂技术的发展历程

锦州油田已开发15年, 油井出砂一直是影响油田开发水平提高的主要因素之一, 代写毕业论文化学防砂技术的应用和发展在油田开发中起了至关重要的作用。1992年至2005年期间化学防砂技术的发展可分为四个阶段。

(1) 1992年至1995年, 在稀油和稠油区块分别使用以长效黏土稳定剂为主的FSH2901稀油固砂剂和以无机物为主的BG-1高温固砂剂。

(2) 1996年至1997年, 稠油井化学防砂技术有了新突破, 先后开发并研制了含有有机成分的三氧固砂剂、高温泡沫树脂和改性呋喃树脂溶液防砂剂。

(3) 1998年至2002年, 以具有溶解和溶合作用的氟硼酸综合防砂技术代替长效黏土稳定剂成为稀油井化学防砂技术的主流, 以含有水泥添加剂的有机硅固砂剂代替了三氧固砂剂。

(4) 2003年至2005年, 改性呋喃树脂防砂技术由于有效率较高和有效期较长, 代写医学论文成为化学防砂技术的主流, 其余早期的化学防砂技术不再使用, 同时LH-1高强度固砂剂防砂技术通过了现场试验。

2 化学防砂技术的应用效果

2.1 FS H-9 0 1稀油井固砂剂防砂技术

(1) 防砂机理。FSH-901固砂剂主要成份为线性的高分子阳离子型聚合物N2胺甲基聚丙烯酰胺, 这种聚合物中阳离子与黏土晶格中的阳离子发生交换作用, 中和黏土表面的静电荷, 消除黏土片层间的排斥力, 使黏土呈吸缩状态, 阻止黏土膨胀引起砂粒运移。由于与黏土发生交换的阳离子是连接成链状的, 可在黏土颗粒表面形成强大的吸附膜, 包裹黏土颗粒, 使黏土颗粒与泥砂颗粒牢固地黏结在一起, 又可防止其他阳离子的侵入和交换, 达到固砂和防止油层出砂的目的。

(2) 应用效果。1992年至1997年, 使用FSH-901稀油井固砂剂总计施工136井次有效107井次, 有效率78.7%。

2.2 B G-1高温固砂剂防砂技术

(1) 防砂机理。该高温固砂剂是以含钙的无机化合物为主体, 加入有机硅化物及分散剂, 经密闭表面喷涂工艺处理制得的白色粉末状固体颗粒。在快速搅拌下将该剂分散在水介质中, 配制成微碱性的悬浮液, 在注汽条件下挤入井内, 其中的硅化物在井筒近井地带高温表面发生脱水反应将地层砂牢固地结合在一起, 从而达到固砂的目的。

(2) 应用效果。1992年至1995年, 使用BG-1高温固砂剂总计施工79井次, 有效63井次, 有效率79.7%。

2.3 三氧固砂剂防砂技术

(1) 防砂机理。三氧固砂剂由粉状氢氧化钙、碳酸钙、甲基三乙氧基硅烷, 二甲基二乙氧基硅烷、分散剂、助乳化剂及其他助剂组成。承载于氢氧化钙和碳酸钙上的乙氧基硅烷在高温条件下遇水分解, 乙氧基变为硅醇基, 硅醇基与砂粒表面的氢氧基 (—OH) 之间和硅醇基相互之间发生脱水缩合反应, 硅醇基与钙化合物之间也会发生某些反应, 其结果是砂粒和钙化合物颗粒之间形成网状结构的有机硅大分子, 使松散的砂粒胶结在一起。

(2) 应用效果。1996年至1997年, 使用三氧固砂剂总计施工98井次, 有效81井次, 有效率82.7%。

2.4 高温泡沫树脂防砂技术

(1) 防砂机理。当高温可发泡树脂液挤入地层后, 一部分树脂液在砂粒之间吸附而形成胶结点, 树脂固结后将地层砂固结;进入地层亏空处的另一部分树脂在发泡剂作用下发泡并形成固体泡沫挡砂层, 起人工井壁的作用。这一技术是高温树脂固砂与固体泡沫人工井壁防砂的结合。

(2) 应用效果。1997年, 使用高温泡沫树脂总计施工4井次, 有效2井次, 有效率50%。

2.5 氟硼酸综合防砂技术

(1) 防砂机理。氟硼酸可水解产生HF[2], 即BF4-+H2O=BF3OH-+HFBF3OH-阴离子可进一步依次水解成BF2 (OH) 2-、BF (OH) 3-、H3BO3, 同时产生HF。各级水解生成的HF与砂岩中的黏土和地层骨架矿物颗粒的反应为HF+Al2Si O16 (OH) 2H2Si F6+Al F3+H2O与此同时, 羟基氟硼酸和硼酸亦与地层矿物颗粒如高岭石反应, 生成硼硅酸盐和硼酸盐。硼硅酸盐可将小片黏土溶合在一起, 阻止其分解和运移, 使氢氟酸进一步与地层骨架矿物反应。在这些反应中, 黏土中的铝生成取决于F-的某种氟铝酸盐络离子而溶解在溶液中。在矿物表面富集了硅和硼, 在硅酸盐和硅细粒上则形成非晶质硅和硼硅玻璃的覆盖层, 溶合成骨架, 使颗粒运移受阻。

(2) 应用效果。1998年至2002年, 使用氟硼酸综合防砂技术总计施工130井次, 有效106井次, 有效率81.5%。

2.6 YL97 1有机硅固砂剂防砂技术

(1) 防砂机理。该固砂剂能改变黏土表面的电荷性质, 其中的主体成份聚合物还能与地层中的硅氧结构矿物 (包括黏土中的硅氧结构矿物和砂砾中的Si O2) 反应, 形成牢固的化学键;同时在油层条件下固砂剂分子之间相互交联, 形成牢固的网状结构, 既稳定了胶结物, 又固结了疏松砂粒。

复合化学防砂技术 篇3

1 技术思路及技术要点

(1) 技术思路水平井挤压充填一体化防砂完井技术是将管内循环充填、管外挤压充填和独立筛管技术结合在一起, 施工前先连接工具管柱, 下到位后坐封桥塞, 丢手后起出管柱, 下入充填装置内管, 对接成功, 对充填管柱进行反加压, 进行挤压充填作业, 作业结束后提出管柱, 关闭充填装置的充填孔, 化学胶结砂, 在72h之内会胶结在一起, 并且保持需要的渗透率。

(2) 技术要点及难点 (1) 在设计水平井工具时, 其尺寸和结构要考虑井眼尺寸, 确保管柱能顺利下入。 (2) 充填过程中不能停泵, 要实现连续充填, 优化泵注程序, 避免提前堵塞, 是该工艺的关键之处。 (3) 施工过程中要对管柱及工具反向施加压力, 要求桥塞和充填装置能承受井口反向的压力。

2 充填防砂管柱设计

(1) 管柱组合设计丝堵+油管短节+一体化挤压充填装置油管变扣+组合缝筛管串+油管+油管变扣+水平井空心桥塞+油管变扣+外加厚油管串+至口。

(2) 筛管尺寸设计筛管尺寸的设计对于油井成功防砂至关重要, 筛管缝宽要求能挡住绝大部分砂粒。对某油井, 射孔油层厚度56m, 油层套管外径139.7mm, 所以选择筛管长度为59, 在油层的上下各覆盖1.5m, 筛管类型为组合缝割缝筛管, 用激光技术切割成缝, 挡砂精度0.2mm, 基管外径89mm, 钢级N80, 壁厚6.5mm, 缝宽0.2mm, 缝密度为220条缝/m, 缝形为组合缝, 缝分布为平行分布, 单条缝长80mm, 缝间的轴向距离20mm, 过流面积3520mm2/m。

(3) 冲筛比设计相关研究发现, 冲管内径尺寸与筛管内径尺寸之比 (简称冲筛比) , 低于0.6会大大降低充填效果和充填效率, 当冲筛比达到0.8时, 充填效率可达90%以上, 可以保证充填效果和充填成功率[3]。这是由于挤压充填过程中, 冲筛比提高, 冲管与筛管之间的环空过流面积变小, 环空内液流的流动阻力增大, 迫使携砂液大部分都挤入地层中, 在循环充填期间, 携砂液在筛管与套管的环空内运动, 从而不断冲刷“砂丘”, 完成充填。此处, 冲管选择外径Φ60mm, 冲筛比为0.8, 理论充填效率高达90%, 满足充填防砂要求。

3 砾石尺寸选择和携砂液设计

砾石尺寸的设计在整个防砂完井过程中也非常重要, 砾石尺寸过小, 会导致油井流动阻力增大, 减少油井产量。砾石尺寸过大, 渗透率过大会导致出砂严重, 最终防砂失败。经分析研究发现, 采用密度较小的砾石, 颗粒重力影响减弱, 可以使其在较低排量下仍可以有效在大斜度段推进, 并且较低的排量可以有效降低摩阻, 降低井底施工压力, 避免因井底施工压力过高导致地层破裂引起局部砂堵导致充填失败。最终, 选取化学胶结砂的粒径0.8mm~1.2mm。携砂液粘度为50MPa·s, 满足携砂和充填要求。

4 泵注程序设计

防砂施工泵注程序设计如表1所示, 设计携砂液100m3, 配液160m3, 设计砂量6m3, 备10m3。施工油压限压34MPa, 套压限压18MPa (需监测套压值, 安装记录仪器) , 如果施工泵压过高可提前结束挤压充填转循环充填。排量、砂比根据现场情况调整, 砂比20%作为施工时调整方案。

5 现场应用

水平井挤压充填一体化防砂完井技术已经日趋成熟, 在作业的过程中, 能保证整个作业安全顺利, 作业质量可以收到预期效果。下面以海上油田的油井为例进行说明。

(1) 某油井概况油井于2013.12.13完钻, 完钻井深4078m, 生产层位沙一段, 最大井斜82.79°, 完井油层套管外径139.7mm, 内径124.26mm。本次依据地质设计进行射孔作业, 射开Es1s的6#层, 井3772~3778m, 3814~3828m, 厚度56m, 孔隙度29.65%, 渗透率584m D, 含油饱和度22.32%, 泥质含量11.35%。某油井的生产层位属于中孔中高渗, 泥质含量较高的储层, 同时井深、水垂比大、井斜大以及完井套管尺寸较小, 这些都加大了管柱下入以及防砂施工难度。

(2) 施工步骤 (1) 下入底带Φ116mm×1500mm橄榄型通井规通井至3500m并充分洗井干净; (2) 5 1/2”套管刮削器+2 7/8"油管串至井口; (3) 在桥塞座封位置3425-3435m反复刮削5次。刮削至3500m处, 要求无遇阻, 负荷正常。 (4) 大排量反循环洗井, 直至进出口液体一致, 洗井后对油管试压25MPa, 稳压15分钟, 压降小于0.5MPa为合格。 (5) 起出刮削管柱, 甩刮削器。起刮削管柱边起边灌水。 (6) 射孔:根据地质要求进行射孔作业, 操作按《射孔设计》进行。 (7) 下入充填装置、筛管、桥塞等防砂管柱串。 (8) 管柱下到预定位置后, 先反洗井两周, 投球, 正打压, 憋压后压力依次为4MP、8MP各稳压5分钟, 上提管柱0.5m, 继续打压至压力突降为零, 起出丢手管柱。 (9) 下充填防砂服务管柱:自下而上为, PDFW-60.3充填服务器+Φ60.3mm等径冲管120m+冲管变扣 (23/8TBG (公) -27/8TBG (母) ) +Φ73mm油管串+Φ89mm油管串至井口。快到位时边循环边下放, 记录负荷、泵压。 (需要的Φ89mm油管调整短节由作业队准备。) (10) 按照设计进行充填防砂。

(3) 施工效果分析某油井整个完井防砂施工过程顺利, 从图1的防砂曲线可以看出油压最高32MP, 没有超压, 此次施工共计加砂6.9m3, 最大砂比10%, 加液共计171m3。截止目前, 该油井防砂效果很好, 没有出砂, 生产稳定。

6 结语

(1) 该一体化防砂完井工艺较以前的完井水平井防砂完井工艺有了很大的改进, 该工艺将独立筛管完井技术、砾石充填技术有效地结合在一起, 建立了多级防砂屏障, 保证了防砂完井质量。

(2) 水平井挤压充填一体化防砂完井技术对多口海上油井进行了现场应用, 防砂效果都比较好, 特别是对于大斜度井和水平井防砂效果尤为显著, 为以后在其它油田的应用奠定了基础。

参考文献

[1]董长银.水平井防砂完井力量与技术[M].中国石化出版社, 2013.1.

[2]麻惠杰.管内挤压砾石充填防砂技术在水平井中的应用[J].油气井测试, 2014, 23 (4) 40-42.