油田化学防砂技术综述——锦州

简介了锦州油田投入开发15年来不同时期主要用于热采稠油井的化学防砂技术原理和使用效果：以长效黏土稳定剂为主的稀油油藏固砂剂FSH2901（1992年至1995年,施工136井次,有效率78.7%）;无机钙/有机硅高温固砂剂BG21（1992年至1995年,79井次,79.7%）;Ca（OH）2/CaCO3/有机硅单体高温＂三氧＂固砂剂（1996年至1997年,98井次,82.7%）;高温泡沫树脂固防砂剂（1997年,4井次,50.0%）;改性呋喃树脂防砂剂（1997年至2005年,99井次,94.9%）;氟硼酸综合防砂剂（1998年至2002年,130井次,81.5%）;有机硅固砂剂YL971（1998年至2002年,89井次,85.4%）;高强度有机硅固砂剂LH21（2005年,11井次,100.0%）。报道了防砂施工中出现的问题：出砂套变井逐年增多;多层合采长井段井化学防砂难度大;出砂粒径逐年变细,表明油层骨架受到破坏。提出了化学防砂技术发展方向：研发常温固化的耐高温固砂剂;完善分层防砂工艺。     

水平井高性能环氧泡沫固砂体系研究

目前水平井由于井段长、地层非均质等原因出砂问题严重。常用的机械防砂不能从根本上解决地层出砂的问题。实验研制出了一种密度低、流变性好的高性能环氧泡沫固砂体系,该体系的最佳配方为:浓度为60%的环氧乳液∶起泡剂∶泡沫稳定剂∶固化剂∶偶联剂∶石英砂=20∶0.1∶1∶3∶0.4∶100(质量比)。通过对温度、砂粒粒径等因素对体系的固砂性能和适应性进行了综合评价,泡沫固砂体系在(60—90)℃范围内具有较好的固砂效果,固结体的抗压强度可达到7.0 MPa,渗透率可保持4.0μm2左右,砂粒粒径对体系影响较大。对固结体的耐介质性进行了考察,表明体系具有较好的耐酸、耐油和耐水性能。通过可视化模拟体系注入、固砂、反排情况,该体系注入剖面较为均匀,在高渗带无明显指进现象,且对高渗带出砂有良好的控制作用,易反排,对渗透率影响不大。     

热采井化学防砂剂试验研究

针对孤岛油田稠油油藏属疏松砂岩油藏易出砂这一现状研制开发了一种新型的热采井防砂剂,即ＲＣ—Ｇ防砂剂．这种防砂剂是在特制的ＴＬ颗粒表面涂敷一层带有潜伏性固化剂的高温粘合剂,注汽前挤入地层,在油层温度下,固化剂将粘合剂交联成不溶不熔体型产物,在油井近井地带形成一个较高强度的挡砂屏障,防止油井生产时出砂．这种防砂剂适用温度６０ ～３５０℃,３５０℃条件下抗折强度大于４．０ＭＰａ,渗透率可达３４．６μｍ ２,防砂不影响井的供液能力．采用这种防砂剂在热采井上试验１８ 井次,成功率８７．５％ ,和以往应用的高温涂敷砂相比,成功率明显提高,有一定的推广应用价值．     

纤维复合防砂技术的机理研究及应用

纤维复合防砂技术是针对疏松砂岩油藏防细粉砂而提出的一项新技术,通过"稳砂"和"挡砂"作用来防砂,无须下入筛管,不会对渗透率造成伤害.从纤维复合防砂机理人手,介绍了特种纤维的制备与表面处理,对特种纤维的耐酸、碱、高矿化度水及其耐高温性能进行了试验,并进行了纤维复合防砂的矿场先期试验.试验结果表明,纤维的耐酸、碱、盐以及耐温性能好,加入纤维后大大提高了树脂涂敷砂的强度,同时改善了人工井壁的渗透性,延长了防砂有效期.     

纤维复合防砂技术的机理研究及应用

纤维复合防砂技术是针对疏松砂岩油藏防细粉砂而提出的一项新技术，通过“稳砂”和“挡砂”作用来防砂，无须下入筛管，不会对渗透率造成伤害。从纤维复合防砂机理入手，介绍了特种纤维的制备与表面处理，对特种纤维的耐酸、碱、高矿化度水及其耐高温性能进行了试验，并进行了纤维复合防砂的矿场先期试验。试验结果表明，纤维的耐酸、碱、盐以及耐温性能好，加入纤维后大大提高了树脂涂敷砂的强度，同时改善了人工井壁的渗透性，延长了防砂有效期。     

控水防砂剂室内评价及现场应用研究

水驱油藏进入开发后期以后,控水和防砂是油田开发过程中急需解决的两大难题。以水介质分散形聚丙烯酰胺乳液为交联主剂,水溶性酚醛树脂为交联剂,树脂涂覆砂为防砂剂,按比例混合形成控水防砂体系。其作用机理为聚丙烯酰胺和酚醛树脂经交联反应形成冻胶控水,稳砂剂通过稳砂和挡砂控制油田出砂。在室内以成冻时间、成冻强度、抗压强度为主要评价指标,分别采用目测代码法、突破真空度法和黏度法,并分别考察聚合物浓度、交联剂浓度、温度等因素对控水防砂体系的影响,优选出控水防砂体系的配方为0.5%聚丙烯酰胺+0.8%酚醛树脂。现场控水防砂作业表明,该配方对油井的控水防砂措施效果明显。     

高性能水平井环氧泡沫固砂体系研究

目前水平井由于井段长、地层非均质等原因出砂问题严重。常用的机械防砂并没有从根本上解决地层出砂的问题。实验研制出了一种密度低、流变性好的高性能环氧泡沫固砂体系,该体系的最佳配方为：浓度为60%的环氧乳液：起泡剂：泡沫稳定剂：固化剂：偶联剂：石英砂=20：0.1：1：3：0.4：100（质量比）。通过对温度、砂粒粒径等因素对体系的固砂性能和适应性进行了综合评价,泡沫固砂体系在60-90℃范围内均具有较好的固砂效果,固结体的抗压强度可达到7.0MPa,渗透率可保持4.0μm2左右,砂粒粒径对体系影响较大。对固结体的耐介质性进行了考察,表明体系具有较好的耐酸、耐油和耐水性能。通过可视化模拟体系注入、固砂、反排情况,该体系注入剖面较为均匀,在高渗带无明显指进现象,且对高渗带出砂有良好的控制作用,易反排,对渗透率影响不大。     

胜利100号沥青合成改性COPNA树脂

以胜利100号沥青为原料合成了改性COPNA树脂，改性COPNA树脂需要在COPNA树脂的侧链上接入含-Si(Oet)，基团的偶联剂分子，以使其比改性前对石英砂具有较强的亲和性、较高的热稳定性及抗压强度．试验考察了改性COPNA树脂的合成条件、溶解性、热稳定性和固砂性能等．实验中，选择“南大-42”为硅烷偶联剂，“COPNA树脂与偶联剂”的质量比例为“200：0．5”，于85～90℃温度下，搅拌反应6h，生成改性COPNA-B树脂；以苯甲醛为固化剂，可使得改性COPNA树脂在400℃以下时，具有较高的热稳定性及抗压强度．试验表明，改性COPNA树脂可用作高温油井防砂材料和稠油热采防砂材料．     

AL-F1防砂剂在延长油田浅层压裂中的防砂效果评价

针对延长油田七里村采油厂压裂井存在间歇性出砂而导致砂卡泵等事故而影响油井正常生产的问题,通过对低温浅层压裂井出砂原因的分析,优选出了适合七里村采油厂压裂井的防砂技术——AL-F1防砂剂缝内防砂技术.室内评价了AL-F1防砂剂的导流能力及防运移性能,并通过6井次现场试验考察了AL-F1防砂剂的压裂防砂效果.室内性能评价和现场试验表明,AL-F1防砂剂在七里村采油厂压裂井上的防砂效果较好,完全适用于延长油田低温、低产、间歇出砂压裂井的防砂控制.     

海上稠油热采井防砂筛管设计新方法

海上稠油热采井主要采用裸眼优质筛管简易防砂和管外砾石充填防砂两种完井方式。然而在注蒸汽驱油过程中,蒸汽对筛管产生很大的热应力,该应力可能使筛管产生弯曲变形或者断裂,导致热采井防砂失败或者油井停产报废。因此,基于线弹性热－固耦合理论,利用大型商业有限元软件建立了热采井防砂筛管热应力耦合的瞬态分析模型。对不同工况下防砂筛管的稳定性进行了模拟。     

磷酸酯改性呋喃树脂固砂剂的制备及性能研究

针对树脂固砂剂一直存在固砂强度与地层渗透率保留率之间的矛盾,开展了磷酸酯改性呋喃树脂固砂剂的研究,研究中以磷酸、聚醚（L35）、呋喃树脂为主要原料,通过羟基缩聚制备出磷酸酯改性呋喃树脂水性聚合物,并将其用水稀释3倍后作为油田固砂剂使用,一方面,以水作为天然增孔剂,另一方面,在水环境下成膜固化,既保证了固砂强度,又保证了高地层渗透率,有效解决了长期困扰化学防砂效果的难题。研究结果表明,磷酸酯改性呋喃树脂用水稀释3倍浸入砂粒后,于水下环境中60～80℃保温48 h可固结砂粒,固砂强度大于4 MPa,适合油田水下环境固砂。截至2019年3月,现场应用10口油井,控砂成功率达100%,累计增油13 000 t,应用效果良好。     

低温油井覆膜砂人工井壁防砂技术与应用

为了控制低温油井出砂和提高油井产量,采用覆膜砂人工井壁化学防砂是一种有效期长、施工简单的防砂措施。由于目前常用的覆膜砂在低温(低于50℃)或水环境中不发生固结反应,因此需要研制同时满足低温和水环境下能固结的覆膜砂固结体系。研制出以改性环氧树脂为制作覆膜砂的胶结剂、新型水溶性胺类为固化剂的低温固结体系,在25~50℃和水环境下形成的固结体具有高的抗压强度、渗透率和良好的耐冲刷性能,满足低温油井人工井壁防砂要求。低温出砂油井采用改性环氧树脂覆膜砂人工井壁防砂技术后,出砂量得到了抑制,单井日产量超出酚醛树脂覆膜砂固结体系的一倍以上,且有效期要延长1年以上。     

以沥青为原料制备油井高温防砂剂

以沥青中的稠环芳烃为原料的改性 COPNA树脂可用作高温防砂材料 ,该材料具有原材料易得、价廉 ,且在高温下 ( 4 0 0～ 5 0 0℃ )长期不分解 ,抗压强度高等特点 .根据 COPNA树脂的溶解性及热稳定性实验结果阐述了改性 COPNA树脂作为防砂剂的优点 ,并对以胜利 1 0 0号沥青为原料合成的改性 COPNA树脂的性能进行了试验研究     

稠油热采出砂机制试验研究

稠油生产出砂是油气田开发中制约产能的重要因素,高温蒸汽冲刷、沥青质的热解和水岩反应溶解是稠油热采出砂的主要原因。针对稠油开采出砂问题,分析稠油区块的出砂机制,并试验研究稠油热采注蒸汽对岩心渗透率的影响和稠油热采的出砂机制。结果表明:随着注入蒸汽量的增加,岩心的渗透率都会先下降后上升,开采时需要适当控制蒸汽流速以恢复最终渗透率到原有的80%左右;高流速下流体的流动冲刷导致地层的拉伸破坏而产生微粒的运移,破坏了骨架砂;高温导致岩石的胶结强度下降,砂粒疏松;高黏度的原油在流动中阻力大,流动所需的压力梯度大,对砂粒的摩擦携带作用也大;岩心初始渗透率低导致驱替压差大,对岩心产生剪切破坏。     

出砂冷采技术在低周期蒸汽吞吐井中的应用

研究了应用稠油出砂冷采技术对地层原油含有溶解气的各类疏松砂岩稠油油藏进行冷采 ,以获得较高的原油产量的技术 .施工中对稠油井采用强力射孔技术和设计精良的螺杆泵系统 ,通过以砂带油方式开采稠油 ,实现稠油冷采 ;在河南油田得了较好的效果 .单井产量一般可达 3～ 5 0 t/d,是常规降压开采的数十倍至数百倍 ,日产油比蒸汽吞吐提高 1～ 3倍 ,采收率一般可达 8%～ 2 0 % .稠油出砂冷采技术对地层原油中含有溶解气的疏松砂岩稠油油藏具有广泛的适应性 .将出砂冷采技术应用于低周期蒸汽吞吐井中 ,进一步拓宽了稠油出砂冷采技术应用领域     

网络覆膜砂的可延时固化研究

介绍了网络覆膜砂的延时固化原理、新型树脂的筛选、新型覆膜砂的制备、延时固化剂的筛选,以及加入网络剂后各种相关性能考察.通过研究认为,控制固化剂防砂施工后挤入地层的方法能够实现网络覆膜砂固化的人为控制,同时具有较高的强度和渗透率,在一定的压力和排量下有防止覆膜砂反吐的功能,可以用一次防砂管柱实现多层防砂施工的目的.     

疏水缔合聚合物凝胶调剖剂在陆9K1h油藏的应用

针对油水层复杂、渗透率高、含水上升快的陆9K₁h油藏,在室内通过筛选增粘能力和抗剪切能力较强的疏水缔合聚合物作为调剖用凝胶主剂,采用酚醛类作为交联剂,研制的凝胶体系（AP-BC）表观黏度可达11×10⁴mPa·s,并具有较好的稳定性;经多孔介质剪切后凝胶成胶时间延长50%,胶体强度降低小于10%,稳定性更好,老化5个月未见脱水现象;在相同渗透性的油、水饱和的填砂管实验中,AP-BC凝胶更易封堵水层。由于陆9K₁h油藏具有底水、薄层的特点,因此采用了“垫+调+堵”多段塞深部封堵的工艺,通过逐渐提高弱凝胶的强度,促使高强度堵剂得到合理的放置,实现对高渗透大孔道的封堵作用,提高注水开发的波及效果。现场试验表明,7个井组中,对应油井在调剖后第2个月到第6个月期间见到了明显增油效果。     

油井出砂监测技术现状及发展趋势

 将出砂冷采技术应用到稠油油藏,虽然会大幅提高油井的产量,但实际生产中过度出砂或者过度防砂都会带来各类问题。为了在出砂生产和防砂之间寻求最优的解决方案,实现油井适度出砂,需要一套出砂监测系统进行实时监测,持续有效显示出砂信息,为出砂生产和防砂提供最优的策略。通过对国内外出砂监测技术的调研,总结了出砂监测的主要方法,介绍了出砂监测的主要设备,分析了监测信号的处理方法,指出了出砂监测的重要性及未来发展趋势。     

环氧树脂乳液泡沫制备及固砂性能研究

为了克服化学防砂中存在的缺陷,改善其应用效果,开展了环氧树脂乳液泡沫固砂性能的研究.以环氧树脂、自制乳化剂为原料,采用相反转法,合成了具有较低黏度的环氧树脂水乳液.将合成的乳液稀释与起泡剂、稳泡剂混合搅拌可得到稳定性良好的泡沫.实验表明,在室温下质量分数50%乳液中,当起泡剂与稳定剂用量分别为乳液质量的0.4%、3.0%时,起泡体积倍数大于4,半衰期可达到29 h以上.通过室内模拟固砂实验发现,采用环氧树脂乳化泡沫固砂,所固结岩心强度高,渗透性好,抗压强度可达5 MPa,可以为非均质油藏或水平井的防砂提供一种有效的手段.