化学防砂治砂技术在高升油田的应用.doc

化学防砂治砂技术在高升油田的应用秦琴 （中油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124125）摘要：高升油田开发的主力油层莲花油层是一套浊积岩储集层。岩性由硬质砂岩和混合砂岩组成，同时储层岩性差，岩石成熟度低，胶结疏松，因此在开发中极易出砂。由于多轮次吞吐过程中的激动以及吞吐初期大量放喷，使得吞吐回采过程中油井极易出砂。油井出砂，造成油井产量大减，作业成本激增，经济损失严重。为了解决油井出砂保证正常生产，为此我们开展了化学防砂治砂技术的研究和应用。我们实施的化学防砂治砂措施不仅解决了油井出砂问题，又使油井恢复产能，并取得了显著的经济效益和社会效益。关键词：细粉砂;硅硼酸;高温固砂;防砂技术;高升油田前 言由于油井出砂，造成油井产量大减，作业成本激增，经济损失严重。为了解决油井出砂保证正常生产，对于不同油井出砂的特点，采取不同的化学防砂。高21块油井大多数出泥质细粉砂，其泥质含量高达50%左右，出砂粒度中值小于0.07mm，如高3766和高3765井。为了即能达到防砂目的，又不使油井产能下降幅度太大，SBF解堵固砂剂能够达到防治细粉砂目的。对于高3块出砂粒径较大的油井，如高24188和高34新106井出砂粒径中值大于0.07mm小于0.1mm。针对这种情况，我们实施了新型高温固砂技术来解决油井出砂问题。2007年，在21块实施SBF解堵固砂2井次，措施有效率100%，增油1387吨。在高3块实施高温固砂2井次措施有效率100%，增油779.9吨。我们实施的化学防砂治砂措施不仅解决了油井出砂问题，又使油井恢复产能，并取得了显著的经济效益和社会效益。1 机理1.1 SBF解堵固砂技术机理作者简介：秦琴（1973），女，1992年毕业锦州辽宁省石油化工学校，现从事油田化学工作。H2SiB4F10硅硼酸在地层下可以缓慢水解生成硅酸根，并释放出H+，最多可释放出4H+，是一个四级电离酸，其强度与土酸相近。硅硼酸水解产生的H+、F-能够溶解泥浆中膨润土、地层中的泥质、少量石英砂，使地层的渗透率增大。 H2SiB4F10H+ + HSiB4F10- HSiB4F10- H+ + SiB4F102- SiB4F102- + H2O H+ + SiB4F9(OH)2- SiB4F9(OH)2- + H2O H+ + SiB4F(OH）2-硅硼酸水解过程生成的SiB4F102-、SiB4F9OH2-及SiB4F8(OH)22-能与剩余粘土发生离子交换反应，使粘土被压缩成片状吸附在砂粒表面。除此之外，它们还能与石英表面反应生成晶质硅和硅硼玻璃的涂层，它们“溶合”呈骨架，其涂层在纳米级范围。 Al2Si4O16(OH)2 （膨润土、粘土）+ H+ + H2SiF6 + AlF3+H2O CaAlSiO8 （泥质）+ H+ + lF3 + CaF2 + SiF4+H2O SiO2(石英砂） + H+ + SiF4 + H2OSBF固砂剂对出细粉砂井具有先溶后固的能力。表1 用10% H2SiB4F10酸与12%HCl/3%HF酸处理岩芯前后渗透率对砂岩类型酸型处理前盐水渗透率（10-3m）处理后盐水渗透率（10-3m）12%HCl/3%HF80115110% H2SiB4F108010512%HCl/3%HF220110% H2SiB4F1011021012%HCl/3%HF15310% H2SiB4F1025.51岩芯槽出口管子严重堵塞从上表看出用12%HCl/3%HF酸处理后的岩芯，只有一个岩芯渗透率是增加的，但岩芯槽出口管子严重堵塞。用10% H2SiB4F10酸处理后的岩芯渗透率都大幅度增加，说明用H2SiB4F10解除油层堵塞效果很好。1.2新型高温固砂技术原理高三块油井出砂主要是中度粒径，出砂粒径在0.070.1mm之间。针对这种情况，新型高温固砂技术的研究是非常重要的，并应用到实际中来解决油井出砂问题。新型高温固砂剂是采用多种高效的无机及有机固体粘结剂，配以各种添加剂，经数道工序精炼而成的粒度为0.03mm0.06mm的粉剂产品。将该剂配成水基乳液注入地层，在一定温度下与地层砂砾表面反应并形成高强度的硅氧键，最终生成立体网状结构的固结物，使砂粒固结。该固结物具有极高的强度和较大的渗透率，在井筒周围形成一个滤砂层，阻止地层砂流入井筒，从而达到防砂目的。表2固砂粒度对固结体渗透性的影响固砂剂粒度固砂前地层渗透率固结后渗透率抗压强度K损失250400目1.85m21.47m27.3MPa15%300400目1.85m21.66m28.2MPa10%由表2可以看出，采用300400目高强度固砂剂的固砂体渗透率的伤害下降5%，抗压强度增加0.9MPa，因此，固砂剂粒度的降低有利于提高固砂施工的效果。表3固化剂对固结强度的影响固化剂含量（%）101214161820固结强度（MPa）8.18.59.19.28.48.2随着固化剂含量的提高，固结强度上升，当固化剂含量为14%16% 时达到峰值，考虑到加工及成本因素，确定固化剂含量为15%，此时固砂剂的强度可满足高3块防砂的需要。2技术指标2.1 SBF解堵固砂技术指标（1）固砂率75%;（2）粘土溶蚀量1000mg/100ml;（3）耐冲刷能力大于500PV;（4）该固砂剂可与石英砂反应能形成硅硼玻璃涂层，形成砂岩骨架;（5）界面张力15mN/m。2.2新型高温固砂技术指标（1）施工简便，固砂树脂和固砂剂可均匀混合；（2）固结强度高，对地层渗透率损害小；（3）在油、水中均能固化；（4）在地面配制时基本不反应，在地层条件下反应加快，可在48小时内完全固化；（5）固结后耐酸、盐、油、水腐蚀；（6）有效期长，超过一年；（7）无毒、无腐蚀性，运输等储存完全可靠。3适用条件3.1 SBF解堵固砂技术使用条件适用于泥质胶结砂岩，稀油、中质稠油井（油层粘度在50000mPa.s以下）出泥质细粉砂井（砂的粒度0.07mm以下），地层温度45、出砂井段小于20米的油井。3.2新型高温固砂技术使用条件（1）必须能正常注汽的油井；（2）油井出砂，影响原油正常生产的油井；（3）出砂粒径在0.070.1mm之间效果最佳；（4）管柱内的砂能够冲净的油井；（5）油层单独出砂，不是砂与泥浆混出的油井。4药剂用量4.1 SBF解堵固砂技术药剂用量药剂用量按V=r2h式中：r为固砂剂处理半径，m;h为出砂层厚度，m;为油层孔隙度。固砂剂处理半径r室内模拟应大于4m。4.2药剂用量药剂的配制合理作用浓度为5%8%，用药量根据油井出砂程度而定。高温固砂剂处理量计算公式: Q=（+）2-2式中 Q为固砂剂溶液用量,m3 ;为处理半径, m (一般在0.4-0.8 m之间); 为套管加水泥壁半径, m ;为油层有效射开厚度, m 。 5现场实施情况及效果分析截止2008年1月16日，在高21块实施SBF解堵固砂2井次，累增油1387吨。在高三块实施高温固砂2井次，累增油779.9吨。实施情况见表5表4措施效果统计表井号厚度/层数层位注汽轮次注汽量 m3区块措施后平均日产（t/d）累计增油备注液油高376639.6/10L4+521359214.83674.7tSBF解堵固砂高376544.9/17L4+511705 215.23.4712.3tSBF解堵固砂小计1387t高2418843.7/5L73282235.42.7466.8t高温固砂高34新10663/5L64303635.82.2313.1t高温固砂小计779.9t5.1 SBF解堵固砂效果分析2007年底，高21块的2口新井高3765、高3766投产后液量低（每口井日产液只有3吨左右），投产三天后就卡井，检泵作业后转抽不到一周又卡井，一个月检泵了四次，油井仍无法正常生产，最后只好关井停产。我们从这2口井投产开始，便加大跟踪力度，从作业起出的泵管中取出砂样，在化验室化验分析，确认这2口井是因出泥质细粉砂卡井而无法正常生产的。 针对以上情况我们对这2口井实施了SBF解堵固砂技术，通过现场实施均没有因出细粉砂作业返工，说明该剂对出细粉砂的油井具有先溶后固的能力，SBF解堵固砂技术在高21块出细粉砂的油井取得了良好措施效果，截止2008年1月16日共增油1387吨。5.2新型高温固砂效果分析截止到2008年1月16日现场施工了2井次：高24188、高34新106井，现已累积增油779.9吨，累增液1592.9吨。5.2.1高24188井效果分析高24188井措施前处于关井状态，因为油井多次砂卡而作业无效而关井，而实施新型高温固砂技术后，开抽后初期日产油就达到2.5吨，截止2008年1月16日，累增油466.8吨，现已正常生产了172.9 天，没出现因砂卡而停产情况。5.2.2高34新106井效果分析通过2007年6月25日到7月5日作业检泵时，原井内的泵及大眼筛管里有地层砂，这是导致高34新106井不能正常生产的主要原因。为此，我们在2007年7月12日实施了新型高温固砂技术，措施后平均日产液5.8吨，日产油2.2吨，截止2008年1月16日已平稳生产164.8天，累计增油313.1吨，开抽至今未发生砂卡作业返工。以上说明新型高温固砂技术有效的对油层的疏松砂进行了固结，使其不移动，保证油井的正常生产。7效益分析2007年，在21块实施SBF解堵固砂2井次，措施有效率100%，增油1387吨，投入资金29.7万元。在高三块实施高温固砂2井次措施有效率100%，增油779.9吨，投入资金3.95万元。投入资金33.7万元，产出2166.9吨，创产值184.2万元经济效益150.5万元，投入产出比1:5.58结论（1）SBF解堵固砂剂，它既能溶蚀粘土，又能使剩余粘土和细粉砂颗粒被其反应后生成的硅硼玻璃纳米涂层以质点方式溶合呈骨架状，从而实现了解堵固砂一体化。（2） SBF解堵固砂剂既能解除泥浆污染，又能在渗透率不受损害的情况下起到固砂作用。该解堵固砂剂对高泥质含量的地层进行深部处理，能够有效地稳定地层，抑制泥浆、细粉砂（3）SBF解堵固砂剂即能达到防治细粉砂目的，又能使油井恢复产能，并会取得显著的经济效益和社会效益。（4）新型高温固砂剂，对高3块出砂井进行了有效的防治，使油井不出砂