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1、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
2、 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
3、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。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+ + HSiB
4、 4F10-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SiB 4F102-、SiB 4F9OH2-及SiB 4F8(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 + + H 2SiF6 + AlF3+H2OCaAlSiO8 （ 泥质）+
5、 H + + lF 3 + CaF2 + SiF4+H2OSiO2(石英砂） + H + + SiF 4 + 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%HF 80 1151 10% H2SiB4F10 80 105 12%HCl/3%HF 220 1 10% H2SiB4F10 110 210 12%HCl/3%HF 15 3 10% H2SiB4F10 2 5.51岩芯槽出口管子严重堵塞从上表看出用
6、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
7、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 1.85m 2 1.47m 2 7.3MPa 15%300400 目 1.85m 2 1.66m 2 8.2MPa 10%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（%） 10 12 14 16
8、 18 20固结强度（MPa） 8.1 8.5 9.1 9.2 8.4 8.2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
9、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
10、，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=r 2h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,m 3 ;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
11、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5.1 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，
12、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 2
13、007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，措施后平均日产（t/d）井号 厚度/层数层位注汽轮次注汽量 m3区块液 油累计增油 备注高 3766 39.6/10 L4+5 2 1359 21 4.8 3 674.7t SBF解堵固砂高 3765 44.9/17 L4+5 1 1705 21 5.2 3.4 712.3t SBF解堵固砂小计 1387t高 24188 43.7/5 L7 3 2822 3 5.4 2.7 466.8t 高温固砂高 34新 106 63/5 L6 4 3036 3 5.8 2.2 313.1t 高温固砂小计 779.9t这是导致高
14、 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 2
15、166.9 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，得以正常生产，提高了油井的产量。（5）新型高温固砂剂，技术指标能满足高 3块中度粒径出砂注汽井防砂的需要。（6）由于高 3块的稠油特性造成注汽温度高、压力高，第一轮注汽过程中进行防砂施工困难较大，最好在三周期后采用新型高温固砂措施。参考文献：1顿铁军,高约友,张丽虹.粘土矿物与油层保护M.西安:西北大学出版社,1994:3253.2何白平.油气井防砂J.石油勘探开发研究院,1986.3小乔治 O,苏曼,等.防砂手册M.石油工业出版社,1988.
