沈朝霞,梁富春,高成元,刁俊西,孙理达

(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司孤岛采油厂,山东东营 257231)

HD-1注汽井新型防砂材料的研究与应用

沈朝霞,梁富春,高成元,刁俊西,孙理达

(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司孤岛采油厂,山东东营 257231)

孤岛油田属稠油疏松砂岩油藏,生产过程中油井出砂严重,现有的涂敷砂人工井壁防砂注蒸汽后强度较低,造成防砂成功率低,注汽后高强度采液生产周期较短。为此,通过室内试验,优选出耐高温树脂、高强度骨架颗粒、偶联剂、固化剂,进行室内配方优化试验,评价固结体耐高温性能,测定其渗透率,研制出一种适用于疏松砂岩油藏注蒸汽热采井的HD-1注汽井新型防砂材料。在孤岛油田稠油注蒸汽热采区共试验72口井,成功率为91.0%,截止目前,累计产油为121 572 t,单井平均有效期为233 d。现场应用表明:HD-1注汽井新型防砂材料耐高温、强度高,防砂成功率高,有效期长,能够有效改善注蒸汽热采井的防砂效果。

疏松砂岩油藏;注蒸汽;防砂工艺;试验研究

胶结疏松的砂岩油层在开发过程中,防止油层出砂是维持油井正常生产的一项重要措施。目前,国内外注蒸汽井多采用绕丝管防砂,可基本满足防砂需要。但在地层疏松严重、亏空较大的油井上,环空充填的石英砂被蒸汽挤入地层,绕丝筛管被刺破,造成防砂成功率低、热效率低、修井费用高。高温涂敷砂防砂强度在高温条件下随时间下降较快,防砂有效期较短,很大程度上影响了注汽生产井产能和注汽热效率[1-2]。为此,研究了强度高、耐高温的新型热采新型防砂材料,提高了化学防砂效果,达到了高效开采目的。

1 工艺原理

HD-1注蒸汽井防砂工艺是在特制的QZ颗粒表面涂敷一层带有潜伏性固化剂的TPF树脂高温黏合剂,在油层温度下,固化剂将黏合剂交联成不熔的体型产物,在油层近井地带形成一个具有一定强度和渗透性的挡砂屏障,防止油井在注蒸汽和生产过程中出砂。TPF树脂是一种改性酚醛树脂,与原有树脂相比其固化强度更高、耐温性更好,QZ颗粒是一种多孔材料,比表面较大,与石英砂相比与树脂的结合力更大,因此,HD-1注汽井新型防砂材料综合性能远远优于高温涂敷砂。

2 室内试验

2.1 高温材料选择

2.1.1 树脂选择

注蒸汽热采井,井底温度高。因此,对配方中所选用的材料需进行高温试验。选择了几种能够耐高温、又能满足工艺实施条件的黏合剂进行室内试验。将树脂与固化剂按比例混合在一起,装入玻璃管内,固化后放入330℃、16.6 MPa的高温高压反应釜中,恒温96 h[3],测得的抗压强度值见表1。

表1 黏合剂抗压强度对比Tab.1 Comparison of compressive strengthof adhesion agents

2.1.2 骨架颗粒选择

生产树脂模塑料时,同种树脂选用不同的填料,可使模塑料具有不同的性质。为此,选择了几种物质颗粒作骨架试验。将树脂、骨架颗粒、固化剂按比例混合在一起,晾干压散,装入Φ25 mm× 300 mm的玻璃管内加清水振实,放入60℃恒温水浴固化3 d,制得Φ25 mm×130 mm的岩心。放入330℃、16.6 MPa的高温高压釜内,恒温96 h,取出,在常温下,测得不同材料作骨架颗粒时的抗折强度分别为:石英砂1.05 MPa,鹅卵石粉碎砂1.24 MPa,核桃壳0.56 MPa,碳渣1.37 MPa, QZ颗粒作骨架颗粒抗折强度最高为2.52 MPa。

2.1.3 偶联剂选择

偶联剂能改善骨架颗粒表面的润湿性,以增加树脂与骨架颗粒的亲合力[4]。本试验选择了既具有和QZ颗粒反应的基团、又具有能和J F-3树脂反应的基团的几种偶联剂做试验。试验结果见表2。

表2 偶联剂选择对比试验Tab.2 Optimization of coupling agents

按QZ颗粒100 g、树脂40 g、固化剂8 g、偶联剂0.5 g的配方涂制成涂敷砂后进行试验。根据试验结果,选择了在高温条件下性能较好的ST -3偶联剂进行室内配方试验。

2.2 室内配方试验

根据以上试验,选用J F-3树脂,ST-3偶联剂进行树脂用量、固化剂用量和偶联剂试验。固化剂用量直接关系到HD-1注蒸汽井新型防砂材料的固化强度。

配方:QZ颗粒100 g,固化剂15%(占树脂含量),偶联剂1%(占树脂含量)。试验温度60℃、时间3 d,介质为清水。试验结果见表3。

表3 树脂、固化剂和偶联剂用量对比Tab.3 Optimization of thermostable resin coupling agents and solidifying agents

2.3 耐高温试验

为了确定HD-1高温新型防砂材料在高温条件下的防砂效果,做耐高温试验。强度与温度关系的试验条件:介质为水蒸汽,pH值为8,高温时间4天。强度与高温时间关系试验条件:温度为330℃,介质为水蒸汽,压力15.6 MPa,pH值为8。试验结果见图1、图2。

图1 强度与温度关系曲线Fig.1 Relation curve of resistance and temperature

图2 强度与高温时间关系曲线Fig.2 Relation curve of resistance and high temperature time

2.4 渗透率测定

HD-1注蒸汽井新型防砂材料为在60℃制得的岩心[5],长度57.3 mm,直径25.1 mm,经GD-1气体渗透率仪测定其渗透率为34.6μm2。测试压差568.8 Pa。

2.5 结论

(1)室内试验表明,所研制的HD-1注蒸汽井新型防砂材料在油层温度为60℃、固化3 d,抗折强度可达到3.0 MPa以上、渗透率大于30 μm2。

(2)在330℃、压力15.6 MPa、pH值为8的水蒸汽条件下,HD-1注蒸汽井新型防砂材料恒温7 d,抗折强度大于4.0 MPa。

3 现场应用

2008年5月至2010年4月,在孤岛油田稠油注蒸汽热采区共试验72口井,可对比67口井,成功61口井,成功率为91.0%,截止至目前,累计产油为121 572 t,单井平均有效期为233 d。

HD-1注蒸汽井新型防砂材料成功应用于稠油注蒸汽井防砂,它解决了高渗透疏松砂岩油藏注蒸汽井防砂的难题,为类似油田注汽开发提供了有效的防砂方法,具有广阔的应用前景。

[1]小乔治.O.苏曼,理查德.C.埃利斯,罗伯特.E.斯芮德.防砂手册[M].北京:石油工业出版社,1988:42-44.

[2]胡玉国,邓大智,宿辉,等.我国化学防砂工艺技术现状和发展趋势[J].精细与专用化学品,2002,(23)11:14-16.

[3]Howard P R,James S G,David Milton-Tayler.High-Permeability Channels in Proppant Packs Containing Random Fibers[J]. SPE Production&Facilities,1999,14(3):197-202.

[4]夏文干.胶粘剂和胶结技术[M].北京:国防工业出版社, 1986:108-112.

[5]Krismartopo B D,Notman L,Kritzler T,et al.A Fracture Treatment Design Optimization Process to Increase Production and Control Proppant Flowback for Low-temperature,Low-pressure Reservoirs[C].SPE93168,2005:29-34.

Research on new sand control material HD-1 applied to steam injection wells in Gudao Oilfield

Shen Zhaoxia,Liang Fuchun,Gao Chengyuan,Diao Junxi,Sun Lida
(Gudao Oil Production Plant of SINOPEC Shengli Oilf ield Company,Dongying257231)

There are unconsolidated sand reservoirs which produce viscous crude oil in Gudao Oilfield,and sand production in the course of oil production is severe.The sand control ability of coated sand artificial borehole wall is low and the production cycle is short after steam injection.For this reason,high temperature resistance resin,high strength skeleton particle,coupling agent,and solidifying agent were selected to formulate a new sand control material through indoor experiment,and its high temperature resistance ability was evaluated and permeability was measured.Field experiments of 72 thermal production wells in Gudao Oilfield were made,and 91.0%of these wells were controlled successfully.Furthermore,cumulative oil production was 121 572 t,and average validity time of single well is 233 d.Field test showed HD-1 sand control material can improve recovery of steam injection wells effectively.

unconsolidated sand reservoirs;steam injection wells;sand control

book=3,ebook=134

TE358+.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.061

1008-2336(2010)03-0061-03

2010-04-08;改回日期:2010-06-01

沈朝霞,1976年生,男,1999毕业于南京大学有机化学专业,现从事油水井防砂技术研究。E-mail:gcyuan@slof.com。