分枝井眼夹壁墙固砂液用固砂剂的研究

2014-03-18王珊邢希金李玉光中海油研究总院北京100027

石油天然气学报 2014年10期

王珊，邢希金，李玉光（中海油研究总院，北京100027）

李蔚萍，林科雄，舒福昌，向兴金（荆州市汉科新技术研究所，湖北荆州434000）

分枝井技术在有效地开采油气藏方面有许多优势，这项技术的应用在石油工业界已引起高度的关注。但对于分枝井的井眼连接井段有可能失效，会导致井眼报废的问题，也是该技术面临的新的挑战。为了保证分枝井钻井和完井作业的成功进行，最常采用化学防砂固砂方法，对分枝井夹壁墙处的井壁进行加固处理，从而提高其胶结强度，预防分枝井夹壁墙井壁坍塌以免引起分枝井的井眼连接井段失效［1］。

1 有机固砂剂HFN-HY的研制

室内通过分子设计研制了一种黏度低、流动性好、对砂粒胶结能力强的新型有机固砂剂HFN-HY，其理化性能见表1，外观特征见图1。该固砂剂克服了传统树脂型固砂剂的不足，因为传统树脂型固砂剂的相对分子质量大、黏度高，在固结地层砂时流动性差，堵塞严重，胶结强度低，难以满足分枝井夹壁墙固化要求［2～5］。

表1 有机固砂剂HFN-HY理化性能

2 有机固砂剂HFN-HY的性能评价

室内固结体的制作方法是 “拌砂法”。具体的步骤是：先取一定量的不同目数石英砂和有机固砂剂、固化剂等混合，搅拌均匀，再装入固结体制作模具中（图2），在恒温烘箱或水浴中恒温固化一定时间后脱模测试性能。

图1 有机固砂剂HFN-HY外观

2.1 不同固化剂对固砂剂固化效果的影响

取200g 40～80目（0．18～0．38mm）石英砂，先加入不同种类固化剂，混合均匀，再加入质量分数为1．5%的有机固砂剂HFN-HY，混合均匀，装模候凝。不同种类固化剂固化效果的影响如表2所示，有机固砂剂HFN-HY作为胶结剂，固化剂HGH-8的固化效果最好，当配方为1．5%HFN-HY＋0．75%HGH-8（配方中百分数为质量分数，下同）时固结体抗压强度可以达到4．01MPa。

表2 不同固化剂固化效果的影响

图2 固结体制作模具

2.2 固砂剂质量分数对固结体抗压强度的影响

室内考察了有机固砂剂质量分数对固结体抗压强度的影响。从图3可见，评价时将HGH-8固化剂质量分数固定，随着有机固砂剂HFN-HY质量分数的增加，固结体的抗压强度增加，有机固砂剂HFN-HY的质量分数达到4%时，固结体抗压强度就能超过10MPa；评价时将有机固砂剂HFN-HY质量分数的固定，随着固化剂HGH－8质量分数的增加，固结体的抗压强度增加，但增加的幅度不大，综合效果来看HGH-8质量分数为1．5%时效果最好。因此，选择配方5%HFN-HY＋1．5%HGH-8作为夹壁墙固砂液体系中固砂剂与固化剂的最佳组成。

图3 固砂剂质量分数对固结体抗压强度的影响曲线

2.3 土般土的质量分数对固结体抗压强度的影响

选择不同粒径砂粒，用有机固砂剂HFN-HY固结含不同土般土质量分数的砂粒。评价结果如图4所示，随着砂粒的粒径变小，固结体的抗压强度总的趋势变大，但变化不是很明显；随着砂中加入的土般土质量分数增大，固结体的抗压强度降低。

图4 土般土质量分数对固结体抗压强度的影响曲线

2.4 水的质量分数对固结体

抗压强度的影响

室内考察固砂液体系在地层砂润湿（含水）的情况下固结体的抗压强度。从图5可以看出，一般情况下固结体在含水的环境中抗压强度随着水质量分数的增加而降低，但有机固砂剂HFN-HY的下降幅度小，当砂体含水在9% （以固结砂质量计）时，固结体抗压强度还能保持在10MPa以上，说明固砂液体系在固砂过程中具有良好的抗水污染性能。