HD-1注汽井新型防砂材料的研究與應(yīng)用

沈朝霞,梁富春,高成元,刁俊西,孫理達(dá)

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司孤島采油廠,山東東營 257231)

HD-1注汽井新型防砂材料的研究與應(yīng)用

沈朝霞,梁富春,高成元,刁俊西,孫理達(dá)

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司孤島采油廠,山東東營 257231)

孤島油田屬稠油疏松砂巖油藏,生產(chǎn)過程中油井出砂嚴(yán)重,現(xiàn)有的涂敷砂人工井壁防砂注蒸汽后強(qiáng)度較低,造成防砂成功率低,注汽后高強(qiáng)度采液生產(chǎn)周期較短。為此,通過室內(nèi)試驗(yàn),優(yōu)選出耐高溫樹脂、高強(qiáng)度骨架顆粒、偶聯(lián)劑、固化劑,進(jìn)行室內(nèi)配方優(yōu)化試驗(yàn),評價固結(jié)體耐高溫性能,測定其滲透率,研制出一種適用于疏松砂巖油藏注蒸汽熱采井的HD-1注汽井新型防砂材料。在孤島油田稠油注蒸汽熱采區(qū)共試驗(yàn)72口井,成功率為91.0%,截止目前,累計(jì)產(chǎn)油為121 572 t,單井平均有效期為233 d?，F(xiàn)場應(yīng)用表明:HD-1注汽井新型防砂材料耐高溫、強(qiáng)度高,防砂成功率高,有效期長,能夠有效改善注蒸汽熱采井的防砂效果。

疏松砂巖油藏;注蒸汽;防砂工藝;試驗(yàn)研究

膠結(jié)疏松的砂巖油層在開發(fā)過程中,防止油層出砂是維持油井正常生產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施。目前,國內(nèi)外注蒸汽井多采用繞絲管防砂,可基本滿足防砂需要。但在地層疏松嚴(yán)重、虧空較大的油井上,環(huán)空充填的石英砂被蒸汽擠入地層,繞絲篩管被刺破,造成防砂成功率低、熱效率低、修井費(fèi)用高。高溫涂敷砂防砂強(qiáng)度在高溫條件下隨時間下降較快,防砂有效期較短,很大程度上影響了注汽生產(chǎn)井產(chǎn)能和注汽熱效率[1-2]。為此,研究了強(qiáng)度高、耐高溫的新型熱采新型防砂材料,提高了化學(xué)防砂效果,達(dá)到了高效開采目的。

1 工藝原理

HD-1注蒸汽井防砂工藝是在特制的QZ顆粒表面涂敷一層帶有潛伏性固化劑的TPF樹脂高溫黏合劑,在油層溫度下,固化劑將黏合劑交聯(lián)成不熔的體型產(chǎn)物,在油層近井地帶形成一個具有一定強(qiáng)度和滲透性的擋砂屏障,防止油井在注蒸汽和生產(chǎn)過程中出砂。TPF樹脂是一種改性酚醛樹脂,與原有樹脂相比其固化強(qiáng)度更高、耐溫性更好,QZ顆粒是一種多孔材料,比表面較大,與石英砂相比與樹脂的結(jié)合力更大,因此,HD-1注汽井新型防砂材料綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于高溫涂敷砂。

2 室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 高溫材料選擇

2.1.1 樹脂選擇

注蒸汽熱采井,井底溫度高。因此,對配方中所選用的材料需進(jìn)行高溫試驗(yàn)。選擇了幾種能夠耐高溫、又能滿足工藝實(shí)施條件的黏合劑進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。將樹脂與固化劑按比例混合在一起,裝入玻璃管內(nèi),固化后放入330℃、16.6 MPa的高溫高壓反應(yīng)釜中,恒溫96 h[3],測得的抗壓強(qiáng)度值見表1。

表1 黏合劑抗壓強(qiáng)度對比Tab.1 Comparison of compressive strengthof adhesion agents

2.1.2 骨架顆粒選擇

生產(chǎn)樹脂模塑料時,同種樹脂選用不同的填料,可使模塑料具有不同的性質(zhì)。為此,選擇了幾種物質(zhì)顆粒作骨架試驗(yàn)。將樹脂、骨架顆粒、固化劑按比例混合在一起,晾干壓散,裝入Φ25 mm× 300 mm的玻璃管內(nèi)加清水振實(shí),放入60℃恒溫水浴固化3 d,制得Φ25 mm×130 mm的巖心。放入330℃、16.6 MPa的高溫高壓釜內(nèi),恒溫96 h,取出,在常溫下,測得不同材料作骨架顆粒時的抗折強(qiáng)度分別為:石英砂1.05 MPa,鵝卵石粉碎砂1.24 MPa,核桃殼0.56 MPa,碳渣1.37 MPa, QZ顆粒作骨架顆粒抗折強(qiáng)度最高為2.52 MPa。

2.1.3 偶聯(lián)劑選擇

偶聯(lián)劑能改善骨架顆粒表面的潤濕性,以增加樹脂與骨架顆粒的親合力[4]。本試驗(yàn)選擇了既具有和QZ顆粒反應(yīng)的基團(tuán)、又具有能和J F-3樹脂反應(yīng)的基團(tuán)的幾種偶聯(lián)劑做試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 偶聯(lián)劑選擇對比試驗(yàn)Tab.2 Optimization of coupling agents

按QZ顆粒100 g、樹脂40 g、固化劑8 g、偶聯(lián)劑0.5 g的配方涂制成涂敷砂后進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,選擇了在高溫條件下性能較好的ST -3偶聯(lián)劑進(jìn)行室內(nèi)配方試驗(yàn)。

2.2 室內(nèi)配方試驗(yàn)

根據(jù)以上試驗(yàn),選用J F-3樹脂,ST-3偶聯(lián)劑進(jìn)行樹脂用量、固化劑用量和偶聯(lián)劑試驗(yàn)。固化劑用量直接關(guān)系到HD-1注蒸汽井新型防砂材料的固化強(qiáng)度。

配方:QZ顆粒100 g,固化劑15%(占樹脂含量),偶聯(lián)劑1%(占樹脂含量)。試驗(yàn)溫度60℃、時間3 d,介質(zhì)為清水。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 樹脂、固化劑和偶聯(lián)劑用量對比Tab.3 Optimization of thermostable resin coupling agents and solidifying agents

2.3 耐高溫試驗(yàn)

為了確定HD-1高溫新型防砂材料在高溫條件下的防砂效果,做耐高溫試驗(yàn)。強(qiáng)度與溫度關(guān)系的試驗(yàn)條件:介質(zhì)為水蒸汽,pH值為8,高溫時間4天。強(qiáng)度與高溫時間關(guān)系試驗(yàn)條件:溫度為330℃,介質(zhì)為水蒸汽,壓力15.6 MPa,pH值為8。試驗(yàn)結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 強(qiáng)度與溫度關(guān)系曲線Fig.1 Relation curve of resistance and temperature

圖2 強(qiáng)度與高溫時間關(guān)系曲線Fig.2 Relation curve of resistance and high temperature time

2.4 滲透率測定

HD-1注蒸汽井新型防砂材料為在60℃制得的巖心[5],長度57.3 mm,直徑25.1 mm,經(jīng)GD-1氣體滲透率儀測定其滲透率為34.6μm2。測試壓差568.8 Pa。

2.5 結(jié)論

(1)室內(nèi)試驗(yàn)表明,所研制的HD-1注蒸汽井新型防砂材料在油層溫度為60℃、固化3 d,抗折強(qiáng)度可達(dá)到3.0 MPa以上、滲透率大于30 μm2。

(2)在330℃、壓力15.6 MPa、pH值為8的水蒸汽條件下,HD-1注蒸汽井新型防砂材料恒溫7 d,抗折強(qiáng)度大于4.0 MPa。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2008年5月至2010年4月,在孤島油田稠油注蒸汽熱采區(qū)共試驗(yàn)72口井,可對比67口井,成功61口井,成功率為91.0%,截止至目前,累計(jì)產(chǎn)油為121 572 t,單井平均有效期為233 d。

HD-1注蒸汽井新型防砂材料成功應(yīng)用于稠油注蒸汽井防砂,它解決了高滲透疏松砂巖油藏注蒸汽井防砂的難題,為類似油田注汽開發(fā)提供了有效的防砂方法,具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]小喬治.O.蘇曼,理查德.C.埃利斯,羅伯特.E.斯芮德.防砂手冊[M].北京:石油工業(yè)出版社,1988:42-44.

[2]胡玉國,鄧大智,宿輝,等.我國化學(xué)防砂工藝技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].精細(xì)與專用化學(xué)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.膠粘劑和膠結(jié)技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)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畢業(yè)于南京大學(xué)有機(jī)化學(xué)專業(yè),現(xiàn)從事油水井防砂技術(shù)研究。E-mail:gcyuan@slof.com。