分枝井眼夾壁墻固砂液用固砂劑的研究

王珊，邢希金，李玉光 （中海油研究總院，北京100027）

李蔚萍，林科雄，舒福昌，向興金 （荊州市漢科新技術(shù)研究所，湖北荊州434000）

分枝井技術(shù)在有效地開采油氣藏方面有許多優(yōu)勢，這項技術(shù)的應(yīng)用在石油工業(yè)界已引起高度的關(guān)注。但對于分枝井的井眼連接井段有可能失效，會導(dǎo)致井眼報廢的問題，也是該技術(shù)面臨的新的挑戰(zhàn)。為了保證分枝井鉆井和完井作業(yè)的成功進行，最常采用化學(xué)防砂固砂方法，對分枝井夾壁墻處的井壁進行加固處理，從而提高其膠結(jié)強度，預(yù)防分枝井夾壁墻井壁坍塌以免引起分枝井的井眼連接井段失效［1］。

1 有機固砂劑HFN-HY的研制

室內(nèi)通過分子設(shè)計研制了一種黏度低、流動性好、對砂粒膠結(jié)能力強的新型有機固砂劑HFN-HY，其理化性能見表1，外觀特征見圖1。該固砂劑克服了傳統(tǒng)樹脂型固砂劑的不足，因為傳統(tǒng)樹脂型固砂劑的相對分子質(zhì)量大、黏度高，在固結(jié)地層砂時流動性差，堵塞嚴(yán)重，膠結(jié)強度低，難以滿足分枝井夾壁墻固化要求［2～5］。

表1 有機固砂劑HFN-HY理化性能

2 有機固砂劑HFN-HY的性能評價

室內(nèi)固結(jié)體的制作方法是 “拌砂法”。具體的步驟是：先取一定量的不同目數(shù)石英砂和有機固砂劑、固化劑等混合，攪拌均勻，再裝入固結(jié)體制作模具中 （圖2），在恒溫烘箱或水浴中恒溫固化一定時間后脫模測試性能。

圖1 有機固砂劑HFN-HY外觀

2.1 不同固化劑對固砂劑固化效果的影響

取200g 40～80目 （0．18～0．38mm）石英砂，先加入不同種類固化劑，混合均勻，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1．5%的有機固砂劑HFN-HY，混合均勻，裝模候凝。不同種類固化劑固化效果的影響如表2所示，有機固砂劑HFN-HY作為膠結(jié)劑，固化劑HGH-8的固化效果最好，當(dāng)配方為1．5%HFN-HY＋0．75%HGH-8（配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）時固結(jié)體抗壓強度可以達到4．01MPa。

表2 不同固化劑固化效果的影響

圖2 固結(jié)體制作模具

2.2 固砂劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對固結(jié)體抗壓強度的影響

室內(nèi)考察了有機固砂劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對固結(jié)體抗壓強度的影響。從圖3可見，評價時將HGH-8固化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)固定，隨著有機固砂劑HFN-HY質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，固結(jié)體的抗壓強度增加，有機固砂劑HFN-HY的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到4%時，固結(jié)體抗壓強度就能超過10MPa；評價時將有機固砂劑HFN-HY質(zhì)量分?jǐn)?shù)的固定，隨著固化劑HGH－8質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，固結(jié)體的抗壓強度增加，但增加的幅度不大，綜合效果來看HGH-8質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1．5%時效果最好。因此，選擇配方5%HFN-HY＋1．5%HGH-8作為夾壁墻固砂液體系中固砂劑與固化劑的最佳組成。

圖3 固砂劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對固結(jié)體抗壓強度的影響曲線

2.3 土般土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對固結(jié)體抗壓強度的影響

選擇不同粒徑砂粒，用有機固砂劑HFN-HY固結(jié)含不同土般土質(zhì)量分?jǐn)?shù)的砂粒。評價結(jié)果如圖4所示，隨著砂粒的粒徑變小，固結(jié)體的抗壓強度總的趨勢變大，但變化不是很明顯；隨著砂中加入的土般土質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，固結(jié)體的抗壓強度降低。

圖4 土般土質(zhì)量分?jǐn)?shù)對固結(jié)體抗壓強度的影響曲線

2.4 水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對固結(jié)體

抗壓強度的影響

室內(nèi)考察固砂液體系在地層砂潤濕 （含水）的情況下固結(jié)體的抗壓強度。從圖5可以看出，一般情況下固結(jié)體在含水的環(huán)境中抗壓強度隨著水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低，但有機固砂劑HFN-HY的下降幅度小，當(dāng)砂體含水在9% （以固結(jié)砂質(zhì)量計）時，固結(jié)體抗壓強度還能保持在10MPa以上，說明固砂液體系在固砂過程中具有良好的抗水污染性能。

圖5 水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對固結(jié)體抗壓強度的影響曲線

2.5 固結(jié)時間對固結(jié)體抗壓

強度的影響

室內(nèi)考察了在不同固結(jié)時間下固結(jié)體的性能，如圖6所示，固結(jié)體的抗壓強度隨著固化時間的延長而增加。特別是在低溫情況下，固砂液體系也能表現(xiàn)出良好的固化性能。

2.6 固結(jié)體抗腐蝕性評價

60℃條件下固結(jié)體固化24h后放入不同待考察的介質(zhì)中室溫浸泡30d，通過測其抗壓強度來考察其抗腐蝕性能。試驗結(jié)果如表3所示，固結(jié)體具有良好的抗腐蝕性能，抗壓強度變化不大。

圖6 固結(jié)時間對固結(jié)體抗壓強度的影響曲線

1）室內(nèi)研制了有機固砂劑HFN-HY，其具有黏度低、流動性好等特點，其與固化劑HGH-8具有較好的配伍性，并確定了兩者最佳組成比例。

2）研究表明，有機固砂劑HFN-HY和固化劑HGH-8構(gòu)成的固砂液體系不僅對不同粒徑砂體具有良好的膠結(jié)固化性能，還具有抗壓強度高、低溫固結(jié)性能強、抗腐蝕性能強等特點，能夠滿足分枝井夾壁墻固化技術(shù)要求。

表3 不同流體中浸泡后固結(jié)體性能

3 結(jié)論與認識

［1］楊林，劉向君，梁利喜，等 ．多分支井完井技術(shù)發(fā)展綜述 ［J］．內(nèi)蒙古石油化工，2010，20（11）：86～87．

［2］趙福麟 ．采油化學(xué) ［M］．東營：石油大學(xué)出版社，1989．

［3］焦亞軍，金千歡，李永太 ．新型高強度固砂劑FA-1的研制與應(yīng)用 ［J］．西安石油大學(xué)學(xué)報 （自然科學(xué)版），2008，23（5）：62～64．

［4］戴彩麗，張貴才，周洪濤 ．中低溫油水井固砂劑實驗研究 ［J］．石油大學(xué)學(xué)報 （自然科學(xué)版），2001，25（4）：58～60．

［5］延玉臻，段友智，高斌 ．糠醇低聚物復(fù)合固砂劑的研究與應(yīng)用 ［J］．油田化學(xué)，2004，21（1）：8～9．