油田化學防砂技術(shù)研究探討

楊成歐 劉佳盼

摘 要：在油田中油井出砂是一個比較常見的問題，對油田油井的穩(wěn)定生產(chǎn)有著很大的影響。因此，進行有效的防砂工作極為重要，在防砂技術(shù)中化學防砂的應用十分廣泛，此項技術(shù)具有較高的滲透率恢復值，在實際操作過程中也具備較高的安全系數(shù)，并且工藝操作比較簡單，適合細粉砂巖、油層防砂。因此，在油田開采過程中使用化學防砂技術(shù)可以有效的保證油田生產(chǎn)穩(wěn)定性，同時也給油田開采工作帶來了更好的安全保障，促進了油田行業(yè)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：油田;化學防砂技術(shù);研究

在我國的油田中，疏松砂巖油藏分布范圍較廣，具有較高的儲量和產(chǎn)量。在日常采油工作中，油井出砂的現(xiàn)象比較普遍，并且對地面和井下設備都會造成嚴重的磨蝕，還會增加沖砂檢泵、地面清罐等維修工作量。一旦有沙埋油或者井筒砂堵現(xiàn)象發(fā)生，還會使得油井的生產(chǎn)停止，甚至還有可能會引起井壁和油層坍塌，對相應的套管產(chǎn)生破壞。因此，油井出砂會導致原油生產(chǎn)成本增加，還會加大原油開采難度，嚴重的更會帶來較大的安全事故。

1 石油化學防砂技術(shù)具體概述

1.1 人工井壁防砂技術(shù)探析

人工井壁防砂技術(shù)的主要工作原理是通過對出砂油井進行充填，使用一些可以與之產(chǎn)生膠結(jié)作用的顆粒物，將出砂油井的出砂層位進行有效的固結(jié)。經(jīng)過膠結(jié)固定，最終形成一道具有高強度、高滲透率的濾砂屏障，完成對砂的過濾。在這個技術(shù)中主要使用的顆粒物包括了果殼、水泥砂漿、樹脂覆膜砂等等。

1.1.1 耐高溫陶礫防砂劑

此種防砂劑與常見的覆膜砂有著很大的不同之處，其所使用的支撐劑不是廣泛使用的石英砂，采用的顆粒物是陶礫，但是其他的操作過程基本是相同的。這種技術(shù)采用的顆粒物具備良好的硬度，因此，形成的濾砂平面強度較高，并且還具有良好的耐高溫性能。

1.1.2 樹脂覆膜砂防砂技術(shù)

此項技術(shù)主要是利用膠粘劑在石英砂表面進行包裹，在經(jīng)過干燥之后，對砂塊進行壓散，壓散之后的顆粒則可以形成覆膜砂。在防砂施工過程中，通過高壓泵將攜帶覆膜砂的攜砂液泵入油井附近的地帶，由于地下溫度較高，石英砂表面的固砂劑會受熱熔化，在熔化之后又會發(fā)生交聯(lián)固化反應，通過偶聯(lián)劑將石英砂顆粒和樹脂交接在一起，從而形成一個完整的過濾砂層，進行固砂防砂。樹脂覆膜砂防砂技術(shù)和耐高溫陶礫防砂劑使用條件基本相同，井段在20m之下，油層溫度大于60℃的油水井，還可以用于一些通過蒸汽吞吐采油的稠油井作業(yè)等等。

1.2 樹脂防砂技術(shù)探析

1.2.1 脲醛樹脂防砂技術(shù)

脲醛樹脂防砂技術(shù)中使用的原料為液體狀，因此在操作過程中比較簡單方便，并且液態(tài)具有更好的防砂效果。在實際的防砂工作中，脲醛樹脂會在壓力和溫度的影響之下促使底層之間出現(xiàn)縮聚和交聯(lián)的反應，同時會讓酚醛樹脂液的粘度增大。此外脲醛樹脂還會附在砂粒的表面成點，在脲醛樹脂的作用之下砂粒之間能夠產(chǎn)生良好的固結(jié)作用，從而達到固砂的要求標準。經(jīng)過在實際生產(chǎn)過程中使用的情況分析，在脲醛樹脂液的使用之下，會對井壁的巖石加以較強的固結(jié)作用，并且還會使得井筒近井地帶具備良好的完整性，形成一個抗壓強度較高的擋砂井壁。在這個擋砂井壁的作用之下，油井生產(chǎn)過程的固砂防砂效果得到了有效的提升。有相關(guān)技術(shù)人員制備出了改性的脲醛樹脂固砂劑，在對現(xiàn)場的實際應用情況進行分析之后，選用何時數(shù)目的石英砂，將固化劑、交聯(lián)劑、增孔劑、脲醛樹脂之間的配合比進行合理調(diào)控，有效的提升抗壓、抗折等機械強度指標，并且還能夠通過比例的變化提升巖心的滲透性。

此外還有一些高效低價的脲醛樹脂固砂液，通過一些低成本的原料制成，其中主要為苯酚、氯化銨、水、甲醛、尿素，在使用這些原料的同時還需要將原油作為增孔劑，并且加入0.5%的偶聯(lián)劑ZH-55，再將一定量的鹽酸固化劑混合到其中，此項技術(shù)具有較高的成功率，并且有效期長，可以在多種底層溫度較高的油井中使用。

1.2.2 呋喃樹脂防砂技術(shù)

呋喃樹脂防砂技術(shù)是當前油田化學防砂技術(shù)中十分重要的一種，在實際的應用中有著良好的固砂防砂效果，因此在油田中的應用十分廣泛。此項技術(shù)還具備極強的調(diào)節(jié)性，在實際的使用過程中，可以通過加入一些添加劑對其性能進行優(yōu)化，產(chǎn)生較強的化學吸附力，并且還能夠獲得較高的活性，做到對砂粒表面有效吸附，提升固砂防砂的有效性。除此之外在呋喃樹脂和固化劑產(chǎn)生融合之后，會出現(xiàn)良好的聚合反應，能夠?qū)ι傲．a(chǎn)生較強的粘結(jié)作用。在聚合反應過程中，其整個反應過程比較激烈，并且化學物質(zhì)的分子量也會隨著反應的進行增加，在此同時分子的結(jié)構(gòu)也會隨著反應的進行發(fā)生變化，由原來的鏈式結(jié)構(gòu)向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子變化，此網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)具備較強的不溶性。在發(fā)生反應的過程中，材質(zhì)的性能不斷提升，強度也在不斷的增大，因此對于固砂的效果也會起到良好的促進作用。根據(jù)以上特點可以看出，呋喃樹脂的使用簡單，在油田的實際使用中也有著良好的效果，并且獲得了廣泛的認可。

在蘭艾方等專業(yè)人員對呋喃樹脂改性之下，研發(fā)了一種用于熱采稠油井防砂的固砂劑。此種固砂劑主要組成成分包括了催化劑、吸附劑、抗高溫老化劑、改性呋喃樹脂、處理劑。在實際的應用過程中，可以在紊流狀態(tài)之下充分的分散在水中，并且不會出現(xiàn)聚集沉降的現(xiàn)象。此種固砂劑使用的溫度范圍較廣，整體施工過程簡單，實現(xiàn)了高效的固砂防砂。

1.2.3 酚醛樹脂防砂技術(shù)

在實際的油田生產(chǎn)過程中，若油田防砂的工作不夠全面，沒有達到開采的要求標準，那么將會給油田的開采帶來很大的不利影響。在樹脂防砂技術(shù)的發(fā)展過程中，隨著技術(shù)的不斷革新，也得到了大眾的認可，此種防砂技術(shù)的主要原理是利用酚醛樹脂的粘結(jié)性，將其覆膜砂在石英砂的表面，利用物理方面的方式將酚醛樹脂材料進行均勻涂抹，涂抹之后酚醛樹脂的特性也就加持在了石英砂之上。在操作過程中，由于石英砂表面具有酚醛樹脂，并且具有一定的粘性，因此在達到一定溫度之后會使得樹脂覆膜砂表面的樹脂材料出現(xiàn)軟化固結(jié)作用，保證了相關(guān)材料具備良好的滲透率和機械強度，在固砂防砂過程中起到良好的效果。其中ZHJ-A酚醛樹脂固砂劑經(jīng)過了實踐應用，有著良好的應用效果。其主要是使用100g粒徑為0.3-0.6mm石英砂，12%樹脂、25%-30%固化劑PV，將這些物質(zhì)結(jié)合最終形成一個有效的慮砂層，促進了油田的穩(wěn)定生產(chǎn)。

1.2.4 糠醛樹脂防砂技術(shù)

在當前的油田生產(chǎn)過程中，此項技術(shù)主要應用在高泥質(zhì)砂巖油藏防砂以及粉細砂巖防砂治理中，并且在防砂過程中有著較好的效果，為油田的生產(chǎn)保駕護航，滿足了當前的需求。糠醛樹脂防砂技術(shù)也在不斷地發(fā)展中，許多技術(shù)人員都對此技術(shù)展開了一定的研究，例如有專業(yè)人士在實驗過程中發(fā)現(xiàn)了新的糠醛樹脂防砂劑，主要是通過kh-550偶聯(lián)劑、糠醇--脲--甲醛樹脂等形成的糠醛脲甲醛樹脂固砂劑，這種固砂劑在實際的應用過程中還具備良好的固砂防砂效果，其使用溫度大約在50-90℃，在這個溫度范圍之內(nèi)的流層中使用具備較好的應用效果。但是在使用這種技術(shù)時，需要考慮到材料特殊性，使用之前侯凝一段時間，使用之后才能夠?qū)⒌讓拥纳肮探Y(jié)在一起，固結(jié)的砂則會形成具有高滲透率高強度的人工掩體，這種掩體能夠有效的防止砂體的滑動，并且在產(chǎn)油過程中還能夠防止地層中的砂流向井筒，滿足了固砂、擋砂的要求。

1.3 水泥漿防砂技術(shù)分析

油田行業(yè)的發(fā)展過程中油井開采也在不斷的進步，但是在進步的過程中其中的問題也在不斷地放大，由于砂的存在對于油井的開采效率會產(chǎn)生很大影響，甚至還有可能會出現(xiàn)一些安全事故，因此防砂問題是當前油田開采過程中十分重要的一個內(nèi)容。為了有效的解決這個問題，相關(guān)技術(shù)人員需要在油井開采過程中不斷地研究井筒內(nèi)的實際情況，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，對防砂技術(shù)進行合理的開發(fā)優(yōu)化，水泥漿技術(shù)是防砂技術(shù)中一種比較方便的技術(shù)，其中水泥砂漿也是采油過程中重要的材料，在防砂使用過程中由于防砂材料中的物質(zhì)不同，因此所產(chǎn)生的防砂效果也會有很大的不同。當前比較常見的主要是多孔聚合物水泥材料防砂技術(shù)，是當前水泥漿防砂技術(shù)的主要組成部分。

在實際的油田生產(chǎn)使用過程中，此項技術(shù)能夠?qū)τ途疂B流到橫截面以及滲流率進行調(diào)節(jié)，根據(jù)實際情況需要加以適當控制，從而對油井井壁進行加固。在此同時還能夠防止油井內(nèi)部的巖石出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象，能夠起到有效的保護作用，是一種新型的油井防砂技術(shù)，并且具備較好的固砂防砂性能。與傳統(tǒng)的油井防砂技術(shù)相比，此項技術(shù)在實際的應用過程中能夠明顯的看見防砂效果得到了提升，并且油井產(chǎn)量也得到了一定的改善。對于水泥砂漿防砂技術(shù)的研究一直都在進行，許多專業(yè)技術(shù)人員都投身其中，部分技術(shù)人員還使用過泡沫水泥漿的配方。在當前技術(shù)的快速發(fā)展之下，多孔聚合物水泥材料防砂技術(shù)在實際應用過程中具有很大的價值，并且是一種比較先進的油井防砂技術(shù)，良好的效果使其在許多油田中都有應用。此種技術(shù)通過對油井滲流道橫截面積和滲透率的改變，對油井井壁進行加固，增強油井生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，并且還具備較長的防砂固砂周期，給油田的長期生產(chǎn)提供了保障。

泡沫水泥漿配方包括了57%的標準油井水泥、0.4%粒度為100-200目的AI粉以及1.2%NAOH固體，通過混合調(diào)配使用在油井的生產(chǎn)過程中。此種泡沫水泥漿配方具備良好的抗折強度和抗壓強度，并且孔隙度和滲透率都得到了有效的優(yōu)化，在油田的油井開采現(xiàn)場中使用效果良好。

2 化學防砂工藝發(fā)展前景

2.1 實現(xiàn)膠結(jié)劑、助劑、處理劑等組合的優(yōu)化

在當前的化學防砂技術(shù)實際應用過程中，可以通過對相關(guān)的化學劑使用進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)對技術(shù)整體水平的提升。輔助化學劑以及配套的地層化學處理劑可以有效的提升化學防砂效果，并且具有明顯的化學和物理性質(zhì)，這些化學劑的使用會給防砂效果帶來很大的提升。因此，可以對這些化學助劑的性質(zhì)進行綜合性分析，選擇合適的比例，探討最適宜的組合配比，實現(xiàn)化學防砂工藝的優(yōu)化提升，這是當前化學防砂技術(shù)發(fā)展的一個主要方向，通過對化學輔助劑的優(yōu)化實現(xiàn)技術(shù)應用效果的提升。

2.2 研發(fā)高固結(jié)強度樹脂

在化學防砂工藝技術(shù)的研究過程中，相關(guān)單位應加大對原料選擇的研發(fā)力度?？梢赃x擇一些固化強度較高的樹脂，但是在選擇時技術(shù)人員需要與實際情況結(jié)合，一方面要滿足油井生產(chǎn)的基本需求，另一方面還要保證技術(shù)的應用效果能夠長期有效，這樣才能夠做到技術(shù)的合理提升。當前，科技人員也成功研發(fā)了一些高固結(jié)強度的樹脂，其中包括了無機硅樹脂、無機膠結(jié)劑等。對于這些新原料的應用需要根據(jù)實踐效果總結(jié)，逐漸的投入到大面積的生產(chǎn)使用中。

3 結(jié)束語

為了減少油田開采過程中油井出砂現(xiàn)象的出現(xiàn)，在管理方面，企業(yè)單位需要加強勘察工作，根據(jù)油層油井的具體情況，選擇適合的開采措施和固井完井方式，從而完善出砂層的管理。此外，技術(shù)人員還需要對開采工藝進行合理應用，根據(jù)不同情況采用相應的防砂技術(shù)，對油井井壁進行穩(wěn)定，做好防砂固砂工作，保證油井的穩(wěn)定生產(chǎn)。

參考文獻：

[1]郭茂野.油田化學防砂技術(shù)研究探討[J].當代化工研究，2019（15）：3-4.