化学防砂技术的综述.pdf

2 0 0 9a-筑l!：12 0 0 9 年12f j化学T 摆j 裟薪C h e m l f a lE n g in e e r i n g E q u i p m o n ll4 1化学防砂技术的综述柯耀斌，杨旭，赵建华(西南彳i 油人学化学化I：学院，四川成都6 1 0 5 0 0)摘要：奉之王铿介系j 几种化学防妙投术。艘掣化学防砂技术的发埏趋势。关键词：妙：化学眇油、气井出砂是彳n 由开采过样中遇到的重要问题之一。每年要花费人讨人力物力进行防i f j 和研究。如果砂害得不剑治理，油、气井出砂会越来越严重，致使出砂油、气弗不能有效开发。随着彳西由l i 业的赢速发展防砂技术不断完善，日趋成熟，逐步形成了防砂综台配套技术体系，并在备油田人规模l：业应瑚，为原油产_ i：持续稳定增长做出了重人贡献n向井眼周罔疏松矗J J 地层挤入一定数苗的化学荆，以胶地层砂，里k 挤入一定数鼙携带有蚓体颗粒(支撑剂)的化学刑(胶结荆)在井底附近矧结，形成具有一定强度和渗透能力的人l：井墅以减轻油井出砂的防砂技术称为化学防砂P】。化学防砂最人的优点是井筒内部不留卜任何机械装备，旌I：艺简单只需要泵如化学剃或带有支撑剂的化学刷即可。这种方法对细粉砂防砂较为有效，对朱严重出砂的地层和低含水油井的施：成功率较高。化学同砂法最适合丁相对不含粘土和微粒矿物成分的，通常厚度小T-5m 且渗透率均匀的出砂层段F】。化学防砂可以分为三人类：人：I：胶结法、人f 井壁法、其它化学方法。1 人工胶结法人l：胶结防砂法是指从地面向油层挤入液体胶结到及增孔剂，然后使胶结剂I 叫化，在油层层面附近形成足有定胶结强度和渗透性的胶结砂层，达到防砂的日的。目前已使喇的方法主要有酚醛树脂溶液、酚醛溶液地卜合成、脲醛树脂等方法p。f。1 酚醉树脂酸结砂屡酚醛树：旨9 乏站砂,F y 2 是以苯酚和甲醛为主料，以碱性物质为催化剂按比例混台，经加热熬制成的纣脂，将其溶液挤入砂岩油层以柴油增孔，再挤入盐酸作嘲化剂，在油层温度下反应j 爿化，将疏松砂岩胶结以防I ：油水井出砂。该方法适_【j 了二早期出砂的油水井防砂，施j I Z I-艺简单，但成本较高，施j I：作业时间长。1 2 酚醛溶液地下合成防砂酚醛溶液地卜合成防砂是将加有催化剂的苯酚与甲醛，按比例配料搅拌均匀，井以柴油为增孑L剂配成树脂溶液酚醛溶液挤入出砂层后在油层温度卜逐渐形成树脂并附着丁砂粒表面，矧化后将油层砂胶结牢同，而柴油不参加反应为适续相充满孔隙。使胶结后的砂岩保持良好的渗透性，从而起到提高砂岩的胶结强度，防t 卜油气层出砂的方法。该方法为油弗先期和甲期的防砂方法，适用丁温度高丁6 0，枯十含餐较低的中细砂岩油层。平均有效鞠二年以上，腌I：较为简单，对已人鼙出砂或出水后防砂效聚差的油井不宦选瑚 3 1。1 3 脲醛树脂l i i l 砂脲醛树脂同砂液为白色流体，遇酸加速反应生成崩体。在地层中受到温度彝J 压力的作，l j，发生缩聚、交联反应，粘度逐渐增加，在砂粒的表面沉积，将砂粒胶结在一起。同砂液与油脂类不相溶，在加入酸液前注入原油做增孔荆。I 司砂施：工：后，在井筒附近形成高强度、韧性人、渗透性较高的挡砂墙起到l 司砂作用。脲醛树脂I 司砂剂具有价格低、适明于高含水期出砂油井的特点1 6 J。2 人工井壁法人f：井壁防砂方法通常是指从地面将支撑剂和朱同化的胶结剂按定比例混合均匀，用液体携至寸-T r 挤入 l j 砂部位，在套管外形成具有一定强度和渗透性的鼙面，可阻【卜油层砂粒流入弦 i 4 而义不影响油井生产的l：艺措施，如水泥砂浆、树脂核桃万方数据1 4 2柯耀斌：化学防砂技术的综述壳、树脂砂浆、预涂层砾石人工井壁等1 7 I。2 1 水泥砂浆人工井壁水泥砂浆人工井壁是以水泥为胶结剂，以石英砂为支撑剂，按比例混合均匀，拌以适量的水，用油携至井下，挤入套管外，堆积于出砂部位，凝固后形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，防止油气层出砂的方法。该方法是油井后期防砂方法，渗透率较高，原材料来源广泛，施工简单，但用油量较大，胶结后抗折强度小于1 M P a，有效期短。2 2 树脂核桃壳人工井壁树脂核桃壳人工井壁是以酚醛树脂为胶结剂和粉碎成一定粒度的核桃壳为支撑剂，按一定比例混合均匀，使每个核桃壳颗粒表面都涂有一层树脂，并加入少量柴油浸润，然后用油或活性水携至井下，挤入射孔层段套管外堆积于出砂层位，在固化剂的作用下经一定时间的反应后树脂圃结形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，防止油气层出砂的方法。该方法适用于油水井早期防砂，胶结后人工井壁渗透性较高，强度较大，具有较好的防砂效果，但原料来源困难。2 3 树脂砂浆人工井壁树脂砂浆人工井壁是以树脂为胶结剂。石英砂为支撑剂，按比例混合均匀，使石英砂表面涂覆一层均匀的树脂薄膜，并加入少量的柴油浸润，然后用油携至井下挤入套管外出砂层位，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，防止油气层出砂的方法。该方法是油水井后期防砂方法，适用于吸收能力较高的油水层，其适应性较强，不受井深限制，但施工中现场混合劳动量大。2 4 预涂层砾不i 人工井壁预涂层砾石人J 二井壁是在砾石外表面涂覆一层树脂，在常温卜-形成不发生粘连的稳定颗粒。将其携至油井出砂层位，在一定条件下砾石表面树脂软化粘连并圃结，形成具有良好渗透性和强度的人：C 井壁方法。该方法适川于吸收能力较大，温度高于6 0 的油层防砂，施：简单，成功率高，胶结厉砾石抗折强度可达5 M P a 左右，渗透率可保持往原始值的9 0 以上，是目前较好的化学防砂方法。3 其它化学固砂法主要有氢氧化钙I 司砂、四氯化砖同砂、聚氯乙烯问砂和氧化有机物【嗣砂法等。氢氧化钙湖砂原理是将氢氧化钙饱帚I 溶液压离了：6 5 温度F，与油层中的粘士矿物反应生成锅硅酸钙，把砂粒胶结在一起，实现控制出砂：四氯化硅砂原理是利瑚四氯化硅注入到地层中后和地层中的水发生化学反应，生成无定形的二氧化硅，生成的二氧化硅可以将地层的砂粒胶结在一起，达到圃砂的目的；聚氯乙烯固砂有两种工艺，一是用聚丁二烯经稀释或加入催化剂通过化学反应胶结疏松砂岩，二是利用聚二丁烯热聚合反应固砂：氧化有机化合物固砂是利用不饱和烯烃的氧化物聚合反应，在各分子间形成氧桥，使有机物生成网状的聚合物，从而将疏松的砂岩有效胶结在一起。4 几种新型的防砂技术4 1 混纤维砂浆充填防砂1 8 J混纤维砂浆充填防砂最初是在压裂过程中应用的一项技术，它能够防止压裂后返排时支撑剂大量围流，并减少支撑剂在压裂过程中的破碎率。将一定量的纤维材料混入支撑剂中，随压裂液一起挤入地层，使纤维在颗粒之间构成网络，限制支撑剂的移动，减少支撑剂之间的碰撞，达到理想的压裂充填效果。国外混纤维砂浆充填技术是水力压裂施工中防止返排过程中支撑荆大量倒流入井筒的一项主要技术。4 2 烷基聚硅酸酯圊砂常规的砾石充填技术在防止地层砂流入井筒方面是十分成功的，但有时这种砾石充填不能阻止细粉砂的运移，从而造成井底砂堵，不得不进行修井作业，开支昂贵的油井维修费用。用烷基聚硅酸酯周砂能够解决上述问题。该方法的一 艺原理是：将含水有机铵硅酸盐、碱金属或铵的硅酸盐溶液注入砾石充填层，使硅酸盐水溶液饱和整个层段：然后注入定体积的烃段塞作隔离液(烃段塞隔离液可以是石蜡和芳烃液体)：再注入含有烷基聚硅酸酯的可与水互溶的有机溶剂。当该溶液与保留在砂粒上的以及滞留在砂粒之间接触点上的有机铵硅酸盐、碱金属或铵的硅酸盐溶液接触时发生反应，在充填层段形成硅化物水泥。所形成的硅化物水泥在p H i 7 时稳定，且能耐约1 0 0 0 的高温。以上处理步骤可重复进行，直至控制住细砂粒的运移。4 3 复合砂防砂J：艺复合砂1：艺采刚的防砂材料是定粒径的表面涂裹一层高分子聚合物的无机颗粒材料，无机颗粒中的化!学成分与高分子聚合物相互作j l，在颗粒表面形成潜伏性胶结刺的同体粒状突起常温卜颗粒甓松散状且不：占接。防砂施l：采蚪j 举液法，瑚加有化学添加剂的水基携砂液将颗粒携带至油层，颗粒群放的胶结荆与携砂液中(下转第1 2 3 页)万方数据李辉：丁苯透明抗冲树腮的研究进展及应用冒O L i O L iB一c I+P L i。一c 一C lIllRRRR4K-树脂的性能加工及应用随着食晶工业对包装的要求越来越严格，以及环保包装潮流的上升，普通L P V C 被用作食品包装材料已逐渐被淘汰。市场所霈要的是一些与食晶直接接触不会危害健康的包装材料，因此市场上出现了备式各样的薄膜，如O P P(拉伸薄膜)、B O P P(双向拉伸薄膜)、P E T 彳；P S 薄膜等。但是，由于一般O P P 及B O P P 等薄膜的应用范围只局限于一些一般(上接第1 4 2 页)性包装，不能用在收缩标签、搬结薄膜及收缩包装上。因此，必须开发出另种薄膜以应用在这些特别用途上。K 树脂的一个显著的优点是能够延长产品韵贷絮期，阻延新鲜产品的腐烂。目前，K 树脂在中国包装市场的应用正逐渐普及，每年约以2 0 的速度增长，主要用于广东及上海地区。参考文献【1】S w i s b e rGM，M a t h i sRD。P l a s t i cE n g i n e e r i n g,1 9 8 4，6：5 3 2】张兴英，赵素合，金关泰星型聚合物的发展近况f J 合成橡胶王业，1 9 9 9；2 2(2)：1 1 6 1 3】孙家英，张立武，梅虎，等星型聚合物的研究与应f=；j 进展f J 化工进展，2 0 0 6；2 5(3)：2 8 l 一2 8 6 4】钟丽r 苯透明抗冲树脂【J】化工科技市场，2 0 0 4：(9)：3 8-4 0 的化学成分相互作用而将颡粒圃结。形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，控制油井出砂。5 化学防砂的发展趋势化学防砂一般只适用予短芳段的防砂防砂有效期短，存在老化现象，对油层的渗透率有一定的损害，而且防砂成本相对较高，其应用受到一定的限制，研究廉价实用高效的新型化学防砂剂及其工艺技术成为开发疏松砂岩油藏的必然趋势。主要研究方向和发展趋势有以下几方面1 9 1：(1)研制开发既可在低温又可在高温条件下固化且固结强度较高的各类有机或无机胶结剂；(2)完善和改进防砂用的各类助剂，以满足特殊地层的防砂要求；(3)应该在如何降低防砂的综合成本，延长防砂有效期等方面加强科研力度。随着石油开发进入中后期，出砂油水井将越来越多，油田将把防砂技术作为一项重要的技术来研究，防砂工作者将不断改进和发展各种防砂技术，使之满足新时期不同条件下的防砂要求。(4)开发新的无污染且成本低的高效化学防砂剂。参考文献【l】万仁溥，罗英俊采油技术手册第七分册石油工业出版社，1 9 9 1：1 2 陈大钧，等油气田应用化学石油工业出版社，2 0 0 6：【3】A b d e t A l i mH T w on e wc h e m i c a lc o m p o n e n t sf o rs a n dc o n s o l i d a t i o nt e c h n i q u e s S P E6 8 2 2 5，2 0 01f 4】W i e c h e lJF，F r e n c hCR，H a l lWL S a n dc o n t r o le m p!J y i n gh a l o g e n a t e d，O i ls o l u b l eh y d r o c a r b o n s U S44 9 46 0 5，19 8 5【5】李鹏，赵修太，邱广敏酚醛树脂外固化剂的实验研究及固砂性能评价精细石油化工进展，2 0 0 5；6(2)：1 1 1 4【6】胡玉国，邓大智，等我国化学防砂工艺技术现状和发展趋势精细与专用化学品，2 0 0 2；(2 3)：f 7】黄文民人工井壁防治细粉砂技术研究特种油气藏，2 0 0 3；1 0(6)：6 5-6 6【8】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精细与专用化学品，2 0 0 2；1 3(2 3)：1 4 1 6【9】9 万仁溥等编采油工程手册(精要本)石油工业出版社，2 0 0 3：巾阻，卞oo卜卜嘶。卜；，一一万方数据化学防砂技术的综述化学防砂技术的综述作者：柯耀斌，杨旭，赵建华作者单位：西南石油大学化学化工学院,四川,成都,610500刊名：化学工程与装备英文刊名：FUJIAN CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：2009，(12)被引用次数：0次 参考文献(9条)参考文献(9条)1.万仁溥.罗英俊 采油技术手册第七分册 19912.陈大钧 油气田应用化学 20063.Abdet-Alim H Two new chemical components for sand consolidation techniquesSPE 68225 20014.Wiechel J F.French C R.Hall W L Sand control employing halogenated,Oil soluble hydrocarbons 19855.李鹏.赵修太.邱广敏.贾江鸿 酚醛树脂外固化剂的实验研究及固砂性能评价期刊论文-精细石油化工进展2005(2)6.胡玉国.邓大智.宿辉.孔庆亚 我国化学防砂工艺技术现状和发展趋势期刊论文-精细与专用化学品 2002(23)7.黄文民 人工井壁防治细粉砂技术研究期刊论文-特种油气藏 2003(6)8.胡玉国.邓大智.宿辉.孔庆亚 我国化学防砂工艺技术现状和发展趋势期刊论文-精细与专用化学品 2002(23)9.万仁溥 采油工程手册(精要本)2003 相似文献(10条)相似文献(10条)1.会议论文 秦琴 化学防砂治砂技术在高升油田的应用 2008 高升油田开发的主力油层莲花油层是一套浊积岩储集层。岩性由硬质砂岩和混合砂岩组成，同时储层岩性差，岩石成熟度低，胶结疏松，因此在开发中极易出砂。由于多轮次吞吐过程中的激动以及吞吐初期大量放喷，使得吞吐回采过程中油井极易出砂。油井出砂，造成油井产量大减，作业成本激增，经济损失严重。为了解决油井出砂保证正常生产，为此我们开展了化学防砂治砂技术的研究和应用。我们实施的化学防砂治砂措施不仅解决了油井出砂问题，又使油井恢复产能，并取得了显著的经济效益和社会效益。2.会议论文 徐立清.曾从荣.乔文彪.张义萍.杨玉秋 化学防砂技术在锦州油田的开发与应用 2006 本文阐述了锦州油田出砂状况及相继开发和应用的各种化学防砂技术,分析其应用效果和存在的问题,有针对性地选择合适的化学防砂措施,以适应油田中后期发展的需要.3.期刊论文 张鸿文.田淑芳.滕立勇.王玉玲 曙光油田杜255断块稠油油藏出砂机理及防砂效果分析-特种油气藏2001,8(z1)通过对杜255断块油藏储层物性、原油性质、开发方式等进行研究.分析了该块杜家台油层出砂机理及历年治砂效果.该块出砂主要与储层性质、流体性质及开发方式有关,化学防砂比较适用于该块的出砂治理.4.期刊论文 薛锋.佘跃惠.张文斌.XUE Feng.SHE Yue-hui.ZHANG Wen-bin 新型改性呋喃树脂固砂剂配套防砂工艺应用研究-江汉石油学院学报2001,23(2)针对青海油田中浅层细粉砂岩油藏开采过程中严重出砂的问题,提出了应用新型改性呋喃树脂固砂剂的3种配套防砂工艺:直接固砂工艺、压裂固砂工艺和多级闭合酸酸化固砂工艺。固砂效果表明,该固砂剂及配套防砂工艺非常适合青海油田中浅层细粉砂岩气井防砂,解决了该油田长期以来未攻克的气井防砂难题,取得了较大的经济效益。5.学位论文 夏颖 有机-无机复合防砂固砂剂的研制及其应用 2007 本文针对胜利油田油层出砂、出水等问题,结合实际开采工艺的特点,从高温化学防砂原理入手开发出新型有机.无机复合防砂固砂剂,并对其进行应用性能研究.论文采用树脂预包砂法,采用两种树脂复配反应作为主要交联组分,并添加无机物改善有机树脂的性能,将有机、无机物质有效结合,从而制备出同时具有良好的抗压强度、抗折强度及渗透率的有机.无机复合防砂固砂剂.并且紧密结合实际工艺,充分考虑到油井采油中定期分阶段注入高温高压水蒸气工艺条件,可用以提供固砂剂成型固化的条件,在实验室研制过程中采用与传统成型工艺不同的分步成型法,分别结合低温固化及高温成型过程制备固砂剂.在低温下两种有机树脂发生反应,为固砂剂提供初始的机械强度;高温下,有机树脂与无机物、石英砂表面键合,形成表面多孔的网络结构,从而保证了固砂剂同时具有较高的机械强度、渗透性能及良好的耐水性、耐介质腐蚀性及耐高温性.在筛选大量配方的基础上,确定的优化配方为:酸性酚醛:硼酚醛:KH-550:六次甲基四胺:碳酸钙/钠基蒙脱土:石英砂为4:1:0.1:0.1:1:35(质量比),优化成型工艺条件为,140下固化2小时后再在240下固化3小时.在此优化配方及工艺条件下,碳酸钙复合防砂固砂剂及钠基蒙脱土复合防砂固砂剂的抗压强度分别11.39 MPa和16.23 MPa,抗折强度为6.52MPa和4.56MPa,气相渗透率分别为114.68m和125.91m,水相渗透率分别为1.87 mand1.98 m.各项指标能满足油田生产需要.论文研制的有机.无机复合防砂固砂剂紧贴实际工艺,有效利用开采能源,具有工艺简单、应用效果好、生产成本较低等特点.6.期刊论文 徐立清.XU Li-Qing 锦州油田化学防砂技术综述-油田化学2006,23(1)简介了锦州油田投入开发15年来不同时期主要用于热采稠油井的化学防砂技术原理和使用效果:以长效黏土稳定剂为主的稀油油藏固砂剂FSH-901(19921995,施工136井次,有效率78.7%);无机钙/有机硅高温固砂剂BG-1(19921995,79井次,79.7%);Ca(OH)2/CaCO3/有机硅单体高温三氧固砂剂(19961997,98井次,82.7%);高温泡沫树脂固防砂剂(1997,4井次,50.0%);改性呋喃树脂防砂剂(19972005,99井次,94.9%);氟硼酸综合防砂剂(19982002,130井次,81.5%);有机硅固砂剂YL971(19982002,89井次,85.4%);高强度有机硅固砂剂LH-1(2005,11井次,100.0%).报道了防砂施工中出现的问题:出砂套变井逐年增多;多层合采长井段井化学防砂难度大;出砂粒径逐年变细,表明油层骨架受到破坏.提出了化学防砂技术发展方向:研发常温固化的耐高温固砂剂;完善分层防砂工艺.参2.7.会议论文 徐浩 曙光油田杜210块油井吞吐后期防砂方式探索 2005 针对杜210块油井蒸汽吞吐开发后期出砂问题展开讨论,指出高强度注汽、碱性蒸汽对地层的溶蚀作用、采出程度大使砂粒间的应力平衡破坏等是造成油井后期出砂的主要原因.为了达到防砂治砂的目的,对单井进行了实验,认为化学防砂和高温固砂适用于治理油井蒸汽吞吐阶段后期出砂问题,并进行推广应用,由此达到提高稠油最终采收率的目的.8.期刊论文 孙洪礼.SUN Hong-li 疏松出砂油藏防砂分注一体化工艺及其应用-内蒙古石油化工2008,34(1)在疏松出砂油藏的分层注水中,化学防砂有效期短,传统的机械防砂无法实现分注要求,针对这一难题,研究设计了防砂分注一体化工艺,达到了既防砂又分注的目的,解决了传统的分注和防砂结合难的问题,克服了化学防砂有效期短的缺陷.通过在胜利纯梁采油厂高青油田、正理庄油田的应用,证实了防砂分注一体化工艺的可靠性和优越性,为疏松出砂油藏的分层注水提供了有力的技术保证.9.学位论文 吴同春 油井化学固砂工艺研究 2009 本文综述了20世纪四十年代至今国内外油气井防砂工艺的发展历程及现状，系统的分析了地层出砂的机理，着重介绍了化学防砂方法、工艺、适用条件以及各种工艺的优缺点，阐述了化学防砂今后的发展方向。目前，许多疏松砂岩油田进入高含水期开采，油层温度普遍降低。如何解决在低温、含水条件下地层砂的固结，从根本上防止地层出砂问题就显得非常重要。本课题针对低温油井的出砂问题，选择热固性酚醛树脂、环氧树脂和有机硅偶联剂作为复合固砂剂的基本原料。首先通过工艺改进合成高活性的热固性树脂作为固砂剂的基本成分。其次通过正交试验确定了石英砂、酚醛树脂、环氧树脂、有机硅偶联剂对固砂体系的影响因素的大小。影响程度从大到小依次是石英砂有机硅偶联剂环氧树脂酚醛树脂。其次通过单因素试验，优化各种原料的用量比例。优化后的配方为：复合树脂/石英砂1:5，偶联剂用量为复合树脂用量的2，酚醛树脂/环氧树脂=51。在基本配方优化的基础上考察了外固化剂和扩孔液的影响。外固化剂对固结强度影响不大，但可以用来调节固化时间。扩孔液可以改善岩心的渗透率，一般的使用量为复合树脂体系的78倍。模拟施工工艺，考察了复合树脂固砂剂的使用条件，包括固化温度，固化时间及耐介质性能。实验表明本树脂对于50以上油井防砂体系较为合适。在50的固化温度下，96h岩心基本固化。提高固化温度和固化时间都有利于树脂之间交联反应的进行，但对渗透率地影响不大。综上述，本树脂固砂剂50左右的关井侯凝四天合适。通过和其他低温固砂剂的对比实验表明，该树脂体系具有良好固砂性能。10.期刊论文 张萍 疏松砂岩稠油油藏化学防砂剂研究及其应用-胜利油田职工大学学报2006,20(4)油井出砂是砂岩油藏开采过程中所遇到的主要问题之一,对已进入开发中后期的油田而言,如 何解决出砂问题显得更为重要.胜利油区对于近年来油井普遍出现的粘土砂,通常粒径小于0.1mm的砂粒,一直没有较好的防砂方法.本文主要介绍了硅酸固化高分子防砂剂(SA-2)的防砂机理和现场应用情况,并且对其进行了适应性分析,说明新型防砂剂能够有效地防住粘土砂,并且有明显的降水和增油效果.本文链接：http:/