改性复合树脂防砂技术研究与应用

【摘 要】胶结疏松的稠油砂岩油藏热采，因蒸汽温度高，注汽强度大，油稠携砂能力强，对地层破坏大，造成油井出砂。随着油田开发深入，复杂井型增多，防砂难度增大。通过开展改性复合树脂防砂机理及固砂性能研究，得出具有耐高温、固结强度高、渗透率影响小、挡砂能力强的特点，现场应用24井次，取得了较好的防砂效果。

【关键词】金马油田；稠油热采；改性复合树脂；固砂性能试验；现场应用

引言

金马油田洼38块和海26块为稠油热区块，受储层砂岩胶结疏松和油稠影响，开采过程中油井普遍出砂，2009年统计两个区块有油井540口，出砂井378口，出砂井数占总井数的70%。随着油田开发的深入，侧钻井、套变井等复杂井型增多，常规的砾石充填防砂和筛管防砂技术不能有效防治复杂结构井的出砂。针对上述问题，2010年开展了改性复合树脂防砂技术研究与应用，成功研制了新型高温复合树脂防砂技术，耐温达到350℃，岩心抗压强度达到5～6MPa，渗透率达到原始渗透率的75～80%，有效解决了复杂结构井防砂的技术难题，满足了油田开发生产需要。

1 改性复合树脂防砂机理

1.1 耐高温机理

改性复合树脂防砂剂主要成份是酚醛树脂和有机硅树脂，添加了耐热助剂和互溶稀释剂等，它与酚醛树脂、有机硅树脂具有部分相似的分子结构，产生物理亲和及缠绕作用，生成耐高温达400℃的大基团，在高温蒸汽的作用下，首先由线型树脂聚合成体型树脂，随着温度的升高树脂不断趋于碳化，转变为耐高温的焦碳及沥青焦，达到耐高温的目的。

1.2 防砂机理

复合树脂与地层砂具有很强的吸附作用，当树脂液挤入地层后迅速吸附到砂粒表面，在砂粒之间形成胶结点，当树脂高温固结后，将疏散的地层砂固结成坚固的人工井壁，阻挡地层砂进入井筒，达到防砂的目的（图1）。

2 固砂性能试验

2.1 室内固砂强度及固砂后渗透率试验

将地层砂装入玻璃管中，按顺序先后通入地层清洗剂（10倍地层砂体积），复合树脂防砂剂（2倍地层砂体积），清水（5倍地层砂体积）。将3支平行样放入高温高压釜中，升温至350℃，恒温72 h，取出后测试渗透率和岩芯抗压强度，分别得到表1和表2。通过试验得出，改性复合树脂固结体抗压强度5～6 MPa，固砂后渗透率达到原始渗透率的75～80%。

2.2 室内耐温性能试验

改性复合树脂固化后的耐温性能好坏直接影响稠油热采井防砂有效期的长短，用高温反应釜试验，每次升温至350℃，恒温7d，通过室内岩芯多轮注汽试验结果得出表3，复合树脂固结体经过2轮注汽后，其固结强度不再降低，保持稳定，具有较强的耐温性能。

2.3 室内固结岩芯挡砂性能试验

挡砂性能是所有防砂技术中的一个重要指标，关系到油井防砂技术适用范围，直接影响油井的防砂效果。根据相关文献，机械筛管防砂最小挡砂粒径为0.1mm，化学防砂最小挡砂料径为0.07mm。通过试验，改性复合树脂固结岩芯的最小挡砂粒径为0.053mm（表4）。

2.4 岩芯井下试验

通过井下真实环境试验，检验树脂的耐温性能及岩芯的抗压强度。采用1m长φ89mm油管短接，在两端内壁各焊接一个长100mm、内径为φ26mm的岩芯筒，将岩芯放于筒内固定，岩芯筒上下通透。2009年12月29日将油管短接连在注蒸汽管柱下端，下入到洼38-29-39井内。试验结果表明，洼38-29-39井锅炉出口压力13MPa，蒸汽温度334℃，流量13t/h，累计注汽量1500t，注汽结束后取出岩芯，测得抗压强度5.1MPa。

3 现场应用效果

改性复合树指防砂技术于2010年进入现场试验，在常规油井、筛管防砂失效井、套变井和侧钻井等复杂结构井中应用，目前已累计应用24井次，防砂有效率88.9%，累计增产原油10092t，措施井井口注汽温度均达到350℃，注汽速度9～18t/h，防砂有效期均在2周期注汽生产以上，取得了较好的防砂效果。

4 结论

⑴ 改性复合树脂防砂剂具有无固相、耐高温、抗酸碱的优良特性，适用于稠油注汽油井中应用，具有较好的应用前景。

⑵ 该技术是一项简单、低成本的防砂技术，填补了割缝筛管水平井防砂技术的空白，解决了防砂筛管失效后打捞成本高、风险大的生产难题，简化了作业工序和作业风险，为复杂结构井防砂提供了技术支持。

参考文献：

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[4] Robert S.Schechter著，刘德铸，等译.油井增产技术[M].北京：石油工业出版社，2003.

作者简介：

张新委（1968—），男，2003年毕业于大庆石油学院石油工程专业，获硕士学位，工程师，从事科技管理工作。