CN102226388B - 一种用水稀释携带酚醛树脂的防砂施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用水稀释携带酚醛树脂的防砂施工工艺。该防砂施工工艺包括以下步骤：将酚醛树脂防砂剂与悬浮剂相混合得到预混合物，然后与水混合得到酚醛树脂悬浮液，所述悬浮剂为轻质碳酸钙、甘油、柴油和/或煤油；将酚醛树脂悬浮液注入地层，进行防砂施工作业。本发明提供的防砂施工工艺是一种简单、安全的酚醛树脂防砂施工工艺，采用该施工工艺增加了酚醛树脂防砂剂对地层的固化处理半径，降低了防砂成本，能够消除直接使用酚醛树脂进行防砂施工容易带来堵塞地层的风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油开采中所采用的防砂施工工艺，尤其涉及一种用水稀释携带酚醛树脂的防砂施工工艺。
背景技术
防砂施工可以缓解疏松砂岩油藏出砂给油田生产带来的压力。国内外采用的防砂技术可分为机械防砂和化学防砂。机械防砂虽然有效期长，但没有从根本上解决地层出砂的问题，机械防砂对细粉砂防治能力相对较弱，而且套变井无法采用机械防砂。化学防砂大有作为的应用领域包括：细粉砂防治、套变井防砂、配合机械防砂或单独进行。对未出砂井进行先期防砂或对已经出砂井进行后期防砂，可以稳定地层结构，达到标本兼治的目的。国内外应用效果较好的化学防砂剂是有机树脂类(酚醛树脂、改性呋喃树脂、尿醛树脂等)防砂剂，其中酚醛树脂是一种潜力较大、效果较好的化学防砂剂。
由于酚醛树脂的粘度较大，且水溶性很差，国内外油田使用酚醛树脂防砂时，采用的施工方法主要有以下几种：
(1)用甲醇、乙醇、乙酸乙酯等有机溶剂稀释酚醛树脂，然后注入地层进行防砂施工：美国专利US 4018285公开了用甲醇、乙醇、异丙醇、酮、乙二醇醚等有机溶剂稀释热固性酚醛树脂(浓度大约10-20％)处理近井地带，在地层砂粒表面形成树脂薄膜，固化形成不熔树脂，控制细砂的迁移的技术方案；US 7114570公开了用缩水甘油丁醚、丁醇等有机溶剂稀释酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂等可固化的树脂，处理近井地带，在地层砂粒表面形成树脂薄膜，稳定疏松地层的技术方案；US5522460公开了用正丁醇、乙酸、乙酸乙酯等有机溶剂稀释呋喃树脂(浓度大约30-90％)进行防砂施工的技术方案；CN1168407A公开了用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂稀释酚醛树脂，用于蒸汽吞吐油井防砂的技术方案；CN1110750A公开了用乙醇稀释酚醛树脂，用于蒸汽吞吐油井防砂的技术方案。但是，这些方法所采用的有机溶剂的价格较高，导致防砂成本大幅度增加，而且，对地层渗透率的伤害较大，特别是存在堵塞地层的风险。
(2)将可聚合单体注入地层，地下合成树脂进行防砂施工：张国荣和严锦根等在“FSJ-III酚醛树脂胶黏剂的地下合成”(《中国胶黏剂》，2001，Vol.10，No.3，24-26页)介绍了酚醛树脂的地下合成及其防砂效果，但防砂投入成本较高。US 4842072和US4903770公开的技术方案采用甲醇、乙酸丁酯等有机溶剂稀释可聚合单体糠醇，注入近井地带，然后注入固化剂(硫酸、盐酸)，固结松散的砂粒，达到固砂稳定地层结构的目的，但是，由于地层温度等环境条件的限制以及反应物难以充分接触反应，导致地下生成的酚醛树脂或呋喃树脂难以具有良好的固结性能。
(3)将酚醛树脂涂覆在砂粒表面，在近井地带形成具有一定强度、渗透率的人工井壁，实现防砂目的：US 7153575和US 4413931公开了将酚醛树脂涂覆在砂粒表面，制成涂覆砂的技术方案，中国专利CN1046988C公开了将酚醛树脂涂覆在焦炭颗粒表面以实现防砂目的的技术方案。但是，采用这种防砂工艺需要特种作业车，而施工费用较高，造成成本大量增加。
上述三种酚醛树脂防砂剂的施工工艺都存在不同程度的缺点，限制了其推广应用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新的酚醛树脂防砂施工工艺，其是以水稀释携带酚醛树脂以进行防砂施工的工艺，具有固砂处理半径大，施工成本低等优点。
为达到上述目的，本发明首先提供了一种用水稀释携带酚醛树脂的防砂施工工艺，其包括以下步骤：
将酚醛树脂防砂剂与悬浮剂相混合得到预混合物，然后与水混合得到酚醛树脂悬浮液；
将酚醛树脂悬浮液注入地层，进行防砂施工作业。
酚醛树脂的水溶性差且粘度大，很难以颗粒的形式分散在水中，在树脂中添加适量不溶于水、容易以细小颗粒的形式分散在水中的悬浮剂，悬浮剂会以细小颗粒的形式分散在水中，形成悬浮吸附中心，将酚醛树脂吸附在其周围，形成酚醛树脂颗粒，悬浮分散在水中。其中，所采用的水可以是普通的自来水，也可以是油田水(例如油田污水)。油田污水的温度较高(一般50℃左右)，有利于酚醛树脂的固化，而且采用油田污水能够做到废物回收利用，降低油田的污水处理成本，具有较好的经济效益。
将酚醛树脂悬浮液注入地层的步骤可以根据本领域的常规做法进行，例如将施工管下至油层上部，然后进行泵送。
在本发明提供的防砂施工工艺中，优选地，所采用的酚醛树脂防砂剂为热固性酚醛树脂等。
在本发明提供的防砂施工工艺中，优选地，悬浮剂的添加量可以控制为占酚醛树脂防砂剂质量的3-10％。
在本发明提供的防砂施工工艺中，优选地，所采用的悬浮剂为轻质碳酸钙、甘油、柴油和/或煤油等；更优选地，所采用的悬浮剂为800-1500目的轻质碳酸钙。
在本发明提供的上述防砂施工工艺中，优选地，混合物中还可以添加有溶剂和/或分散剂。酚醛树脂颗粒的悬浮体系不稳定，容易相互聚集在一起，形成较大的团块。在酚醛树脂中添加适量的分散剂，能够增加悬浮体系的相对稳定性，形成水包酚醛树脂颗粒分散体系，将酚醛树脂颗粒相对稳定地分散在水中。同时，由于酚醛树脂的浓度较大，给防砂施工带来困难，因此，添加适量的溶剂可以有效降低防砂体系的粘度，便于进行防砂施工作业。
在施工过程中，溶剂可以在添加悬浮剂之前与酚醛树脂混合，而分散剂可以在添加悬浮剂之后与酚醛树脂混合，优选地，本发明提供的上述防砂施工工艺还包括以下步骤：将酚醛树脂防砂剂与溶剂混合，搅拌1小时，加入悬浮剂，搅拌0.5小时，加入分散剂，搅拌0.5小时，得到预混合物，然后与水混合得到酚醛树脂悬浮液；通过施工管将酚醛树脂悬浮液按照10-30m3/h的排量注入地层，进行防砂施工作业。
在本发明提供的防砂施工工艺中，优选地，分散剂的添加量可以控制为占酚醛树脂防砂剂质量的0.5-2％。
在本发明提供的防砂施工工艺中，优选地，所采用的分散剂为非离子表面活性剂和/或阴离子表面活性剂等；更优选地，上述非离子表面活性剂可以包括OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)、OP-15(烷基酚与环氧乙烯醚)和AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)等中的一种或几种，上述阴离子表面活性剂可以为十二烷基苯磺酸钠等。
在本发明提供的防砂施工工艺中，优选地，溶剂的添加量可以控制占酚醛树脂防砂剂质量的60-80％。
在本发明提供的防砂施工工艺中，优选地，所采用的溶剂为甲醇或乙醇等。
在本发明提供的防砂施工工艺中，优选地，酚醛树脂悬浮液的质量浓度可以控制为5-30％，即酚醛树脂占悬浮液的质量百分比。
为了避免发生防砂剂将施工管和套管固结在一起的事故，优选地，本发明提供的防砂施工工艺还包括在完成防砂施工作业后，注入水将进入施工管和套管之间的环空的酚醛树脂防砂剂替出地层的步骤。具体做法可以根据本领域的常规做法进行。
本发明提供的防砂施工工艺在动态条件下(施工过程中)，酚醛树脂悬浮分散在水中，不聚集沉淀；在静态条件下(注入地层后，关井固化)，酚醛树脂又能从水中析出，吸附在砂粒表面，实现固砂目的，所以上述工艺是比较理想的酚醛树脂防砂施工工艺。
本发明所提供的防砂施工工艺具有以下优点：1、施工简单、安全；2、消除了直接使用酚醛树脂带来的堵塞地层的风险，对地层渗透率伤害小；3、增加对地层的固化处理半径，降低防砂成本。
总之，本发明提供的用水稀释携带酚醛树脂的防砂施工工艺是一种简单、安全的酚醛树脂防砂施工工艺，增加了酚醛树脂防砂剂对地层的固化处理半径，相应降低了防砂成本，能够消除直接使用酚醛树脂进行防砂施工容易带来的堵塞地层的风险。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种用水稀释携带酚醛树脂的防砂施工工艺，其包括以下步骤：
(1)含悬浮剂、分散剂的防砂剂的制备：在带有搅拌装置的1立方反应釜中，加入400公斤热固性酚醛树脂和267公斤甲醇，搅拌均匀(大约1小时)，制成浓度60wt％的热固性酚醛树脂甲醇溶液，然后加入32公斤轻质碳酸钙，搅拌均匀(大约0.5小时)，最后加入30公斤浓度20wt％的AEO-9水溶液，搅拌均匀(大约0.5小时)，得到含有悬浮剂、分散剂的防砂剂(预混合物)，储存、备用；
(2)用罐车准备足够的水(油田联合站外输水，水的含油量小于500mg/L)，将水与含有悬浮剂、分散剂的防砂剂同步倒入容积为1-3m3的容器中(根据防砂施工设计的防砂剂的浓度，控制水及防砂剂的倒入速度，确保配制的酚醛树脂悬浮液的浓度达到设计浓度10％)，同时用水泥车(400型或700型)将酚醛树脂防砂剂悬浮液注入地层进行防砂施工作业，排量控制为15m3/h；
(3)完成防砂施工作业后，从施工管反挤适量的水(根据施工管和套管环形空间的体积而定)，将进入环形空间的酚醛树脂替出，避免发生防砂剂将施工管和套管固结在一起的事故。
实施例2
本实施例提供了一种用水稀释携带酚醛树脂的防砂施工工艺，其包括以下步骤：
(1)含悬浮剂、分散剂的防砂剂的制备：在带有搅拌装置的1立方反应釜中，加入400公斤热固性酚醛树脂和327公斤甲醇，搅拌均匀(大约1小时)，制成浓度55wt％的热固性酚醛树脂甲醇溶液，然后加入24公斤煤油，搅拌均匀(大约0.5小时)，最后加入24公斤十二烷基苯磺酸钠(工业品浓度25wt％)，搅拌均匀(大约0.5小时)，得到含有悬浮剂、分散剂的防砂剂(预混合物)，储存、备用；
(2)用罐车准备足够的水(油田联合站外输水，水的含油量小于500mg/L)，将水与含有悬浮剂、分散剂的防砂剂同步倒入容积为1-3m3的容器中(根据防砂施工设计的防砂剂的浓度，控制水及防砂剂的倒入速度，确保配制的酚醛树脂悬浮液的浓度达到设计浓度15％，同时用水泥车(400型或700型)将酚醛树脂防砂剂悬浮液注入地层进行防砂施工作业，排量控制为15m3/h；
(3)完成防砂施工作业后，从施工管反挤适量的水(根据施工管和套管环形空间的体积而定)，将进入环形空间的酚醛树脂替出，避免发生防砂剂将施工管和套管固结在一起的事故。
实验例
对于油层厚度为30m，孔隙度为33％的油井进行防砂施工，设计防砂处理半径1.5m，处理液用量Q(m3)可根据公式
计算，其中，R为处理半径(m)；H为油层厚度(m)；
为油层孔隙度％，Q＝70m3，酚醛树脂防砂剂的设计体积浓度(wt/v)按10％计算，需要酚醛树脂7吨。
(1)用甲醇稀释酚醛树脂：需要甲醇63m3，甲醇密度(20℃)为0.7915t/m3，折算质量49.86t，甲醇每吨2500元计算，63m3(49.9t)甲醇的费用为124650元；
(2)用水稀释携带酚醛树脂：采用实例1提供的施工工艺，需要甲醇10.49t，甲醇费用26225元；轻质碳酸钙费用560元(用量0.56t，每吨按1000元计算)；AOE-9费用(用量0.1t每吨按20000元人民币计算)2000元，费用合计28785元。
用水稀释携带酚醛树脂与用甲醇稀释相比，节约95865元。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用水稀释携带酚醛树脂的防砂施工工艺，其包括以下步骤：
将酚醛树脂防砂剂与溶剂混合，搅拌1小时，加入悬浮剂，搅拌0.5小时，加入分散剂，搅拌0.5小时，得到预混合物，然后与水混合得到酚醛树脂悬浮液，所述悬浮剂为轻质碳酸钙、甘油、柴油和/或煤油；所述预混合物中还添加有溶剂和/或分散剂；所述悬浮剂的添加量占所述酚醛树脂防砂剂质量的3-10%，所述溶剂为甲醇或乙醇，其添加量占所述酚醛树脂防砂剂质量的60-80%，所述分散剂为非离子表面活性剂和/或阴离子表面活性剂，其添加量占所述酚醛树脂防砂剂质量的0.5-2%，所述酚醛树脂悬浮液的质量浓度为5-30%；
通过施工管将酚醛树脂悬浮液按照10-30m3/h的排量注入地层，进行防砂施工作业。
2.根据权利要求1所述的防砂施工工艺，其中，所述酚醛树脂防砂剂为热固性酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述的防砂施工工艺，其中，所述悬浮剂为800-1500目的轻质碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的防砂施工工艺，其中，所述非离子表面活性剂包括OP-10、OP-15和AEO-9中的一种或几种，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
5.根据权利要求1所述的防砂施工工艺，其中，该防砂施工工艺还包括：在完成防砂施工作业后，注入水将进入施工管和套管之间的环空的酚醛树脂防砂剂替出的步骤。
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