CN104650840A - 一种高强高渗化学防砂剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高强高渗化学防砂剂及其制备方法和应用。本发明高强高渗化学防砂剂由一定比例的支撑剂、胶结剂、促进剂、固化剂、偶联剂组成,其制备方法为在特定温度下,混合上述原料并搅拌,经过一定的固化时间,达到高固化强度的防砂剂。该防砂剂对酸、水、盐和油有较好的耐受性,在高温、高湿环境中有较高的稳定性,主要应用于化学防砂井提液生产、严重套变井防砂,无法采用机械防砂的井以及油层温度较低的油水井防砂,达到提高油井产液量、延长油井防砂有效期,增加产油量,降低生产成本的目的。

Description

一种高强高渗化学防砂剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及石油开发过程中防砂技术领域,具体涉及一种高强高渗化学防砂剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国疏松砂岩油藏分布广,储量丰富。疏松砂岩油藏由于其地层胶结疏松,生产过程出砂严重,防砂是维持这类油藏正常生产主导工艺。目前主要采用复合防砂,其中化学防砂主要采用涂敷砂防砂,现场应用取得了一定的效果。但存在以下的问题:(1)固化强度较低、渗透性较差。人工井壁强度和渗透性是决定防砂成功与否关键指标。其抗折强度2.5MPa左右(60℃、3天),渗透率30μm2左右(气测),固化强度较低、渗透性较差,造成涂敷砂单独应用防砂成功率较低68.4%,同时也影响了油井的供液能力。(2)固化温度高,低温井防砂效果差。目前疏松砂岩油藏油层温度比较低,只有50多度,目前涂敷砂用树脂的软化点60度,油层温度低时,不反应或反应不充分,强度较低,造成低温油藏防砂效果较差。(3)防砂固化反应慢,占井时间长。目前涂敷砂反应速度慢,候凝时间长(一般是3天),一般施工完就搬另一口井,候凝完再搬回来,一次防砂施工要搬两次家。这样一方面作业占井时间长(平均7天),影响油井开井时率,另一方面增加了作业成本和劳动强度。
因此研究开发一种化学性能稳定、对温度适应性好、高强度、有效期长的高强高渗防砂体系,成为提高防砂成功率,延长防砂有效期,保证油水防砂效果的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于疏松砂岩油藏出砂油井的化学防砂剂及其制备方法和应用,克服原化学防砂所用的涂敷砂固结强度低、固化时间长、固化温度高等问题。
为了达成上述目的,本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现:
该高强高渗化学防砂剂由如下重量份的原料组成:
支撑剂 95~100;
胶结剂3.0~3.5 ;
促进剂为所述胶结剂重量份的0.5%~0.8% ;
固化剂为所述胶结剂重量份的  6%~8% ;
偶联剂为所述胶结剂重量份的4%~6%。
所述支撑剂为石英砂,粒径根据防砂油层粒度中值5-6倍选择不同粒度砾石。
所述胶结剂为环氧改性酚醛树脂。
所述促进剂为纳米二氧化硅。
所述固化剂为酚醛胺固化剂。
所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本发明的目的之二可通过如下技术措施来实现:
制备高强高渗化学防砂剂的方法:先取支撑剂、胶结剂、促进剂、固化剂、偶联剂加入到混砂机中,搅拌混匀,然后加热至55℃~65℃,固化30~34h,密封保存即得产品。
本发明的目的之三可通过如下技术措施来实现:
本发明的高强高渗化学防砂剂现场应用:一是化学防砂井提液生产;二是严重套变井防砂,无法采用机械防砂的井;三是油层温度较低的油水井防砂。
本发明高强高渗化学防砂剂选用石英砂作为支撑剂,粒度根据防砂油层粒度中值5-6倍选择不同粒度砾石;树脂选用环氧改性酚醛树脂,其由两个或两个以上环氧基以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚体,含有独特的环氧基团以及醚键、羟基等活性基团和极性基团,因而具有诸多优异的性能,相比酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等,固结强度更高,耐介质性好、固化温度范围广,达0-180℃;促进剂选用纳米二氧化硅 ;固化剂选用酚醛胺固化剂,其分子结构中含有胺基、羟基、苯环等基团,其具有活性高、可控性好、毒性小,固化物的耐温性能好的特点;偶联剂选用硅烷偶联剂,其既具有和支撑剂(石英砂)反应的基团、又有能与改性环氧树脂反应的基团。
本发明针对原化学防砂所用的涂敷砂固结强度低、固化时间长、固化温度高的问题,提出了在原石英砂作为支撑剂的基础上进行优化配方的技术思路,开发了适合在油井上化学防砂用的高强高渗化学防砂剂及其应用技术。相比现有技术,本发明具有明显的优势和效果:
(1)高强高渗化学防砂剂固化温度的升高强度逐渐提高,其具有固化时间短、固化反应温度低和固化强度高的特点,当固化温度在50℃时,环氧改性酚醛树脂防砂剂24h固结体的抗折强度可达3.1MPa,而原涂敷砂24h只有1.4MPa,72h也只有2.6MPa左右。
(2)从高强高渗化学防砂剂砂试样与原涂敷砂固结体渗透率对比试验看,试样达到63.5um2,原涂敷砂固结体仅有33um2。体系中采用了高强度的改性树脂,树脂用量降低30%以上,固结体渗透性明显较高,有利于化学防砂井提液生产。
(3)高强高渗化学防砂剂固结体在5%NaOH溶液中浸泡后的抗折强度下降幅度很大,说明强碱对人工防砂层有弱化作用,应尽量避免与强碱接触,而在污水和煤油中浸泡后的抗折强度变化不大,说明该固结体对油、水有较好的耐受性。所以,环氧改性酚醛树脂防砂剂适用于油水井防砂。
(4)现场15口化学防砂井的应用效果表明,高强高渗化学防砂剂工艺技术的成功率高,产液量增加效果显著,有效期长,提高了化学防砂井的经济利用率和防砂效果。
(5)现场实施表明,该技术与其它类似的技术比较,投入少,施工工艺简单,高强高渗化学防砂剂配制以及悬浮稳定性好,易于施工,并且减少了作业占井时间,降低了劳动强度。
具体实施方式:
实施例1:
取石英砂95g, 环氧改性酚醛树脂3.0 g,纳米二氧化硅0.015 g,酚醛胺固化剂0.18 g,硅烷偶联剂0.12g,加入到混砂机中,充分搅拌混匀,加热至55℃,固化30h,密封保存,即得高强高渗化学防砂剂。
实施例2:
取石英砂100g, 环氧改性酚醛树脂3.5g,纳米二氧化硅0.028g,酚醛胺固化剂0.28g,硅烷偶联剂0.21g,加入到混砂机中,充分搅拌混匀,加热至65℃,固化34h,密封保存,即得高强高渗化学防砂剂。
实施例3:
取石英砂98g, 环氧改性酚醛树脂3.2g,纳米二氧化硅0.026g,酚醛胺固化剂0.23g,硅烷偶联剂0.16g,加入到混砂机中,充分搅拌混匀,加热至60℃,固化32h,密封保存,即得高强高渗化学防砂剂。
上述实施例所得高强高渗化学防砂剂的现场试验情况评价如下:
高强高渗化学防砂剂防砂工艺自2011年10月开始实施以来,已应用15井次,措施后平均单井日增液21.1吨,平均单井日增油2.8吨,生产周期最长294天,目前仍然有效,已累计增油3930吨。受套管变形影响,无法采取其他防砂工艺的油井,大部分采用了高强高渗化学防砂剂防砂后下泵生产。
(1)改善了油井供液状况
目前涂敷砂防砂强度低、渗透性差,不能满足生产的需要。主要体现在防砂成功率低,只有68.4%,有效期短,且供液能力差,平均液量只有21.3方/天。高强高渗化学防砂剂改善了此类油井的供液状况。
典型井例:GD1-2-6
GD1-2-6井,生产Ng31-33,有效厚度6.7m。上次作业复合管防砂,本次作业检拔复合管,用0.4-0.8mm高强高渗化学防砂剂防砂,目前已正常生产294天,日产液量由作业前的8.4t/d,上升到26.4t/d,而且一直平稳生产,平均日增油量2.5t,累增油734t,改善了油井的供液状况,取得比较好的效果。
(2)改善了套变井防砂效果
在实施高强高渗化学防砂剂防砂工艺的15口油井中,有9口井是套变井,占了60%。
典型井例:GD2-29-17
GD2-29-17井,1973年2月投产,属于中二北馆3单元,生产33-35层,井段为1215.4-1241.9米,有效厚度13.6米,2006.11发现在1210米左右有套变,捞出滤砂管后,实施XL化学防砂,至本次作业前未实施其它防砂措施,中间三次作业,均发现出砂严重,并下冲砂管进行冲砂。该井属于套变治理井, 抽油杆偏磨严重,2011.9.13检泵冲砂防偏磨治理开井,生产1个月后,量油不出,从2011.10.12一直关井。2012年2月,实施检泵、打印、高强高渗化学防砂剂防砂(留塞)措施,70泵换57泵,措施完工后,液量恢复到62.7方,日油13吨,含水79%,取得较好的效果。
    高强高渗化学防砂剂防砂在套变井上的成功应用,为套变井的防砂提供了一个新的技术支撑,随着套变井逐年增多,该项技术具有较好的推广前景。
(3)改善了低温油井防砂效果
 目前的涂敷砂用树脂的软化点为60℃,油层温度低时,涂敷砂不反应或反应不充分,强度较低,造成低温油藏防砂效果较差。
高强高渗化学防砂剂的固结温度可以低至50℃,固结反应24h后,达到较高的强度,是原涂敷砂固结体强度的2.2倍。
典型井例:GD2-32-519
GD2-32-519井,生产馆1+2层,油层温度较低。本次作业用0.4-0.8mm高强高渗化学防砂剂防砂,后下小直径钻头钻塞,井筒留塞人工井壁防砂。目前已正常生产146天,日产液量,由作业前的5.5t/d,上升到18.1t/d,累增油670t,平均日增油量5.8t,改善了低温油井的防砂效果。
(4)缩短了占井时间
普通涂敷砂反应速度慢,候凝时间长(一般是3天),一般施工完就搬另一口井,候凝完再搬回来,一次防砂施工要搬两次家。这样一方面作业占井时间长(平均7天),影响油井开井时率,另一方面增加了作业成本和劳动强度。高强高渗化学防砂剂固化时间只有1天,将作业占井时间缩短至3天,降低了作业成本和劳动强度。

Claims (8)

1.一种高强高渗化学防砂剂,其特征在于由如下重量份的原料组成:
支撑剂 95~100;
胶结剂3.0~3.5;
促进剂为所述胶结剂重量份的0.5%~0.8% ;
固化剂为所述胶结剂重量份的  6%~8% ;
偶联剂为所述胶结剂重量份的4%~6%。
2.如权利要求1所述的一种高强高渗化学防砂剂,其特征在于所述支撑剂为石英砂,粒径根据防砂油层粒度中值5-6倍选择不同粒度砾石。
3.如权利要求1所述的一种高强高渗化学防砂剂,其特征在于所述胶结剂为环氧改性酚醛树脂。
4.如权利要求1所述的一种高强高渗化学防砂剂,其特征在于所述促进剂为纳米二氧化硅。
5.如权利要求1所述的一种高强高渗化学防砂剂,其特征在于所述固化剂为酚醛胺固化剂。
6.如权利要求1所述的一种高强高渗化学防砂剂,其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂。
7.用权利要求1的原料制备高强高渗化学防砂剂的方法,其特征在于先取支撑剂、胶结剂、促进剂、固化剂、偶联剂加入到混砂机中,搅拌混匀,然后加热至55℃~65℃,固化30~34h,密封保存即得产品。
8.权利要求1所述的高强高渗化学防砂剂应用于化学防砂井提液生产、严重套变井防砂及油层温度较低的油水井防砂。
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