樹(shù)脂砂防砂技術(shù)在小井眼地層防砂中的實(shí)驗(yàn)研究

鄭學(xué)明，邵劍波

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第十二采油廠，甘肅慶陽(yáng) 745400；2.中國(guó)石油塔里木油田分公司庫(kù)車油氣開(kāi)發(fā)部，新疆庫(kù)爾勒 841000）

樹(shù)脂砂防砂技術(shù)在小井眼地層防砂中的實(shí)驗(yàn)研究

鄭學(xué)明1，邵劍波2

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第十二采油廠，甘肅慶陽(yáng) 745400；2.中國(guó)石油塔里木油田分公司庫(kù)車油氣開(kāi)發(fā)部，新疆庫(kù)爾勒 841000）

針對(duì)小井眼防砂的難點(diǎn)，開(kāi)展了新型樹(shù)脂砂防砂技術(shù)研究，解決了小井眼鉆塞難的問(wèn)題，取得了良好的效果。

樹(shù)脂砂；小井眼；防砂技術(shù)；深部地層

目前的防砂技術(shù)主要針對(duì)于5″1/2井眼或5″井眼，而對(duì)于4″甚至小于4″的井眼，防砂技術(shù)研究較少，已有的技術(shù)也不成熟，如化學(xué)固砂技術(shù)對(duì)地層的傷害大。近年來(lái)，樹(shù)脂砂防砂技術(shù)發(fā)展迅速，這不但可有效地防治一般地層出砂，對(duì)于小井眼防砂也效果顯著。

1 防砂原理

地層深部防砂技術(shù)是利用攜砂液攜帶樹(shù)脂砂通過(guò)高壓泵車組，將樹(shù)脂砂填充到地層虧空部位和高壓泵車組壓開(kāi)的裂縫中，樹(shù)脂砂在地層溫度和固化劑作用下發(fā)生固化膠結(jié)，具有一定的強(qiáng)度和滲透能力，在地層深部形成高滲透過(guò)濾帶，阻止地層砂流入井筒，達(dá)到防砂目的。其突出特點(diǎn)是改變了油層滲流方式，使井筒附近的徑向流變?yōu)榫€型流，不但可以有效地防治一般地層出砂，對(duì)于難于防治的細(xì)粉砂也有顯著的效果。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 材料的選擇

樹(shù)脂砂的組成材料可分為兩大部分，一部分是支撐劑材料，一部分是樹(shù)脂及助劑材料。

（1）選用0.45～0.9mm的石英砂，它成本低廉，是一種被廣泛使用的壓裂支撐劑。這種石英砂表面沒(méi)有脫皮，利于樹(shù)脂的包覆，所制得的樹(shù)脂砂固化強(qiáng)度高。

（2）選用熱固性酚醛樹(shù)脂和雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂約占28%，酚醛樹(shù)脂約占66%，其他成分為稀釋劑和偶聯(lián)劑，約占6%。

2.2 石英砂與樹(shù)脂的包覆方式選擇

石英砂與樹(shù)脂的包覆方式可分為冷包覆和熱包覆兩種，冷包覆加工比較簡(jiǎn)單，包覆質(zhì)量差。熱包覆加工比較復(fù)雜，包覆質(zhì)量好，表現(xiàn)為包覆率高，粉塵含量低，球度和圓度好，樹(shù)脂砂的抗壓強(qiáng)度和滲透率較高。通過(guò)對(duì)比在原材料配比一致的情況下，不同的包覆方式測(cè)得的樹(shù)脂砂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，熱包覆的最終抗壓強(qiáng)度、滲透率等各項(xiàng)指標(biāo)都明顯好于冷包覆。

2.3 樹(shù)脂含量與巖心抗壓強(qiáng)度及滲透率的關(guān)系

由于地層的高壓特性，需要選用樹(shù)脂砂固結(jié)，同時(shí)巖心的滲透率也將影響到防砂效果，巖心滲透率過(guò)低會(huì)造成油井產(chǎn)量下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樹(shù)脂含量越高，巖心的抗壓強(qiáng)度越大，但過(guò)高的強(qiáng)度會(huì)使巖心的滲透率大大降低，甚至失去過(guò)濾能力。

2.4 固化速度的控制

樹(shù)脂砂的初期固化主要表現(xiàn)為酚醛樹(shù)脂的固化（溫度較低時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂固化較慢），酚醛樹(shù)脂的固化速度主要與固化溫度和外加固化劑（HCl）濃度有關(guān)。通過(guò)測(cè)定不同溫度下樹(shù)脂砂固化時(shí)間數(shù)據(jù)，可以看到固化溫度越高，樹(shù)脂砂固化時(shí)間越短，反之越長(zhǎng)。盡管溫度可以改變樹(shù)脂砂的固化時(shí)間，但在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中很難改變井底溫度，使之達(dá)到固化要求。固化劑（HCl）對(duì)酚醛樹(shù)脂固化反應(yīng)有催化作用，鹽酸濃度高，固化速度快，反之則慢。因此選擇合適的鹽酸濃度，可以控制固化反應(yīng)時(shí)間。

2.5 固化時(shí)間對(duì)抗壓強(qiáng)度、滲透率的影響

巖心的抗壓強(qiáng)度和滲透率是油井防砂的最重要參數(shù)，為了研究它們與固化時(shí)間的關(guān)系，通過(guò)在40℃水浴中，分別放置多個(gè)樣品，按不同時(shí)間取出測(cè)定巖心的抗壓強(qiáng)度和滲透率。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，所制得的樹(shù)脂砂，初期固化強(qiáng)度（12h）在1.5MPa以下，12～60h強(qiáng)度緩慢上升，約60h后強(qiáng)度達(dá)到5.8MPa以上，而固化時(shí)間對(duì)滲透率基本沒(méi)有影響。

2.6 新型樹(shù)脂砂

通過(guò)上述的相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)樹(shù)脂砂有了比較全面的認(rèn)識(shí)，考慮到抗壓強(qiáng)度和滲透性等參數(shù)，最終確定了樹(shù)脂砂配方，其中包括樹(shù)脂用量、助劑含量、包覆溫度、固化劑濃度等。初期抗壓強(qiáng)度是在樹(shù)脂砂巖心溫度為40℃下測(cè)定的。新型樹(shù)脂砂對(duì)溫度的敏感性比較強(qiáng)，在樹(shù)脂砂沒(méi)有完全膠結(jié)固化前，它的巖心抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的變化發(fā)生改變。利用油田熱污水沖砂時(shí)，溫度在60℃左右就可以促進(jìn)樹(shù)脂砂塞軟化，達(dá)到降低抗壓強(qiáng)度、利于沖砂的目的。

3 小井眼沖砂工具的設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的小井眼沖砂工具設(shè)計(jì)如下（圖1），液體出口管道內(nèi)徑為d1，流速為v1，液體密度為ρ，管道截面積為S，流量為Q。假設(shè)液體流出管道后直接沖擊樹(shù)脂砂面，液體沿管道方向的速度降為零，即v2=0。

圖1 沖砂工具設(shè)計(jì)圖

[1] 趙洪忠.遼河油區(qū)細(xì)粉砂防砂工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].特種油氣藏，2007，14（4）：85-87.

E x p e r i me n t a l S t u d y o n S a n d C o n t r o l T e c h n o l o g y o f R e s i n S a n d i n S a n d s t o n e F o r ma t i o n

Zheng Xue-ming，Shao Jian-bo

Aiming at the diff i culty of sand control in small borehole，a new sand control technology of resin sand was carried out，which solved the problem of drilling and drilling in small well hole and achieved good effect.

resin sand；small borehole；sand control technology；deep stratum

TE358.1；

B

1003-6490（2017）08-0079-01

2017-05-31

鄭學(xué)明（1984—），男，山東棲霞人，助理工程師，主要從事采油工藝、井下作業(yè)工作。