高強度深部防砂技術研究與應用

王星棋

【摘??要】遼興油氣開發公司出砂區塊主要集中在曙三區、曙四區、馬19塊、洼52塊、興28等區塊，共有油井296口，氣井70口，目前油井開井68口，氣井開井23口。承擔公司全部氣井產量及20%以上的油井產量。但隨著出砂狀態發生轉變，常規壓裂防砂達不到生產的需求。針對上述問題，立項研究“高強度深部防砂技術”，通過現場實施已取得多項突破，達到了油田先進技術水平，有效穩定并提高了防砂井的防治效果，為曙三區、曙四區、興28塊等區塊油氣井穩產增效提供了有力的技術支撐和保障。

【關鍵詞】防砂思路;樹脂砂;固化原理;包覆原理

一、概況

1.1曙三區

該區塊位于遼河斷陷盆地西部凹陷西斜坡中段杜32斷層上升盤，開發目的層為下第三系沙河街組四段杜家臺油層，油層埋深950-1700m，含油面積19.0km2，地質儲量2244×104t，可采儲量758×104t，最終采收率33.8%，平均油層有效厚度12.7m，是一具有邊底水的構造巖性油藏。

1.2?曙四區

該區塊位于遼河斷陷盆地西部凹陷西斜坡中段，開發目的層為下第三系沙河街組四段杜家臺油層，油層埋深950-1430m，含油面積23.2km2，地質儲量1620×104t，平均有效厚度6.9m。

1.3?馬19塊

該區塊位于遼河斷陷盆地西部凹陷興隆臺斷裂背斜構造帶的南部，東臨冷東斷階帶，西接雙臺子構造帶，北靠馬20斷塊，南部向清水洼陷傾沒。

二、研究內容

由于覆膜砂防砂技術領域廣泛，而防砂的最終目標是最大限度地穩定并提高油井產量、延長防砂井有效期。我們根據其防砂難點擬制定如下技術對策：

2.1防砂存在問題

隨著區塊開發的不斷深入，出砂出泥漿區塊穩產形勢日趨嚴峻，油井層間接替能力下降，油井多輪次措施、重復防砂頻繁，有的油井甚至進行了10輪次以上壓防。目前防砂思路主要以近井地帶熱塑性樹脂砂防砂為主，通過物理交結，固化強度范圍在5.0MPa—7.0MPa，在套管外形成人工井壁擋砂屏障，實現擋砂、防砂，但隨著多輪次防砂的進行，效果逐年變差，技術人員急需結合近些年技術及工藝的改進，進行防砂的優化升級，同時嘗試新的防砂思路，實現更高效的增產穩產。

2.2防砂設計優化改進

2.2.1?優化防砂技術路線

優化設計地層深部防砂工藝技術，地層深部防砂技術以全新的理念將水力壓裂和礫石充填技術的優勢有機結合在一起，利用壓裂車組在高于或接近地層破裂壓力的條件下，將石英砂填入地層深部并壓實，然后在末端填入一定量的樹脂覆膜砂，在地層溫度下，樹脂砂表面的樹脂固化，在井筒周圍形成擋砂層，而石英砂在地層內形成高滲帶。具有緩解出砂和增產的雙重作用。

2.2防砂用樹脂砂的優選

成樹脂砂的材料主要有兩部分：一部分是支撐劑（如石英砂、陶粒、桃殼粒料等），另一部分為樹脂（包括酚醛樹脂、尿醛樹脂、環氧樹脂、糠醛樹脂等）。樹脂砂的特性是由包覆它表面的樹脂決定的，因此其膠結固化原理也就是樹脂等材料的固化原理。

以熱固性酚醛樹脂為例，熱固性酚醛樹脂合成反應定性表示如下：

它含有可以繼續反應的羥甲基活性基團—CH2OH，可繼續反應，固化為不溶不熔的三維體型結構。

樹脂固化后，將原來松散的樹脂砂彼此粘接在一起，具有很高的抗壓強度，同時滲透性能好，達到防砂的目的。

2.3防砂用攜砂液的優化

通過添加表面活性劑來達到前期洗油疏通地層的目的。增稠劑采用了羥丙基改性瓜爾膠，加入復合型防膨劑以來抑制黏土水化膨脹，黏土膨脹平均值僅為3.45。該攜砂液室溫下，粘度<40mPa·s，攜砂液在24H內可分解，無需返排。

3.實施過程

3.1典型井例分析

3.1.1曙3-10-6C井

（1）油井基本數據

完鉆井深：1202m

人工井底：1186m

固井質量：合格

油?補?距：3.08m

套?補?距：3.4m

套管規范：Φ139.7mm×830m+Φ101.6mm×470m

懸掛器位置：829.9m

油層數據：1095.5-1165.2m???19.4m/14層

（2）生產井史及措施目的

該井為出砂嚴重井，先后多次因出砂停產關井，已進行10輪周期防砂，采用高強度深部防砂技術對該井實施壓防。

（3）防砂施工程序及效果

該井為間抽井，停3天抽1天，間抽開井日日產液0.68噸、油0.5噸、含水27%，該井2018年9月實施第11輪周期防砂，應用高強度防砂技術，截止2019年10月，累計生產404天，累計產油1067.9噸。

4.效果評價

自2018年以來，在盆地曙光、馬圈子等地區出砂油井當中，推廣應用高強度深部防砂技術32井次，施工成功率95%。截止2019年10月，累計增油15918.3噸，平均單井增油497.4噸，目前平均單井生產時間327天，保證出砂井的正常生產。

5.經濟效益分析

自2018年以來，在盆地曙三區、曙四區、馬圈子等出砂油氣井中，推廣應用低成本防砂技術32井次，施工成功率95%，截止2019年10月，累計增油15918.3噸，累計創造經濟效益2517.1萬元。

經濟效益E為（2018年）：

E?=（1-30%）×分成系數×提高原油產量×（原油單位價格-原油單位生產成本）

=?0.7×0.9×10852.7×（3388.55–839.57）

=1742.8萬元

經濟效益E為（2019年）：

E?=（1-30%）×分成系數×提高原油產量×（原油單位價格-原油單位生產成本）

=?0.7×0.9×5065.6×（3189.22–763）

=774.3萬元

6.結論與認識

（1）通過優選熱固性樹脂砂，改變樹脂砂的交結方式，提高樹脂砂的固化強度，延長壓裂防砂施工有效期，提升了覆膜砂防砂技術的水平，對遼河油田解決多輪次出砂井的出砂難題具有一定的指導意義和借鑒作用。

（2）通過轉變防砂技術思路，優化技術路線，升級壓裂車組等施工設備，實現地層深部防砂技術，挖掘油井生產潛能，提高防砂井增油效果，維持油井長期穩定生產。

（3）通過應用攜砂性能良好的無固相清潔攜砂液，有效降低攜砂液對地層的傷害，成功做到低殘渣、低污染、摩阻小、破膠徹底、返排率高等特點，保證了防砂施工效果。

（4）2018年以來在出砂油井當中，推廣應用防砂技術32井次，累計產油15918.3噸。可為曙光、興隆臺等出砂井穩產增效提供了有力的技術支撐和保障。

參考文獻：

[1]陶亮，周志華;夾層槍壓扁理論與彈性分析[J];測井技術;2005年S1期

[2]李宗田，劉應紅;采油工藝技術新進展及發展趨勢[J];斷塊油氣田;2000年01期

（作者單位：中國石油遼河油田公司遼興油氣開發公司地質工藝研究所）