纖維防砂技術(shù)的研究與應用

翟世偉

摘要：本文針對xx油田油水井出砂嚴重的問題，研究應用纖維防砂技術(shù)，通過室內(nèi)實驗，對特種纖維的耐酸、堿、高礦化度水的化學穩(wěn)定性以及纖維復合體的性能進行評價，在油水井進行了礦場實驗，實驗數(shù)據(jù)表明，纖維防砂技術(shù)能夠提高油水井防砂的成功率、延長注水有效期，取得了較好的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：油水井 纖維防砂 滲透率

前言

隨著XX油田注水開發(fā)的深入挖潛，油井出細粉砂越來越嚴重，主要表現(xiàn)在部分油層的膠結(jié)物以粘土礦物為主，粘土礦物見水后極易膨脹、分散，導致地層膠結(jié)強度下降，出砂粒徑越來越細，降低油井滲透率。部分井由于生產(chǎn)井段長，地層非均質(zhì)性嚴重，常規(guī)防砂效果較差，導致油井出砂嚴重、作業(yè)頻繁，防砂有效期短。常規(guī)防砂技術(shù)由于強度低，不能滿足注水強度的要求，防砂工作反而造成地層傷害。同時由于油層有效厚度薄，應用高粘度的壓裂液容易使裂縫擴展到遮擋層以外，壓竄油層，影響產(chǎn)量。而低粘度的壓裂液又導致支撐劑沉降速度過快，在裂縫閉合前沉降在裂縫底部，影響裂縫高度。為此，針對纖維防砂技術(shù)進行了系統(tǒng)研究，完善了現(xiàn)有的防砂工藝技術(shù)，形成適用于XX油田不同類型油藏油水井防砂的配套工藝技術(shù)。

1? 纖維防砂技術(shù)機理

纖維防砂技術(shù)是在攜砂液中填加纖維膠結(jié)砂和網(wǎng)絡劑，充填油層后，每根纖維與若干支撐劑相接觸，形成網(wǎng)狀纖維阻擋，通過接觸壓力和摩擦力相互作用，達到平衡狀態(tài)。當攜砂液返排時，因受流體壓力，砂拱的剪切形變引起纖維的形變，誘發(fā)的纖維軸向力分解為切向和法向分量，切向分量直接抵抗砂拱剪切變形，法向分量增加側(cè)限壓力，進而增大支撐劑間摩擦力，間接抵抗砂拱剪切變形，從而提高砂拱的穩(wěn)定性和臨界返排速度，控制支撐劑返排。

纖維防砂技術(shù)采用起“穩(wěn)砂”和“擋砂”作用的特種纖維。特殊纖維是一種帶支鏈的長鏈陽

離子聚合物，在水溶液中靠支鏈帶有的陽離子基團的電性作用而展開。當進入儲層后，因細粉砂表面帶負電，這就使得軟纖維的帶正電支鏈可吸附在細粉砂粒上，從而將分散的砂粒橋接起來，使之成為細粉砂結(jié)合體（類似于大顆粒），增大了細粉砂的臨界流速，起到了一定的穩(wěn)砂固砂作用，達到了防細粉砂的功效。起擋砂作用的是經(jīng)過選擇和特殊處理的特制無機硬纖維，利用它的彎曲、卷曲和螺旋交叉，相互勾結(jié)形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將砂粒束縛于其中，形成較為穩(wěn)定的過濾體，同時具有相當?shù)臐B透率，達到防砂的目的。

2 纖維防砂技術(shù)研究

2.1 優(yōu)質(zhì)短切纖維的篩選

根據(jù)密度相近易混合的原理，XX油田油藏巖性為砂巖，地層砂顆粒密度在2.50-2.65g/cm3，從密度及經(jīng)濟因素來考慮纖維的材質(zhì)，選用價格較低的G（玻璃）纖維。

2.2 纖維穩(wěn)定性試驗

G纖維在酸中的腐蝕程度基本在5.0%左右，耐堿條件下?lián)p失率平均在0.39%，損失率越小說明其抗酸、堿、鹽腐蝕能力越強，對地層的滲透率傷害越小，能夠滿足防砂用纖維的要求。

2.3 網(wǎng)狀纖維阻擋對滲透率傷害試驗

纖維和樹脂包覆砂混合滲透率為62μ㎡。據(jù)有關資料介紹，樹脂包覆砂的滲透率一般在13-16μ㎡。說明新型網(wǎng)狀膠結(jié)復合防砂技術(shù)，既能保證很高的滲透率，又能阻止砂子返排。

2.4 沉降速度試驗

含纖維的支撐劑砂漿則符合Knych沉降定律，隨著沉降的進行，并不形成明顯的微粒-流體沉降邊界，纖維-微粒慢慢壓實，幾乎不留下任何流體。

2.5 纖維長度的優(yōu)化

隨著纖維長度的增加，臨界壓力呈上升趨勢，滲透率呈下降趨勢，分散性隨著纖維長度的增加呈下降的趨勢。我們認為原纖維中加入50%的15、17mm 纖維的混纖會取得比較好的效果。

2.6 纖維加入比例優(yōu)化

混纖加入量越大，臨界壓力越大，滲透率越小，我們認為取混纖7-12%為宜。

2.7纖維樹脂砂（不固化）體系的研制

隨著樹脂用量的增加，臨界壓力增大，滲透率降低，綜合考慮上述因素，樹脂用量取8%為宜。

2.8纖維樹脂砂（固化）體系的研制

當固化劑的用量達到一定程度、臨界抗壓差能力不再明顯上升，趨下平發(fā)入吃濟的電度考慮取固化劑濃度為0.8%。

3現(xiàn)場實施及應用情況

3.1以治理油層出砂為目的

在疏松砂巖出砂地層、層間差異大、井段長的出砂井以端部脫砂為目的，在施工初期和中期采取大排量施工，以提高施工壓力，填砂的中后期采用降排量方法，如果在施工后期，壓力仍沒有明顯上升，則采用欠量頂替方法。龍A井生產(chǎn)22個層位，其中有14個層位滲透率在100以下，易發(fā)生油層污染和砂堵現(xiàn)象，實施前因出砂低產(chǎn)關井，實施后平均日產(chǎn)液7.7t，日產(chǎn)油1.4t，階段增油217.8t，增氣7.92萬方。

3.2 以完善注采并網(wǎng)、提高注水波及系數(shù)為基礎的油層改造

低滲油藏儲層有效連通差，存在注水閑難，地層能量難以補充的問題，導致區(qū)塊產(chǎn)量低、采出程度低。以改造油層、完善注采關系為目的實施2井次，2口井累計增注5569m3，對應油井增產(chǎn)原油389.7t，動液面平均上升212m。

3.3 以完善油井表皮系數(shù)，解除鉆井及油層深度污染為目的

以解除污染為目的纖維防砂技術(shù)當縫長超3-6m時增產(chǎn)作用不明顯，從經(jīng)濟及增產(chǎn)角度考慮，縫長超過污染帶0.5m即可達到最大增產(chǎn)效果。實施2口井，累計增產(chǎn)747.2t。

4 結(jié)論及建議

（1）纖維防砂技術(shù)中使用的纖維具有很好的穩(wěn)定性，現(xiàn)場施工添加到攜砂液里時，分散性較好，不成包塊，施工簡便易行。

（2）纖維防砂技術(shù)具有較好的防砂效果，對地層傷害小，纖維對防砂層的滲流能力影響很小，因而導流能力高，對低滲、泥漿污染井有利于油井增產(chǎn)。

（3）支撐劑中加入纖維后強度高于石英砂，臨界返排流速高，不會發(fā)生支撐劑回流現(xiàn)象，適于油水井的防砂及地層改造。

參考文獻

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中油遼河油田公司茨榆坨采油廠工藝研究所，遼寧 沈陽