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![一种人工井壁的防砂方法及其防砂用料[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/bbe3002f08a1284ac9504318.png)
专利名称：一种人工井壁的防砂方法及其防砂用料
专利类型：发明专利
发明人：王立武,时耀亭,王振国,张宏军,何英进,韩艳,刘献宝,谢强,李培东
申请号：CN201710302303.2
申请日：20170502
公开号：CN107163926A
公开日：
20170915
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种人工井壁的防砂方法及其防砂用料。
该防砂用料包括分别配制的引导液、携砂液和促进液；引导液以重量含量计包括以下组分：氯化钠0.5%～20%，氯化钙0.2%～2%，氯化镁0.1%～1%，烷基酚聚氧乙烯醚0.2%～4%，耐钙、镁离子的阴离子表面活性剂0.3%～8%，二甲基二烯丙基氯化铵‑丙烯酰胺‑丙烯酸共聚物0.01%～6%；携砂液以重量含量计包括以下组分：二甲基二烯丙基氯化铵‑丙烯酰胺共聚物0.01%～5%，氯化铵0.5%～20%；促进液以重量含量计包括以下组分：渗透剂8%～22%，脱羟基催化剂18%～35%。
本发明防砂用料进行防砂，可保护地层，携砂能力强、降低摩阻，增加固结强度，防砂后形成的人工井壁渗透率大于12µm。
申请人：东营市科诺石油技术有限责任公司
地址：257500 山东省东营市垦利县垦利镇广兴路中段路南
国籍：CN
代理机构：北京至诚君合知识产权代理有限公司
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辽河油田地层深部防砂工艺技术应用与探讨【摘要】地层深部防砂技术利用压裂车组将混砂液高泵压、大排量正挤入筛套环空和地层中，由于在地层中形成了微裂缝，优选的人工砾石或预包砂在携砂液的携带作用下被带入裂缝中，在裂缝内形成高渗透率的人工砂桥，以靠人工砂桥形成第一道防砂屏障，来防治油层细粉砂。
【关键词】辽河油田；防砂工艺；出砂；应用文章编号：ISSN1006―656X（2014）03-0137-01一、前言辽河油田是一个复杂断块油田，地质结构复杂，油藏类型多，包括稀油油藏、稠油油藏、特稠油油藏、超稠油油藏。
由于油层埋藏浅、胶结疏松，随着油田开发进入中后期，油井出砂十分普遍，砂害已严重制约着油田的开发与生产，油田分公司每年投入大量人力、物力进行油井砂害治理，取得了一定的成绩，但对于油藏出细粉砂问题、大井段防砂、套变井防砂、超稠油细粉砂防治等问题一直没有很好的解决办法，一批油井因出砂而长停。
针对这一系列难题，综合了目前各种防砂的优缺点，结合区块的防砂难题，提出了地层深部防砂技术应用于区块砂害治理。
可以实现压裂与防砂工艺同步实施，压裂、填砂、坐封、丢手一次管柱完成。
填砂施工结束即可放喷排液，减少了地层污染。
管柱具有液压和倒扣两套丢手装置，施工安全性得到保证。
二、技术原理填砂施工前首先利用油管将防砂管与填砂工具等组合而成的地层深部填砂（防砂）管柱下至油层段，然后利用压裂车组将混砂液高泵压、大排量正挤入筛套环空和地层中，由于在近井地层中形成了微裂缝，优选的人工砾石在携砂液的携带作用下被带入裂缝中，在裂缝内形成高渗透率的人工砂桥，以靠人工砂桥形成第一道防砂屏障，来防治油层细粉砂。
井筒内的防砂管柱作为第二道防砂屏障，防止人工砾石的反吐，从而实现防砂目的。
由于在地层中形成微裂缝，人工砾石在裂缝中形成了高渗流通道，从而改变了油层内的渗流状态，使原来的原油向心径向流改变为流向裂缝的水平流，渗流条件得到改善，从而降低了油流的携砂能力，同时，由于高强度地挤入人工砾石，改变了地层砂的受力状况，使地层砂不易向井筒运移。
低温油井覆膜砂人工井壁防砂技术与应用范明福【摘要】为了控制低温油井出砂和提高油井产量,采用覆膜砂人工井壁化学防砂是一种有效期长、施工简单的防砂措施.由于目前常用的覆膜砂在低温(低于50 ℃)或水环境中不发生固结反应,因此需要研制同时满足低温和水环境下能固结的覆膜砂固结体系.研制出以改性环氧树脂为制作覆膜砂的胶结剂、新型水溶性胺类为固化剂的低温固结体系,在25~50 ℃和水环境下形成的固结体具有高的抗压强度、渗透率和良好的耐冲刷性能,满足低温油井人工井壁防砂要求.低温出砂油井采用改性环氧树脂覆膜砂人工井壁防砂技术后,出砂量得到了抑制,单井日产量超出酚醛树脂覆膜砂固结体系的一倍以上,且有效期要延长1年以上.%In order to control sand production and improve productivity of low temperature oil well, using coated sand artificial borehole wall technology is a long valid time and simple construction measure.Because of non-condensable of common use coated sand in low temperature (lower than 50 ℃) and water environment, so it is necessary to develop a coated sand system which can be solidified in these two condition simultaneously.Low temperature consolidation system was developed which uses modified epoxide resin as cementing agent of coated sand and new type of water-soluble amine as solidified agent.In 25~50 ℃ and water environment, the formative consolidation has the ability of high compressive strength, high permeability and strong swashing resistance, satisfied the request of low temperature oil well artificial borehole wall sand ing this technology in low temperature and water environment, sand production volume had beensuppressed, production of single well was more than twice as much as the phenolic resin coated sand consolidation system, and the period of validity can extend more than one year.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)012【总页数】5页(P168-172)【关键词】防砂;低温油井;人工井壁;改性环氧树脂;固结;抗压强度【作者】范明福【作者单位】中石化中原石油工程公司井下特种作业公司,濮阳 457164【正文语种】中文【中图分类】TE358人工井壁防砂法是油田常用来防止油水井出砂的防砂方法，其中以覆膜砂人工井壁法最为有效[1—5]。
人工井壁防泥砂技术的研究与应用
陶国治
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2013(000)023
【摘要】随着C油田开发时间的延长,地层胶结逐渐疏松,油井易发生出砂、泥质现象,通过人工井壁防泥砂技术的研究与应用,室内实验优选充填材料,注入地层后建立起具有“远稳近挡”组合效应的人工井壁,实现出泥砂井有效治理.
【总页数】2页(P103-104)
【作者】陶国治
【作者单位】大庆油田有限责任公司第十采油厂,黑龙江大庆163312
【正文语种】中文
【中图分类】TE358+.1
【相关文献】
1.JTS人工井壁防砂技术的研究与应用 [J], 贾宗华;贾宗建;孟爱鲁;王维星;高银才
2.压裂防泥砂工艺在蒙古林油田的研究与应用 [J], 吴刚飞;白天增;李红亚;顾广庆;高科策;陈立新;王文凯
3.分散型树脂人工井壁防砂技术的研究与应用 [J], 胡祎
4.高压人工井壁防砂技术的研究与应用 [J], 刘涛
5.人工井壁防砂在渤海油田适用性分析及效果评价 [J], 袁伟伟;张启龙;贾立新;徐涛;闫切海
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浅析人工井壁防砂技术的持续改进作者：杜延涛来源：《科学与财富》2018年第25期摘要：人工井壁压裂防砂技术将压裂技术与化学防砂技术有机结合，是解决油水井出砂难题的利器。
随着该技术的持续推广应用，在部分出砂井中防砂效果并不理想，为此我们对人工井壁防砂技术进行了持续的改进，并取得了较好的效果。
本文将从影响人工井壁防砂成功率的几个主要因素入手，结合分析解决此问题的一些改进措施。
关键词：人工井壁防砂；持续改进；措施引言辽河油田稠稀油区块大多存在较为严重的出砂问题，使用常规的机械防砂和化学防砂措施，往往会带来一些问题，如对地层造成伤害，降低渗透率，防砂不彻底，对细粉砂防治效果差等。
针对以上情况，研发出人工井壁压裂防砂技术，该技术不仅是出砂油井防治措施，也是油层改造增产措施，在多个区块应用中取得了较好的措施效果。
但随着人工井壁防砂技术的现场推广应用，部分井出现了防砂后有效期短、防砂增油效果并不明显或防砂措施失败。
针对以上情况，结合现场出现的诸多问题对人工井壁防砂进行了持续改进，提高了人工井壁压裂防砂的技术含量。
1 持续改进过程分析1.1 常规树脂砂适应范围小2.1.1地层温度较低出砂井树脂砂低温固化始终是个困扰人工井壁防砂的难题，造成了人工井壁在部分油井中防砂效果极差。
分析主要原因是地层温度太低，导致树脂砂固结不好造成，。
于人工井壁压裂防砂技术常规树脂砂固化温度要求达到50-60℃以上，而随着压裂防砂轮次的升高以及部分出砂井本身埋藏浅，地层温度偏低，如曙三区部分区块油层埋深在850-950m，地层温度在40℃左右，常规树脂砂在这类出砂井中固化的较差或基本不固化，形成的人工井壁强度低，易被破坏，从而导致防砂有效期短或者防砂措施失败。
针对以上难题，研发出一种高强度低温固化树脂砂，该新型树脂砂体系采用镀膜技术，树脂附着牢固，清洁度好；能在25～150℃条件下固化，抗压强度可达到10MPa以上，固化后渗透率达到1200×10-3μm2；强度和渗透率等各项指标均能满足低温油井的防砂设计要求，通过该措施显著的提高了树脂砂固结强度，提高了防砂措施成功率，大大延长了防砂周期。
关于免钻固井技术及其应用分析在钻井过程中，固井是一项重要的技术过程，同时也是一大难点。
随着固井技术在更多的领域内应用，钻井技术体现出了一定的问题。
在天然气、煤层气与地热井资源的开发中，对于环境保护的要求越来越高，这就给深层能源的开发提出了巨大的挑战。
随着固井技术的不断发展，一种新型的免钻技术开始进行尝试应用。
文章通过对传统的固井技术进行问题分析，提出免钻固井技术，并对应用案例进行描述，发现该技术能够切实提高固井效率，大大降低钻井成本。
标签：固井；钻井；环境；能源；石油引言能源开采一直是我国经济发展的基础产业，发挥着巨大的作用。
随着科技的不断发展，在能源开采领域不断对传统的技术进行更新改善，很多优秀的技术已经被试验、探索、应用于钻井行业，使工作效率得到巨大的提高。
随着近年来国家对于能源开采过程中的浪费、污染以及效率低的问题进行关注，要求进行产业结构调整，不断提高效能，充分发挥能源作用，避免浪费。
在油田钻井中，固井是一项重要的过程，它对于钻井的提速有着直接的影响。
而免钻固井技术则是在传统的技术上进行的改造升级。
传统技术中分级箍完井与筛管完井后必须要下小钻杆来通井，对分级箍磨掉的过程浪费了大量的时间。
在免钻固井技术中，开发出了免钻分级箍与免钻盲板等工具，结合现场的实际情况，制定出严格的配套技术与工艺设备，提高了效率，降低了钻井成本，应用范围将进一步推广。
1 传统固井技术存在的问题分析1.1 传统固井技术随着现代油田勘探开发要求的不断提高，传统的完井方式难以满足需求，提高工艺时效已经成为必然的趋势。
近年来主要常用的技术有筛管顶部固井技术与分级固井技术。
筛管顶部注水泥固井工艺是在裸眼井段下入筛管，将顶部套管注入水泥固井，从而保证不污染封固段以下的产层，从而实现增产。
[1]筛管顶部固井技术适合应用于全井下套管，同时对尾管也适用。
筛管顶部固井技术的特点是能以筛管工艺完井，水泥浆不会对油气层造成污染，同时能够有效封固产层以上的地层，保证产层与上部油气层有效隔离，提高筛管完井的使用寿命。
化学防砂方法与原理及其适用性一概述化学防砂是向地层挤入一定量的化学剂充填于地层孔隙中以达到充填和固结地层提高地层强度的目的。
方法一般分为人工胶结地层和人造井壁两种防砂方法，还有一些其他的固砂方法。
原理前者是向地层注入各类树脂或各种化学固砂剂直接将地层固结它对疏松油层出砂特别适用。
后者是把具有特殊性能的水泥、树脂、预涂层砾石、水带干灰砂或化学剂挤入井筒周围地层中这些物质凝固后形成一层既坚固又有一定渗透性和强度的人工井壁达到防止油层出砂的目的人工井壁法对由于出砂造成套管外油层部位坍塌所造成的亏空井防砂比较适宜。
适用性它适用于渗透率相对均匀的薄层段地层防砂而层内差异大的厚层化学防砂施工由于注入剂锥进不均和重力作用易造成固结不均影响防砂效果。
化学防砂还可适用于合采井上部地层防砂。
化学防砂优点是施工后井内无遗留物并可用于异常高压井层的防砂缺点是对地层渗透率有一定伤害特别是重复施工时。
另外注入剂存在老化现象使其有效期有限成功率不如机械防砂化学防砂不适用于裸眼井防砂。
我国疏松砂岩油藏分布范围广、储量大油气井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。
出砂往往会导致砂埋油层或井筒砂堵或油气井停产作业、使地面或井下的设备严重磨蚀、砂卡及频繁的冲砂检泵、地面清罐等维修使工作量巨增既提高了原油生产成本又增加了油田管理难度。
防砂是开发易出砂油气藏必不可少的工艺措施之一对原油稳定生产及提高开发效益起着重要作用。
二方法1. 人工胶结法人工胶结防砂法是指从地面向油层挤入液体胶结剂及增孔剂，然后使胶结剂固化，在油层层面附近形成具有一定胶结强度和渗透性的胶结砂层，达到防砂的目的。
目前已使用的方法主要有酚醛树脂溶液、酚醛溶液地下合成、脲醛树脂等方法。
1.1 酚醛树脂胶结砂层酚醛树脂胶结砂层是以苯酚和甲醛为主料，以碱性物质为催化剂，按比例混合，经加热熬制成的树脂，将其溶液挤入砂岩油层，以柴油增孔，再挤入盐酸作固化剂，在油层温度下反应固化，将疏松砂岩胶结以防止油水井出砂。
封隔高压一次充填防砂技术及应用摘要：管内外充填是当前砾石充填防砂技术的发展趋向，封隔高压一次充填正是这样的一种防砂技术。
介绍了高压充填技术原理、工具结构及工作原理、施工程序，阐述了排量、压力等主要参数设计方法，介绍了在Turkmenistan油田A层以及单层老井、多层大井段井、新井新层、斜井和粉细砂岩井的应用效果。
该技术防砂有效期长，施工简单，施工周期短，充填效果好，能避免二次充填对油层的污染，能起到一定的解堵作用，便于后期处理，经济效益显著，值得推广应用。
关键词：封隔；高压；砾石充填；防砂；油井出砂是石油开采遇到的重要问题之一，每年要花费大量的人力物力进行防治和研究。
出砂不仅会导致油井减产或停产及地面、井下设备腐蚀；甚至会使套管磨损、油井报废。
随着油田的持续开发，注水不断加强，单井产液量不断上升，老油井的防砂越来越困难。
粉细砂出砂油藏、稠油出砂油藏的开发，出砂斜井的增多又给防砂技术提出了新的课题。
目前胜利油田已发展了各式各样的防砂技术，最具代表性的有金属绕丝筛管砾石充填防砂、敷膜砂防砂、复合防砂等。
这些技术对疏松砂岩油藏的开发起到了重要的作用，但都有局限性。
绕丝筛管砾石充填防砂在砂粒较粗、分选较好的地层使用，成功率高、有效期长，但由于充填砾石厚度小，难以挡住粉细砂，且在生产、作业过程中，充填层易被破坏，丧失防砂功能；敷膜砂防砂由于胶结强度高、挡砂效果好、不占井筒空间而得到广泛应用，但敷膜砂充填形成的人工井壁，与出砂岩层胶结部位脆弱，易老化，不利于大泵提液，防砂有效期短；复合防砂是一种很好的防砂方法，但成本高，施工复杂，液量降幅大。
针对上述情况，胜利油田有限公司胜通新科技开发中心研制出一种封隔高压一次充填防砂技术，采用FS—115（150）封隔高压一次充填工具与割缝筛管配套，携砂液以大排量将砾石带到油气井产层管外空洞和筛管与套管的环形空间，经沉积、压实，形成高效能挡砂屏障，达到防止油层出砂目的。
例析不钻塞人工井壁防砂技术的应用
1、前言
克拉玛依油田六-九区齐古组稠油油藏的岩性以泥质胶结的灰-灰褐色细砂岩为主，油层平均中不埋藏深度260m，油层有效厚度5-20m，平均孔隙度30%，原始含油饱和度64.4%，渗透率平均为2µm2，地层压力2.03MPa，油层中部温度19.3℃，原始密度0.92-0.96g/cm3，20℃时地面脱气原油粘度在5000-100000mPa.s，粘度反应敏感，原始溶气比小，适合热力采油。
齐古组油层最显著的特点是：胶结疏松，在油层部位取出的岩心几乎全部为散砂。
岩心以钙泥质为主，多呈空隙—接触式，胶结成分主要为方解石、高岭石，其次为绿泥石、伊利石和蒙脱石。
泥质成分中以高岭石为主占56%，蒙脱石很少，占12%。
六-九区齐古组稠油油藏油层出砂严重。
全区四分之一以上的采油生产井出砂，出砂直接影响稠油井的正常生产，造成油井吞吐周期缩短，产量快速下降，严重时甚至造成油井砂埋关井。
此外，油井出砂还能使井下及地面设备产生严重腐损，缩短生产设备的使用寿命，严重制约油田的高效生产。
目前，六、九区严重出砂井396口，一般出砂井369口，出砂状况非常严重。
出砂井主要分布在六东区、九6区北、九7+8区、九浅41井区及J230井区。
各区块的出砂率分别为六区15.9%，九6区18.04%，九7+8区25.1%，九9区9.31%，J230 17.36%，九浅41 19.91%，九7+8区出砂尤为严重。
自投产以来，汽窜、出砂一直是困扰本区油井正常生产的一个问题，截止目前累积发生汽窜干扰646口，累积汽窜1784井次，而且汽窜干扰方向没有规律，汽窜同时往往造成出砂。
2、出砂情况及原因分析
2.1 九7+8井区出砂情况
九7+8区自投产以来，汽窜、出砂一直是困扰本区油井正常生产的一个问题，而且汽窜干扰方向没有规律，汽窜同时往往造成出砂。
九7+8区油井出砂具有普遍性，井口取样分析80%以上原油携砂，修井证实出砂井共603口，占总井数的62%。
一次沉砂厚度平均45m，最高达到125m。
经过抽样化验分析，出砂粒径在0.4—0.7mm之间。
2.2 出砂原因分析
（1）齐古组储层岩性以中细砂岩为主占，胶结程度疏松，主力含油层系大都是疏松砂岩，油层胶结疏松，水敏矿物含量高，非均质严重，注蒸汽热采中，蒸汽对地层具有冲刷作用，降低了地层胶结程度，引起井底周围地层骨架结构严重破坏，造成在注汽和采油过程中的颗粒运移，引起出砂。
（2）油井出砂井主要分布在主河道区域。
河道上油层连通性好，油井间易发生汽窜，汽窜时高速流动的汽体对油层冲涮破坏较强。
（3）在注蒸汽开采条件下，首先注入的蒸汽加热油层，原油粘度急剧降低，沥青质及泥质胶结物遭到破坏，砂岩结构变为松散状态，此外高温蒸汽与岩石颗粒的表面接触，加上稠油储层胶结疏松、孔渗高、比表面大，蒸汽中的液相与岩石矿物发生水岩反应，造成矿物的大量溶解，使储层更加疏松，细小颗粒更易剥离母岩并参与运移，堵塞孔喉，造成储层伤害；注汽结束回采时，一般生产压差较大，排液速度成数十倍地增加，甚至油井自喷，这样极易引起油层出砂。
（4）汽窜严重是影响出砂的重要因素，有汽窜记录井中出砂井429口，占汽窜井的67%。
这一数据有力地证实了汽窜对油层冲刷引起出砂的可能性。
另外油井发生汽窜时井筒内温度、压力升高，为防止井喷及高速油流刺穿输油管线强迫停井，油井窜关后，井内油管中携砂原油由于温度升高、粘度降低，对砂子的粘滞力降低，砂子就会在重力作用下沉降到柱塞上（汽窜井一般至少关井5天），造成泵卡。
3、不钻塞人工井壁防砂技术
3.1 不钻塞人工井壁防砂技术的原理
不钻塞人工井壁防砂属人造井壁（岩层）防砂技术。
该工艺是针对砾石充填工序多、施工占井周期长、费用高、套变井无法施工等问题而研制开发出的一种新型防砂工艺。
施工时利用泵车将防砂剂挤入套管外亏空区域与炮眼，在地层温度和水环境下发生水化、固结等一系列的化学反应，72小时后即可形成具有高强度、高渗透的人工井壁，从而达到改造地层和防砂的目的。
3.2 不钻塞人工井壁防砂的工艺
（1）冲净井筒内地层砂，使炮眼畅通。
（2）挤防砂剂（挤入量以作业累计出砂量计算）。
要求压力平稳，排量500L/min以上时，开始加砂。
砂比控制在每分钟3%～5%，若泵压超过稳定值的50%，立即停止加砂。
（3）冲净井筒内地层砂。
（4）关井候凝72h。
（5）注汽，投入生产。
4、现场应用效果分析
2011年10月在九7+8井区共实施了22口井次的不钻塞人工井壁防砂，有效16井次，措施有效率73%。
截止到2013年3月，防砂有效期最长超过500天，已累计增油4188吨；2012年共实施不钻塞人工井壁防砂53井次，有效48井次，有效率高达90.6%，截止2013年3月，已累计产油3955吨，平均日产油能力为0.73t/d；2013年共实施不钻塞人工井壁防砂45井次，有效45井次，达到防砂增产的目的，并产生了良好得经济效益。
5、结论和认识
（1）不钻塞人工井壁强度达到3MPa以上，对渗透率影响较小，耐酸、抗冲蚀，现场应用受温度、填砂量、采液强度等影响，适用于有一定亏空的地层。
（2）固砂剂防砂后井壁强度更高，受温度影响，对地层渗透率影响小，适用于早期防砂，应用效果较好。
（3）现场施工简单、安全可靠，固化时间长，施工完对井筒进行冲净即可，无需钻塞作业。
（4）工序简单，可在套变不大的油井进行施工。
（5）防砂剂可以与地层固结形成新的人工井壁，对改造地层结构具有一定的意义。
（6）针对稠油汽窜严重的地层，建议提高填注砂量，保证固砂质量。
参考文献
[1]王庆生.树脂液固砂技术研究[D].大庆石油学院，2007.
[2]耿娜娜.稠油热采井高温防砂技术研究[D].中国石油大学，2007.。
