防砂注汽一体化技术的研究

超分子防砂-堵水剂一体化技术研究摘要：随着油田的高含水中后期开发，油水井出砂愈来愈严重，其中，最为严重且无法解决的是粉细砂的出砂问题，由特定功能聚合物分子之间自组装形成的超分子体系具有优异的力化学性能，其由水溶液中自组装后对含羟基表面和负电表面的固体具有极强的吸附力，通过室内实验研究和现场实践，证明这一技术对油田堵水、防砂具有极好的效果。

一、引言随着油田进入高含水后期开采阶段，油田的层间、层内和平面矛盾越来越突出，注水井纵向上层间渗透率差异大，吸水剖面不均匀，导致大量的注入水沿着高渗透层无效地循环、消耗，不仅驱油效率低，浪费了大量能源，也给油田的注水、脱水、堵水等带来了很大的困难。

同时随着油田的高含水中后期开发，油水井出砂愈来愈严重，其中最为严重且无法解决的是粉细砂的出砂问题。

多年来，国内外对油井防砂堵水剂的研究一直是持续不断的，但目前还没有比较理想的防砂堵水材料，超分子防砂-堵水剂是在平衡条件下，分子间通过非共价相互作用自发组合形成的性能稳定、具有某种特定功能的分子聚集体或超分子结构，由这种方法制取的自组合材料具有许多新奇的物理功能，如突出的力学功能和力化学功能等。

本项技术通过对地层砂、粘土矿物、原油、水等物质的晶体结构、分子结构、聚集状态及表面、界面电性的研究，进行超分子骨架及功能团的设计；通过分子结构与作用性能的定型和定量的理论计算，对设计的超分子结构进行再加工直至得到最理想的分子结构并合成之。

研制出的超分子防砂堵水剂对地层水具有感应性，这种效应使其对地层亲水岩石表面作用时能够自动进行且吸附能力强，具有阻水防砂的作用。

该技术自推广应用以来在胜利、吐哈等油田施工31口井，施工成功率100%，有效率96.8%。

有效地解决了高、中、低渗透性高含水砂岩油藏的防砂、堵水问题，提高了注水开采效果，降低了原油的开采和后期处理费用，同时，大大降低了油井作业次数和作业成本。

二、实验部分1．超分子防砂-堵水剂作用原理随着溶液质子浓度的变化，超分子防砂-堵水材料溶液由溶液转变为胶体，并进一步形成凝胶。

《压裂防砂控水一体化技术研究》项目一、资料调研分析整理总结根据项目研究进度，我们进行了国内外压裂防砂控水一体化技术方面调研工作，通过分析整理资料，得到一下认识：（一）国内外现状及发展趋势1、压裂防砂工艺方面目前国内外防砂方式多种多样，主要有机械和化学两种，这两种方式都不可避免以牺牲部分油井产能为代价。

压裂防砂是上世纪末发展起来的一项新工艺，它是一种新颖的无筛管防砂技术，压裂防砂是一项复合压裂防砂工艺，首先它主要是利用端部脱砂工艺形成短而宽裂缝，将地层流体流动从径向流变为线性流，减少流体对砂粒的冲刷，其次是通过复合纤维网络、树脂陶粒（覆膜砂、预固化树脂砂）或者树脂喷淋陶粒技术等，在地层形成多种抑制砂粒移动的系统，能够有效防止支撑剂回流和地层吐砂，并且能大幅度提高产量。

国外，哈里伯顿主要采用端部脱砂压裂工艺复合树脂喷淋陶粒技术防砂，目的在地层人为造成砂堵，起到人工裂缝“饱填砂”，树脂喷淋陶粒技术是在地面混砂车加装喷淋设备，在陶粒上喷涂一层树脂，进入地层后在固化剂作用在固结在一起，形成很高强度的砂堤，能够抗较强地层压差，达到提液增加产油量。

BJ服务公司主要是采用端部脱砂+覆膜砂技术，主要依靠支撑剂之间点点应力，将陶粒表面膜连接起来，起到防砂作用。

斯伦贝谢公司是采用网状纤维加入支撑剂中，压裂后人为在支撑裂缝中形成桥架纤维网络，将支撑剂形成一个整体，起到防止支撑剂回流作用。

国内也相继开展了一些压裂研究工作，主要是吸收国外技术进行设计施工。

国内先后在胜利油田、青海油田、冀东油田等开展了研究工作，主要是采用树脂砂或者尾追纤维网络技术，取得了一定效果。

我们主要研究方向是高砂比压裂工艺（端部脱砂工艺）+尾追树脂陶粒+复合纤维网络技术，通过多种技术复合，实现纤维网络在裂缝中多层网络结构，树脂陶粒封口技术，以及端部脱砂技术实现将地层径向流动改变成线性流动，最终实现防砂固砂目的。

这项工艺我们在2006年已经在冀东油田应用了3口井取得了较好效果，在前期应用基础上2007年上半年我们将纤维注入方式进行了改变，加工了纤维加入设备和配套工艺技术。

油井射孔防砂一体化技术探究筒内留有残余物、施工程序复杂、作业成本高是现阶段油井机械防砂工作所面对的主要问题。

伤害地层成功率低，有效期短，以及成本较高等可实现对上述现象的直观体现。

为在真正意义上对其进行改善，我们需要针对射孔和防砂两个工艺一次施工完成的射孔防砂一体化技术进行进一步的深化与探究，射孔防砂装置是将射孔弹、防砂材料和助推火药是其不可缺少的组成部分。

因此我们可以说该项技术是一项配套技术，在油井射孔防砂中起着相当有效的作用。

标签：油井防砂；射孔装置；射孔防砂；一体化压裂防砂技术、机械防砂技术、化学防砂技术等是现阶段所使用的主要防砂技术。

但是现阶段的防砂技术中还是有多种不足与缺陷存在，施工复杂、内通径小、影响油井产能等问题都是其中所存在的主要问题。

也就是说在实际进行防砂作业的过程中，必须实现对上述现象的综合考虑。

多种油藏领域都已经逐步实现对射孔防砂一体化技术的使用，这不仅可实现对作业程序的有效简化，同时从根本上避免二次伤害地层现象的出现，在节省资金方面也占据极强的优势。

一、油井射孔防砂一体化技术我们可将油气田开发工作看为一项系统的工程，复杂性较强是其主要特征，同时会涉及到多个学科领域，主要包括试油、防砂、军事破甲等，在不断调研与实验的过程中，我们可针对具有射孔和防砂两种能力的射孔装置进行不断的研制开发，进而促使一次作业同时完成射孔和防砂目标得以顺利实现。

这对油井防砂技术来说是一次重要的变革，在不同的领域该种技术都可实现对模型的建立，同时该种模型理论也可实现与技术之间的相符合。

内含小长径比大孔径射孔弹及防砂前仓的射孔防砂装置设置也是在这一过程中得以顺利完成。

在实际针对防沙材料的材质以及结构进行确定的过程中，我们需要借助多次室内实验来实现，前仓的位置与结构也可在这一过程中得到较为明确的界定。

在科学掌握火药位置以及配比关系的同时，可实现对射孔防砂装置的整体结构及配套结构的最终确定。

防砂装置射孔能力、防砂材料推进能力需要借助与地层压力以及室内实验的比对工作来实现，不同区块的防砂材料及助推火药的理论配比关系也是在上述条件得以满足的基础上进行。

冲砂充填一体化防砂管柱的研制谢少波【摘要】针对FS-XHT-152顶部充填工具在下井过程中不能进行反洗井冲砂的问题,研制了一种新型冲砂充填一体化防砂管柱.该管柱设计了一个具有插管密封功能的底部充填服务器,在下管柱过程中,通过密封插头打开充填服务器,形成反洗井通道.在下管柱过程中遏阻时可以采取反洗井方式反冲砂,边冲砂边下防砂管柱到设计位置.管柱下至设计位置后投球打压座封,反洗井将球洗出后正转管柱丢手,放回悬重后循环通道打开.正循环充填施工结束后上提管柱,底部服务器自动关闭.该充填工具现场应用153井次,防砂成功率达到98％以上.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2014(000)022【总页数】2页(P16-17)【关键词】采油井;防砂;冲砂;充填工具;防砂管柱【作者】谢少波【作者单位】胜利油田分公司滨南采油厂,山东滨州256600【正文语种】中文【中图分类】TE358+.1出砂油藏随着开发时间延长，套损套变井日益增多，受到油层以及油层以下部位套损的影响，油井注灰封堵后造成防砂管柱的沉砂口袋小甚至没有。

受地层出砂的影响，造成部分井砂埋油藏，防砂管柱下不到设计位置。

FS-XHT-152充填工具是目前防砂充填工具中比较成熟的一种，应用范围最广［1］。

但是，该充填工具在下放过程中不能进行反洗井施工。

一旦砂埋油藏，必须起出防砂管柱，进行冲砂，既增加施工工序和费用，又在一定程度上对地层造成污染，影响防砂效果。

而对于出砂严重、沉砂口袋小油井，冲砂后在下防砂管柱过程中地层出砂，造成下管柱遇阻，防砂施工无法进行。

因此，研制新型防砂充填管柱，使其在下入过程中具备冲砂功能，施工遇阻时边冲砂边下，顺利将防砂管柱下到设计位置，既节省作业费用，又有利于油层保护，具有良好的经济和社会效益。

1 技术分析1.1 管柱结构该管柱组成如图1所示。

包括底部服务器、密封插头、内外管连接调节器、悬挂丢手封隔密封机构、防砂冲管和滤砂管。

防砂新工艺的研究及效果目录第1章前言 (1)第2章防砂新工艺的探索 (2)2.1 疏松砂岩油藏出砂机理探讨 (2)2.1.1 胶结强度的影响 (2)2.1.2 地应力的影响 (2)2.1.3 开采条件 (3)2.2 目前防砂工艺原理及问题 (4)2.2.1 防砂影响因素 (4)2.2.2 防砂失败影响因素 (4)第3章新工艺防砂机理 (6)3.1 高压预充填 (6)3.2 涂料砂人工井壁防砂 (6)3.3 金属绕丝筛管复合防砂 (6)3.4 射流泵排砂工艺 (6)第4章防砂新工艺的现场试验及效果 (8)4.1 选井 (8)4.2 现场试验情况及效果评价 (8)第5章排砂采油井的管理应注意的事项 (14)第6章结论 (15)致谢 (16)第一章前言滨南油区部分油藏胶结疏松，容易出砂。

目前的绕丝管内砾石充填防砂投产取得了较好的效果，但是还存在粉细砂防不住、筛管损坏防沙失效和不能进行分层注水、分层测试及分层改造等问题。

本课题主要对疏松砂岩油藏的出砂机理和目前的防砂工艺进行研究，探索高压预填砂、涂料防砂、人工井壁防砂、金属绕丝管复合防砂和射流泵排砂等新的防砂工艺机理，优选油井进行了防砂新工艺的现场实验，以注水开发的常规井和注蒸汽吞吐的稠油热采井为导向，在尚林地区和单家寺油田展开实验，取得了较好的效果。

第二章防砂新工艺的探索2.1 疏松砂岩油藏出砂机理探讨滨南油区的各个油藏虽然差异很大，但出砂的原因基本类似。

油层出砂是由于井底近井地带的岩层结构遭到破坏所引起的，即剪切破坏和拉伸破坏。

它与岩石的胶结强度、应力状态和开采条件有关。

2.1.1 胶结强度的影响岩石的胶结强度取决于胶结物的种类、数量和胶结方式。

通常砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅质三种。

其中以硅质胶结物的强度为最大，粘土胶结最差。

对于同一类型的胶结物，其数量越多，则胶结强度越大，反之越小。

胶结方式不同，岩石的胶结强度也不同，岩石的胶结方式可分为：（1）基底胶结：当胶结物的数量大于岩石颗粒数量时，颗粒完全浸没在胶结物中，彼此互不接触或接触很少。

油气藏防砂技术研究与应用针对疏松砂岩油气藏普遍出砂，出砂严重的问题，调研国内外的有关疏松砂岩油气藏防砂工艺技术，分析出砂机理，重点介绍目前主要的防砂工艺技术，与特定的油气田相结合，进行适用范围条件的试验分析，效果比较评价，优选出更适合指定油气田的防砂方法。

标签：疏松砂岩防砂适应性研究引言国内油气井防砂先后采用了绕丝筛管砾石充填、陶瓷滤砂管防砂、酸化固砂和直接固砂等防砂工艺，但是防砂效果没有达到预期效果。

之后逐渐摸索出从单一方法防砂向复合防砂转变，先后实施了纤维复合、高压充填、端部脱砂、CS-2固结剂等防砂工艺技术试验研究，并在典型多层、薄层、气水层间互气藏的出砂井中取得了一定的效果。

同时对防砂材料和防砂工艺进行了改进和完善，逐步形成了较为适合疏松砂岩油气藏的防砂的工艺技术，即端部脱砂、高压充填、纤维复合三种防砂工艺技术。

国外油气井防砂主要采用管内绕丝筛管砾石充填，其次是预充填绕丝筛管、树脂胶结、涂层预包砂充填等工艺技术。

对于疏松砂岩油气藏，目前主要是绕丝筛管砾石充填、双层预充填绕丝筛管防砂工艺。

对于砂粒粒度中值相对较粗、分选性较好的地层，防砂效果比较理想，对于砂粒粒径较细的地层，采用过树脂砂浆人工井壁化学防砂工艺，取得过不同程度的防砂效果。

1 疏松砂岩出砂机理分析油气井出砂通常是由于井底附近地带的岩层结构遭受破坏引起的，其中弱胶结或者中等胶结地层的出砂现象较为严重。

由于这类岩石胶结性差、强度低，一般在较大的生产压差时，就容易造成井底周围地层发生破坏而出砂。

1.1渗流砂的流动疏松砂岩油气藏在开发过程中，因地层本身胶结弱，储层中存在大量细小、弱胶结微粒，这部分微粒的最大特点是易于启动，即使产量很低的情况下也难以克服它们在储层中产生的运移，这种原始地层微粒称为“渗流砂”[1]。

不同类型岩石中“渗流砂”颗粒的含量不同，相对于泥质粉砂岩和细砂岩中高，主要原因是这类岩石中不仅杂基含量高，而且物性好，为颗粒启动提供了足够的空间;相反其它类型的岩石中尽管有足够的杂基颗粒含量，但是由于泥质含量过高，粘土间相互作用，易于呈集合状产状，且单个孔隙体积小，不利于颗粒的启动。