特高含水期ＧＦ－１新型防砂材料的研制與應用

摘要 疏松砂巖油藏開發到中后期，油井出砂、出水日益嚴重，針對這一特點研制了一種新型的油田防砂材料，兼具堵水作用。本文對該材料的防砂堵水特性進行了室內性能評價，通過現場20多井次的試驗表明，該工藝配方合理，施工工藝可靠，防砂及堵水的效果顯著，取得了較好的效益。

關鍵詞 孤東油田；特高含水期；防砂堵水

孤東油田是80年代中期投入開發的大型疏松砂巖油藏，具有油藏巖石膠結疏松，滲透濾高，非均質嚴重的特點。隨著油田開發的不斷深入，油井出砂、出水日益嚴重，強注強采更加劇了這一矛盾。由此而造成的直接后果是防砂和堵水的任務日益繁重，措施的費用日益增加，措施效果卻相對降低。為了解決這一問題，在分析論證的基礎上，我們提出了一種既能防止油層出砂，又能降低油井出水的工藝技術，以滿足孤東油田防砂、堵水要求，減少油井事故和措施工作量，降低開發綜合成本，增加原油產量，提高經濟效益。

1新型防砂材料的配方組成

根據孤東油田油藏地質特點和開發現狀，滿足不同區塊、不同出砂程度和含水油井防砂堵水的需要，為確保防砂和堵水效果，設計配方如下：

膠結劑(硅鋁酸鹽類)76.3％(質量百分比，以下相同)，固化劑(氟硅酸鹽類)15.3％，緩速劑(自制品)O—0.8％，填充劑(烴類樹脂)4.6％—7.6％，活性劑0.04％-0.08％。

2 GF-1防砂材料性能評價

2.1擴孔劑對固砂體的滲透率的影響

作為防砂堵水一體化工藝，既希望固砂體具有較高的抗壓強度，又希望保持一定的滲透率。為此，選用幾種擴孔劑，在60°C條件下固化反應24h后考查其對固砂體滲透率和抗壓強度的影響，試驗結果表明：采用擴孔液(劑)后，抗壓強度均有不同程度的下降，而水相滲透率都有所增大。擴孔劑用量增加，抗壓強度下降幅度增大，水相滲透率都有所增大。其中，煤油和30％乙醇水溶液效果最好，其它效果都較差。這主要是由于擴孔劑(液)將其稀釋和影響表面反應活性所致。因此煤油可考慮用作擴孔液而改善其滲透性，但擴孔劑用量應控制在IPV左右。

2.2固砂體的耐介質浸泡能力

在60℃條件下，選用基本配方，將固砂體分別浸泡于清水、鹵水、污水、10％鹽酸水溶液、10％NaOH水溶液和煤油中，浸泡一段時間后取出測定其抗壓強度。實驗數據說明：固砂體具有較好的耐油性和耐水性及耐酸性，但耐堿性較差。因此，假若對油層造成堵塞，可用堿進行解堵。

2.3砂徑大小對固砂體抗壓強度和滲透率的影響

取不同粒徑的石英砂和孤東油田地層砂(經洗油處理)在相同的試驗條件下，考查不同粒徑砂子固結后的抗壓強度和滲透率。砂子粒徑的大小和范圍對固砂體抗壓強度和水相滲透率影響較大。砂子粒徑越大、粒徑范圍越窄，膠結點越少，抗壓強度越低；砂子粒徑越小、粒徑范圍越寬，膠結點越多，抗壓強度越高。對水相滲透率的影響則正好相反。對于孤東油田地層砂來講，抗壓強度達到了3M Pa。根據地層砂徑大小和范圍，應適當調整其配方和用量。

2.4選擇性堵水效果評價

作為特高含水期GF-I新型防砂材料，即要求固砂體具有較高的抗壓強度，又要求具有較好的選擇性堵水效果，這是新型防砂材料的技術關鍵和難點。一般來講，固結強度越高，滲透性越差，而滲透性越好，固結強度就越低。為使其具有較好的選擇性堵水效果，在配方中添加了一些油溶性的物質。并在60℃條件下選用0.2-0.4mm的石英砂對固砂體的滲透率與堵水效果進行了室內評價試驗。試驗結果表明：GF-1新型防砂材料堵水率達到了96％以上，具有較好的堵水效果。

為考查固砂體對油相滲透率的影響，選用兩種方法對新型防砂材料選擇性堵水效果進行了室內評價試驗，用油相與水相滲透率之比衡量效果。試驗溫度60℃，石英砂粒徑為0.2-0.4mm。用單獨注入測試法測試固砂體的水相滲透率、油相滲透率，用平行注入測量法測定出的K0、KW，試驗表明：固砂體的油相滲透率大大高于水相滲透率，油相滲透率為水相滲透率的3—6倍，說明具有較好的堵水不堵油效果。平行注入法結果表明，高滲透層堵水效果更好。通過選擇性注入工藝，可使其更多的選擇性進入高含水的高滲透層，從而進一步提高堵水的選擇性。

2.5粘土含量對固砂體抗壓強度的影響

為考查粘土含量對固砂體強度的影響，按基本配方，在固化溫度60℃，固化反應時間24h條件下，將不同含量的粘土(膨潤土)和石英砂(0.2-0.4mm)攪拌均勻后固化。試驗表明，粘土含量對固結強度影響較大，粘土含量大于7％后，固結體抗壓強度降低了50％以上。粘土水化膨脹，影響了砂粒與砂粒表面的粘結，使整個固結體變得松散，從而使固結強度降低，而且粘土膨脹后對孔喉造成堵塞降低了滲透率。因此，對于粘土含量較高的地層，必須進行必要的方法進行處理。

3施工工藝研究

①沖砂；②填砂；③清洗；④防砂堵水：低壓低排量正擠新型防砂材料，用量可按下式計算：Q=R 2 nφh(Q新型防砂材料用量，m 3；R處理地層半徑，m；φ地層有效孔隙度，％；h油層射孔厚度，m。)地層的吸液情況是不同的，一般有效吸液厚度占油層有效厚度的30％-60％。作為-堵水為主時，R一般取3—5m，以防砂為主時，R一般取O.5-1.5m，二者兼顧時，推薦R取值2-4m，由此可以計算出用量。為了減小新型防砂材料用量，可先注入以選擇性堵水為主防砂為輔的新型防砂材料，后注入以防砂為主堵水為輔的新型防砂材料。⑤頂替；⑥候凝；⑦洗井；④投產。

4現場試驗概況

根據室內研究的配方及確定的施工工藝，在孤東油田7區、8區、6區等多個主力區塊實施了防砂堵水試驗，截止2000年10月，共實施22井次，開井21井次，從防砂角度分析，防砂有效20井次，防砂有效率達95％，累計產油10140.9t，平均單井產油482.9t，平均單井防砂有效期154d；從堵水角度分析，堵水有效17井次，有效率77.3％，措施前日產液1797.9t，日產油42.9t，含水97.6％，措施后日產液2086.7t，日產油92.8t，含水95.6％，日增油50t，含水下降2.0％，累計增油6060.9t，平均單井堵水有效期125d。通過現場20多井次的試驗表明，提出的防砂堵水一體化工藝切實可行，取得了初步成效。

5結論

1)GF-1是以無機物為主的新型防砂材料，以硅酸鹽、硅鋁酸鹽為主膠結成分，以氟硅酸鹽、金屬氧化物為主固化劑，其固砂體抗壓強度可達到3MPa以上，堵水率大于95％，并且具有較好的堵水選擇性，適用油層溫度為50-120℃。基本上滿足了防砂堵水的要求。

2)根據地層滲透率的差異和吸液能力的不同，選擇和控制合理的注入壓力和排量，可使新型防砂材料主要進入高含水、出砂嚴重的高滲層，提高堵水的選擇性和防砂的效果。

3)該工藝具有良好的防砂效果，而且在防砂的同時具有較好的堵水效果，實現防砂堵水一體化，經濟效益好。

4)該新型防砂材料強度高，防砂和堵水效果好，有效期長，且施工簡單，無須如涂料砂、干灰砂等動用大型防砂車組。