化學(xué)防砂技術(shù)在稠油藏的研究與應(yīng)用

摘要：遼河油田稠油藏粘結(jié)比較疏松，油井出砂嚴(yán)重。對這類油藏出砂原因和規(guī)律進行了分析，進行羥基鋁、高溫固砂劑和有機硅高溫固砂劑化學(xué)防砂措施，從油井應(yīng)用的效果和適用程度進行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：稠油藏;羥基鋁;有機硅;化學(xué)防砂技術(shù)

1.概述

遼河油田稠油油藏出砂粒徑分布范圍為 0.0 7～ 0.1mm，占總重量的 60%～70%，其砂樣所含的主要成分為長石、石英、巖屑等等。基于出砂粒徑比較小，細(xì)小砂粒非常容易被油流帶入泵筒中造成抽油泵泵卡，影響油井生產(chǎn)。

2.影響出砂因素的原因

稠油藏油井出砂的原因，在于油層較多輪次的吞吐周期，一方面改變了巖層表面的潤濕性，另一方面對地層中石英和長石具有溶解及軟化的作用，由此造成油井地層大量出砂。

2.1 過熱蒸汽對油井出砂的影響

稠油藏開采上利用蒸汽吞吐的方法 注入的過熱蒸汽對油層結(jié)構(gòu)有非常大的破壞作用。一方面過熱蒸汽對油層結(jié)構(gòu)有沖刷作用，另一方面井內(nèi)飽和蒸汽液相 pH 值較高，達到了 10～ 13。這種堿性的蒸汽在注入油層，經(jīng)過土礦物有溶蝕作用，使油層膠結(jié)程度降低。

2.2 注汽的參數(shù)對油井出砂的影響：

隨著注汽的壓力不斷增高，在大于注汽壓力的極限時，由于壓差變化較大，井內(nèi)油層產(chǎn)生較大激動壓力，破壞了膠結(jié)疏松油層的結(jié)構(gòu)，造成了粘結(jié)層的骨架破壞。注汽熱采出砂的油井大部分都曾出現(xiàn)過汽竄，嚴(yán)重出砂的油井出現(xiàn)汽竄的數(shù)量更多，這是因為注汽強度太高，油層結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，還有熱采油井注入高強度的蒸汽也容易壓裂油層，造成油井出砂。

2.3 射孔參數(shù)對油井出砂的影響

油井射孔后，油層應(yīng)力作用在射孔孔道的周圍，會導(dǎo)致油層發(fā)生剪切造成油層骨架破壞，如果射孔孔密、孔徑過小及射孔井段過短會減少滲流面積，增加注汽的強度和采液的強度，同樣會造成油層骨架的破壞，同樣加劇油層出砂。還有射孔的相位和深度等參數(shù)設(shè)計不合理時也會加劇油層出砂。

3 出砂規(guī)律

油井出砂有普遍性，各個采油廠均有高于9% 的出砂井，出砂的油井占總井?dāng)?shù) 的1/ 4。嚴(yán)重出砂的油井占總井?dāng)?shù)的 10%。從開采時間來看，單井出砂率與注汽的輪次有關(guān)，大體上呈現(xiàn)了兩低一高的趨勢，即首次吞吐和第五、六輪油井出砂的比例較低，中間的輪次出砂比例較高。油井的出砂隨著排液的速度變化而發(fā)生變化，排液的速度越大則出砂越多。吞吐的油井轉(zhuǎn)汽驅(qū)生產(chǎn)后，出砂現(xiàn)象有所減少。由于每輪出現(xiàn)新的出砂井，累計的出砂井是逐輪增加的。

4 化學(xué)防砂工藝技術(shù)

針對稠油藏嚴(yán)重的出砂情況，形成了一套較完整的化學(xué)防砂工藝體系。從防砂的歷史看化學(xué)防砂的工藝可分為兩個發(fā)展的階段。主要采用這兩類化學(xué)防砂技術(shù)：一是羥基鋁預(yù)處理化學(xué)防砂技術(shù)，二是有機硅高溫固砂劑化學(xué)防砂技術(shù)。

羥基鋁是一類具有較高熱穩(wěn)定性粘土的穩(wěn)定劑，主要使用于新井的投產(chǎn)預(yù)防砂，基于該化學(xué)防砂工藝投入費用降低，施工步驟簡單，因此廣泛用于新井的預(yù)防砂.曙光采油廠共有 135口井采用羥基鋁化學(xué)預(yù)處理防砂，經(jīng)數(shù)據(jù)分析表明羥基鋁預(yù)處理化學(xué)防砂技術(shù)對于油層的粘土含量高于 3% 的油井，粘土穩(wěn)定效果較好。平均的有效期在120 天左右，有效率成功率為 70%。有機硅高溫固砂技術(shù)使用的有機硅高溫固砂劑是一種具有極好固砂特性的硅化物，注汽后將有機硅固砂劑擠入油井內(nèi)，該工藝通常用于預(yù)處理出粉砂和出砂不嚴(yán)重的油井。曙光采油廠應(yīng)用這種有機硅高溫固砂技術(shù)防砂 23井次，有效成功率為60%。缺點是針對出砂比較嚴(yán)重的油井有效期很短，平均不足90天。有機硅高溫固砂技術(shù)有機硅高溫固砂劑是有機硅無機固化劑。注汽后將有機硅無機固化劑擠入井內(nèi)。有機硅高溫固砂劑具有很高的固砂強度，耐高溫性能較佳，而且有效期為羥基鋁和高溫固砂劑的兩倍左右。該固砂劑既可用于出砂嚴(yán)重井的固砂，也可用于出砂不嚴(yán)重井的前期防砂。曙光采油廠應(yīng)用 15 井次，有效成功率為 75%。高溫固砂劑防砂工藝主要用于預(yù)處理出粉砂、且出砂程度不嚴(yán)重的油井，有效率達 77.5%，但是有效期短，它與羥基鋁化學(xué)預(yù)處理防砂技術(shù)相比防砂效果較好，應(yīng)用范圍更寬。這一階段所采取的防砂工藝沒有解決以下幾個問題：（1）出砂井出細(xì)粉砂的防治;（2）原油粘度較大嚴(yán)重出砂井的防砂;（3）水平井和斜度較大油井出砂的防治;（4）普遍有效期較短。

有機硅高溫固砂劑應(yīng)用范圍較廣，有效成功率達 80%。該種化學(xué)固砂劑既可以用于出砂嚴(yán)重油井的固砂，也可用于出砂不嚴(yán)重油井的前期防砂;既能夠防細(xì)粉砂，又能夠防粒徑較大的石礫;并且有效期較長，為羥基鋁和高溫固砂劑的兩倍左右。該種化學(xué)固砂劑對于汽竄嚴(yán)重和虧空嚴(yán)重的出砂油井效果較差。

5 結(jié)論

油井的出砂規(guī)律表現(xiàn)為出砂有普遍性，油井出砂的量隨著注汽的輪次和排液的速度增加而增加。油井出砂直接的因素是注過熱蒸汽的吞吐方式對油層的結(jié)構(gòu)破壞、汽竄以及管理不當(dāng)。稠油使用蒸汽吞吐的油井各個注汽參數(shù)對油井出砂有比較直接的影響。

第一階段使用的化學(xué)防砂技術(shù)主要針對粒徑較大的出砂油井的防砂，羥基鋁和普通高溫固砂劑有利于出砂井的前期防砂。第二階段基于總結(jié)第一階段使用的化學(xué)防砂工藝的前提下，解決了出砂粒徑較小（粒度中值在 0.1 mm）的出砂井以及大斜度井和水平井的防砂問題，尤其是有機硅高溫固砂劑的化學(xué)防砂性能較為突出。

參考文獻：

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[3].孫川生，彭順龍，等.克拉瑪依熱采稠油油藏[ M ].北京：石油工業(yè)出版社，1988

作者簡介：

趙金姝，女，1970年10月出生，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），工程師，現(xiàn)從事入井流體檢測和研究工作。