纤维复合防砂工艺技术研究与应用

2016-09-20康玉阳徐文敏

石油化工应用 2016年5期

关键词：砂量细粉防砂

陈　飞，康玉阳，陈　丽，徐文敏

（中石化江苏油田采油一厂，江苏扬州　225265）

纤维复合防砂工艺技术研究与应用

陈飞，康玉阳，陈丽，徐文敏

（中石化江苏油田采油一厂，江苏扬州225265）

针对传统工艺防砂后地层近井地带渗透率下降引起油井产量降低问题，引进推广了纤维复合防砂技术。该工艺采用“软、硬”两种特种纤维与覆膜砂在出砂层及近井地带形成高强度高渗透挡砂层，在提高近井地带渗流能力的同时，可有效地防止地层出砂，特别是细粉砂的产出，为解决细粉砂、泥质运移问题提供了有效解决方法。纤维复合防砂工艺在江苏油田周43、沙埝、陈堡等油田现场推广应用4井次，达到防砂增产双重效果。

防砂；疏松砂岩油气藏；细粉砂；纤维复合防砂

1　疏松砂岩油藏出砂状况研究

1.1出砂现状调研

采油一厂存在出砂及泥质运移问题主要为许浅1、周43以及陈堡区块的部分油井。上述区块为较典型疏松砂岩油藏，具有埋藏浅，压实较差，胶结疏松的特性，严重出砂井数占到全厂出砂总井数的85%。以许浅1和周43区块为例。

许浅1块目前有油水井31口，具有严重出砂井史的有22口，严重出砂井占比高达71%。周43块目前有油水井28口，具有严重出砂井史的有11口，出砂井占比达39%。

根据许浅1及周43块出砂井砂样的粒径统计，许浅1块出砂粒径范围在0.1 mm～0.4 mm，粒径中值约为0.15 mm；周43块出砂粒径范围在0.1 mm～0.5 mm，粒径中值约为0.2 mm（见表1）。

表1　许浅1块、周43块出砂粒径统计表

1.2出砂敏感因素研究

1.2.1地质因素颗粒胶结程度是影响出砂的主要因素。一般来说，地层埋藏越深，压实作用越强，地层岩石强度越高，反之亦然。许浅1块及周43块均具有埋藏浅、成岩性差的特点，胶结程度为中等到疏松，从地质情况可判断为胶结疏松易出砂油藏类型。

1.2.2流体性质许浅1块地面原油相对密度0.938 1，地面黏度444.2 mPa·s，地层压力12.89 MPa～13.73 MPa，地饱压差1.1 MPa～3.3 MPa。周43块地面原油相对密度为0.951 4，地面黏度平均352.5 mPa·s，周43块K2t1油藏原始地层压力为14.8 MPa，地饱压差1.5 MPa～3.0 MPa。由这两个区块流体性质及油品全分析实验可知，原油为高密度、高黏、低含蜡沥青基石油，生产时施加在岩石颗粒上的拖曳力大，易造成出砂。

1.2.3开采因素部分井生产制度不合理导致井底压降过大，流速加快，使岩石颗粒受到的应力负荷及拖曳力增大，造成岩石剪切破坏，导致地层大量出砂。

2　纤维复合防砂技术的引进及优化

纤维复合防砂技术是采用两种可分别起“稳砂”和“挡砂”作用的特种纤维［1-3］，一种稳砂，将细粉砂聚集成较大的细粉砂结合体，另一种挡砂，挡住细粉砂结合体进入井筒。

2.1纤维复合防砂原理

“软纤维”是一种长链阳离子聚合物，在水溶液中其支链阳离子基团可吸附在细粉砂上，将分散的砂粒桥接起来，成为细粉砂结合体（类似于大颗粒），起到了稳砂固砂作用。“硬纤维”是经过选择和特殊处理的特制无机纤维，可相互勾结形成稳定的三维网状结构将砂粒束缚于其中，并形成较为稳定的过滤体从而达到挡砂目的（见图1、图2）。

图1　“软纤维”稳砂原理图

图2　“硬纤维”挡砂原理图

2.2纤维的选择与性能评价

防砂用纤维主要有两大类：无机纤维和有机纤维。无机纤维有陶瓷纤维、G纤维等；有机纤维有碳纤维、尼龙纤维等。一般来讲，无机纤维的强度要大于有机纤维，抗温、抗盐、抗酸碱液的腐蚀也较好，因此一般优选无机纤维。目前采油一厂现场应用涂覆砂的密度在2.60 g/cm3左右，根据密度相近易混合原理，所选纤维的密度尽量应与之相近。因此从密度因素及成本角度考虑优先选用G纤维（见图3、图4）。

图4　G纤维微观图片

防砂纤维要求具有良好的化学稳定性才能适应复杂油藏环境，其化学稳定性包括抗酸、碱和地层水侵蚀能力及耐温性。取周43、许浅1等出砂区块地层水样进行室内模拟地层温度下耐酸、碱、盐及耐温性实验。结果表明纤维具耐各种介质侵蚀能力且化学稳定性强（见表2、表3）。

表2　纤维抗酸、碱、盐水腐蚀数据实验表

表3　G纤维耐温实验表

2.3纤维复合体优化研究

2.3.1覆膜砂的优化选择许浅1、周43、陈堡的出砂井油层埋深一般在2 500 m之内，地层压力通常不超过25 MPa，在加压施工及该闭合压力条件下石英砂的破碎率很低，完全可以满足储层需要。因此选用树脂涂层的石英砂为纤维复合体支撑剂。考虑采油一厂储层出砂粒径等因素，树脂涂覆砂粒径选择0.4 mm～0.8 mm（见图5）。