树脂砂防砂技术在小井眼地层防砂中的实验研究

郑学明，邵剑波

（1.中国石油长庆油田分公司第十二采油厂，甘肃庆阳 745400；2.中国石油塔里木油田分公司库车油气开发部，新疆库尔勒 841000）

树脂砂防砂技术在小井眼地层防砂中的实验研究

郑学明1，邵剑波2

（1.中国石油长庆油田分公司第十二采油厂，甘肃庆阳 745400；2.中国石油塔里木油田分公司库车油气开发部，新疆库尔勒 841000）

针对小井眼防砂的难点，开展了新型树脂砂防砂技术研究，解决了小井眼钻塞难的问题，取得了良好的效果。

树脂砂；小井眼；防砂技术；深部地层

目前的防砂技术主要针对于5″1/2井眼或5″井眼，而对于4″甚至小于4″的井眼，防砂技术研究较少，已有的技术也不成熟，如化学固砂技术对地层的伤害大。近年来，树脂砂防砂技术发展迅速，这不但可有效地防治一般地层出砂，对于小井眼防砂也效果显著。

1 防砂原理

地层深部防砂技术是利用携砂液携带树脂砂通过高压泵车组，将树脂砂填充到地层亏空部位和高压泵车组压开的裂缝中，树脂砂在地层温度和固化剂作用下发生固化胶结，具有一定的强度和渗透能力，在地层深部形成高渗透过滤带，阻止地层砂流入井筒，达到防砂目的。其突出特点是改变了油层渗流方式，使井筒附近的径向流变为线型流，不但可以有效地防治一般地层出砂，对于难于防治的细粉砂也有显著的效果。

2 实验研究

2.1 材料的选择

树脂砂的组成材料可分为两大部分，一部分是支撑剂材料，一部分是树脂及助剂材料。

（1）选用0.45～0.9mm的石英砂，它成本低廉，是一种被广泛使用的压裂支撑剂。这种石英砂表面没有脱皮，利于树脂的包覆，所制得的树脂砂固化强度高。

（2）选用热固性酚醛树脂和双酚A型环氧树脂，环氧树脂约占28%，酚醛树脂约占66%，其他成分为稀释剂和偶联剂，约占6%。

2.2 石英砂与树脂的包覆方式选择

石英砂与树脂的包覆方式可分为冷包覆和热包覆两种，冷包覆加工比较简单，包覆质量差。热包覆加工比较复杂，包覆质量好，表现为包覆率高，粉尘含量低，球度和圆度好，树脂砂的抗压强度和渗透率较高。通过对比在原材料配比一致的情况下，不同的包覆方式测得的树脂砂实验数据可知，热包覆的最终抗压强度、渗透率等各项指标都明显好于冷包覆。

2.3 树脂含量与岩心抗压强度及渗透率的关系

由于地层的高压特性，需要选用树脂砂固结，同时岩心的渗透率也将影响到防砂效果，岩心渗透率过低会造成油井产量下降。实验结果表明，树脂含量越高，岩心的抗压强度越大，但过高的强度会使岩心的渗透率大大降低，甚至失去过滤能力。

2.4 固化速度的控制

树脂砂的初期固化主要表现为酚醛树脂的固化（温度较低时环氧树脂固化较慢），酚醛树脂的固化速度主要与固化温度和外加固化剂（HCl）浓度有关。通过测定不同温度下树脂砂固化时间数据，可以看到固化温度越高，树脂砂固化时间越短，反之越长。尽管温度可以改变树脂砂的固化时间，但在现场应用中很难改变井底温度，使之达到固化要求。固化剂（HCl）对酚醛树脂固化反应有催化作用，盐酸浓度高，固化速度快，反之则慢。因此选择合适的盐酸浓度，可以控制固化反应时间。

2.5 固化时间对抗压强度、渗透率的影响

岩心的抗压强度和渗透率是油井防砂的最重要参数，为了研究它们与固化时间的关系，通过在40℃水浴中，分别放置多个样品，按不同时间取出测定岩心的抗压强度和渗透率。分析实验数据可以看出，所制得的树脂砂，初期固化强度（12h）在1.5MPa以下，12～60h强度缓慢上升，约60h后强度达到5.8MPa以上，而固化时间对渗透率基本没有影响。

2.6 新型树脂砂

通过上述的相关实验对树脂砂有了比较全面的认识，考虑到抗压强度和渗透性等参数，最终确定了树脂砂配方，其中包括树脂用量、助剂含量、包覆温度、固化剂浓度等。初期抗压强度是在树脂砂岩心温度为40℃下测定的。新型树脂砂对温度的敏感性比较强，在树脂砂没有完全胶结固化前，它的岩心抗压强度会随着温度的变化发生改变。利用油田热污水冲砂时，温度在60℃左右就可以促进树脂砂塞软化，达到降低抗压强度、利于冲砂的目的。

3 小井眼冲砂工具的设计

本次设计的小井眼冲砂工具设计如下（图1），液体出口管道内径为d1，流速为v1，液体密度为ρ，管道截面积为S，流量为Q。假设液体流出管道后直接冲击树脂砂面，液体沿管道方向的速度降为零，即v2=0。

图1 冲砂工具设计图

[1] 赵洪忠.辽河油区细粉砂防砂工艺技术研究与应用[J].特种油气藏，2007，14（4）：85-87.

E x p e r i me n t a l S t u d y o n S a n d C o n t r o l T e c h n o l o g y o f R e s i n S a n d i n S a n d s t o n e F o r ma t i o n

Zheng Xue-ming，Shao Jian-bo

Aiming at the diff i culty of sand control in small borehole，a new sand control technology of resin sand was carried out，which solved the problem of drilling and drilling in small well hole and achieved good effect.

resin sand；small borehole；sand control technology；deep stratum

TE358.1；

B

1003-6490（2017）08-0079-01

2017-05-31

郑学明（1984—），男，山东栖霞人，助理工程师，主要从事采油工艺、井下作业工作。