高强度深部防砂技术研究与应用

王星棋

【摘  要】辽兴油气开发公司出砂区块主要集中在曙三区、曙四区、马19块、洼52块、兴28等区块，共有油井296口，气井70口，目前油井开井68口，气井开井23口。承担公司全部气井产量及20%以上的油井产量。但随着出砂状态发生转变，常规压裂防砂达不到生产的需求。针对上述问题，立项研究“高强度深部防砂技术”，通过现场实施已取得多项突破，达到了油田先进技术水平，有效稳定并提高了防砂井的防治效果，为曙三区、曙四区、兴28块等区块油气井稳产增效提供了有力的技术支撑和保障。

【关键词】防砂思路;树脂砂;固化原理;包覆原理

一、概况

1.1曙三区

该区块位于辽河断陷盆地西部凹陷西斜坡中段杜32断层上升盘，开发目的层为下第三系沙河街组四段杜家台油层，油层埋深950-1700m，含油面积19.0km2，地质储量2244×104t，可采储量758×104t，最终采收率33.8%，平均油层有效厚度12.7m，是一具有边底水的构造岩性油藏。

1.2 曙四区

该区块位于辽河断陷盆地西部凹陷西斜坡中段，开发目的层为下第三系沙河街组四段杜家台油层，油层埋深950-1430m，含油面积23.2km2，地质储量1620×104t，平均有效厚度6.9m。

1.3 马19块

该区块位于辽河断陷盆地西部凹陷兴隆台断裂背斜构造带的南部，东临冷东断阶带，西接双台子构造带，北靠马20断块，南部向清水洼陷倾没。

二、研究内容

由于覆膜砂防砂技术领域广泛，而防砂的最终目标是最大限度地稳定并提高油井产量、延长防砂井有效期。我们根据其防砂难点拟制定如下技术对策：

2.1防砂存在问题

随着区块开发的不断深入，出砂出泥浆区块稳产形势日趋严峻，油井层间接替能力下降，油井多轮次措施、重复防砂频繁，有的油井甚至进行了10轮次以上压防。目前防砂思路主要以近井地带热塑性树脂砂防砂为主，通过物理交结，固化强度范围在5.0MPa—7.0MPa，在套管外形成人工井壁挡砂屏障，实现挡砂、防砂，但随着多轮次防砂的进行，效果逐年变差，技术人员急需结合近些年技术及工艺的改进，进行防砂的优化升级，同时尝试新的防砂思路，实现更高效的增产稳产。

2.2防砂设计优化改进

2.2.1 优化防砂技术路线

优化设计地层深部防砂工艺技术，地层深部防砂技术以全新的理念将水力压裂和砾石充填技术的优势有机结合在一起，利用压裂车组在高于或接近地层破裂压力的条件下，将石英砂填入地层深部并压实，然后在末端填入一定量的树脂覆膜砂，在地层温度下，树脂砂表面的树脂固化，在井筒周围形成挡砂层，而石英砂在地层内形成高渗带。具有缓解出砂和增产的双重作用。

2.2防砂用树脂砂的优选

成树脂砂的材料主要有两部分：一部分是支撑剂（如石英砂、陶粒、桃壳粒料等），另一部分为树脂（包括酚醛树脂、尿醛树脂、环氧树脂、糠醛树脂等）。树脂砂的特性是由包覆它表面的树脂决定的，因此其胶结固化原理也就是树脂等材料的固化原理。

以热固性酚醛树脂为例，热固性酚醛树脂合成反应定性表示如下：

它含有可以继续反应的羟甲基活性基团—CH2OH，可继续反应，固化为不溶不熔的三维体型结构。

树脂固化后，将原来松散的树脂砂彼此粘接在一起，具有很高的抗压强度，同时渗透性能好，达到防砂的目的。

2.3防砂用携砂液的优化

通过添加表面活性剂来达到前期洗油疏通地层的目的。增稠剂采用了羟丙基改性瓜尔胶，加入复合型防膨剂以来抑制黏土水化膨胀，黏土膨胀平均值仅为3.45。该携砂液室温下，粘度<40mPa·s，携砂液在24H内可分解，无需返排。

3.实施过程

3.1典型井例分析

3.1.1曙3-10-6C井

（1）油井基本数据

完钻井深：1202m

人工井底：1186m

固井质量：合格

油 补 距：3.08m

套 补 距：3.4m

套管规范：Φ139.7mm×830m+Φ101.6mm×470m

悬挂器位置：829.9m

油层数据：1095.5-1165.2m   19.4m/14层

（2）生产井史及措施目的

该井为出砂严重井，先后多次因出砂停产关井，已进行10轮周期防砂，采用高强度深部防砂技术对该井实施压防。

（3）防砂施工程序及效果

该井为间抽井，停3天抽1天，间抽开井日日产液0.68吨、油0.5吨、含水27%，该井2018年9月实施第11轮周期防砂，应用高强度防砂技术，截止2019年10月，累计生产404天，累计产油1067.9吨。

4.效果评价

自2018年以来，在盆地曙光、马圈子等地区出砂油井当中，推广应用高强度深部防砂技术32井次，施工成功率95%。截止2019年10月，累计增油15918.3吨，平均单井增油497.4吨，目前平均单井生产时间327天，保证出砂井的正常生产。

5.经济效益分析

自2018年以来，在盆地曙三区、曙四区、马圈子等出砂油氣井中，推广应用低成本防砂技术32井次，施工成功率95%，截止2019年10月，累计增油15918.3吨，累计创造经济效益2517.1万元。

经济效益E为（2018年）：

E =（1-30%）×分成系数×提高原油产量×（原油单位价格-原油单位生产成本）

= 0.7×0.9×10852.7×（3388.55–839.57）

=1742.8万元

经济效益E为（2019年）：

E =（1-30%）×分成系数×提高原油产量×（原油单位价格-原油单位生产成本）

= 0.7×0.9×5065.6×（3189.22–763）

=774.3万元

6.结论与认识

（1）通过优选热固性树脂砂，改变树脂砂的交结方式，提高树脂砂的固化强度，延长压裂防砂施工有效期，提升了覆膜砂防砂技术的水平，对辽河油田解决多轮次出砂井的出砂难题具有一定的指导意义和借鉴作用。

（2）通过转变防砂技术思路，优化技术路线，升级压裂车组等施工设备，实现地层深部防砂技术，挖掘油井生产潜能，提高防砂井增油效果，维持油井长期稳定生产。

（3）通过应用携砂性能良好的无固相清洁携砂液，有效降低携砂液对地层的伤害，成功做到低残渣、低污染、摩阻小、破胶彻底、返排率高等特点，保证了防砂施工效果。

（4）2018年以来在出砂油井当中，推广应用防砂技术32井次，累计产油15918.3吨。可为曙光、兴隆台等出砂井稳产增效提供了有力的技术支撑和保障。

参考文献：

[1]陶亮，周志华;夹层枪压扁理论与弹性分析[J];测井技术;2005年S1期

[2]李宗田，刘应红;采油工艺技术新进展及发展趋势[J];断块油气田;2000年01期

（作者单位：中国石油辽河油田公司辽兴油气开发公司地质工艺研究所）