化学防砂技术在稠油藏的研究与应用

摘要：辽河油田稠油藏粘结比较疏松，油井出砂严重。对这类油藏出砂原因和规律进行了分析，进行羟基铝、高温固砂剂和有机硅高温固砂剂化学防砂措施，从油井应用的效果和适用程度进行了总结。

关键词：稠油藏;羟基铝;有机硅;化学防砂技术

1.概述

辽河油田稠油油藏出砂粒径分布范围为 0.0 7～ 0.1mm，占总重量的 60%～70%，其砂样所含的主要成分为长石、石英、岩屑等等。基于出砂粒径比较小，细小砂粒非常容易被油流带入泵筒中造成抽油泵泵卡，影响油井生产。

2.影响出砂因素的原因

稠油藏油井出砂的原因，在于油层较多轮次的吞吐周期，一方面改变了岩层表面的润湿性，另一方面对地层中石英和长石具有溶解及软化的作用，由此造成油井地层大量出砂。

2.1 过热蒸汽对油井出砂的影响

稠油藏开采上利用蒸汽吞吐的方法 注入的过热蒸汽对油层结构有非常大的破坏作用。一方面过热蒸汽对油层结构有冲刷作用，另一方面井内饱和蒸汽液相 pH 值较高，达到了 10～ 13。这种碱性的蒸汽在注入油层，经过土矿物有溶蚀作用，使油层胶结程度降低。

2.2 注汽的参数对油井出砂的影响：

随着注汽的压力不断增高，在大于注汽压力的极限时，由于压差变化较大，井内油层产生较大激动压力，破坏了胶结疏松油层的结构，造成了粘结层的骨架破坏。注汽热采出砂的油井大部分都曾出现过汽窜，严重出砂的油井出现汽窜的数量更多，这是因为注汽强度太高，油层结构被严重破坏，还有热采油井注入高强度的蒸汽也容易压裂油层，造成油井出砂。

2.3 射孔参数对油井出砂的影响

油井射孔后，油层应力作用在射孔孔道的周围，会导致油层发生剪切造成油层骨架破坏，如果射孔孔密、孔径过小及射孔井段过短会减少渗流面积，增加注汽的强度和采液的强度，同样会造成油层骨架的破坏，同样加剧油层出砂。还有射孔的相位和深度等参数设计不合理時也会加剧油层出砂。

3 出砂规律

油井出砂有普遍性，各个采油厂均有高于9% 的出砂井，出砂的油井占总井数 的1/ 4。严重出砂的油井占总井数的 10%。从开采时间来看，单井出砂率与注汽的轮次有关，大体上呈现了两低一高的趋势，即首次吞吐和第五、六轮油井出砂的比例较低，中间的轮次出砂比例较高。油井的出砂随着排液的速度变化而发生变化，排液的速度越大则出砂越多。吞吐的油井转汽驱生产后，出砂现象有所减少。由于每轮出现新的出砂井，累计的出砂井是逐轮增加的。

4 化学防砂工艺技术

针对稠油藏严重的出砂情况，形成了一套较完整的化学防砂工艺体系。从防砂的历史看化学防砂的工艺可分为两个发展的阶段。主要采用这两类化学防砂技术：一是羟基铝预处理化学防砂技术，二是有机硅高温固砂剂化学防砂技术。

羟基铝是一类具有较高热稳定性粘土的稳定剂，主要使用于新井的投产预防砂，基于该化学防砂工艺投入费用降低，施工步骤简单，因此广泛用于新井的预防砂.曙光采油厂共有 135口井采用羟基铝化学预处理防砂，经数据分析表明羟基铝预处理化学防砂技术对于油层的粘土含量高于 3% 的油井，粘土稳定效果较好。平均的有效期在120 天左右，有效率成功率为 70%。有机硅高温固砂技术使用的有机硅高温固砂剂是一种具有极好固砂特性的硅化物，注汽后将有机硅固砂剂挤入油井内，该工艺通常用于预处理出粉砂和出砂不严重的油井。曙光采油厂应用这种有机硅高温固砂技术防砂 23井次，有效成功率为60%。缺点是针对出砂比较严重的油井有效期很短，平均不足90天。有机硅高温固砂技术有机硅高温固砂剂是有机硅无机固化剂。注汽后将有机硅无机固化剂挤入井内。有机硅高温固砂剂具有很高的固砂强度，耐高温性能较佳，而且有效期为羟基铝和高温固砂剂的两倍左右。该固砂剂既可用于出砂严重井的固砂，也可用于出砂不严重井的前期防砂。曙光采油厂应用 15 井次，有效成功率为 75%。高温固砂剂防砂工艺主要用于预处理出粉砂、且出砂程度不严重的油井，有效率达 77.5%，但是有效期短，它与羟基铝化学预处理防砂技术相比防砂效果较好，应用范围更宽。这一阶段所采取的防砂工艺没有解决以下几个问题：（1）出砂井出细粉砂的防治;（2）原油粘度较大严重出砂井的防砂;（3）水平井和斜度较大油井出砂的防治;（4）普遍有效期较短。

有机硅高温固砂剂应用范围较广，有效成功率达 80%。该种化学固砂剂既可以用于出砂严重油井的固砂，也可用于出砂不严重油井的前期防砂;既能够防细粉砂，又能够防粒径较大的石砾;并且有效期较长，为羟基铝和高温固砂剂的两倍左右。该种化学固砂剂对于汽窜严重和亏空严重的出砂油井效果较差。

5 结论

油井的出砂规律表现为出砂有普遍性，油井出砂的量随着注汽的轮次和排液的速度增加而增加。油井出砂直接的因素是注过热蒸汽的吞吐方式对油层的结构破坏、汽窜以及管理不当。稠油使用蒸汽吞吐的油井各个注汽参数对油井出砂有比较直接的影响。

第一阶段使用的化学防砂技术主要针对粒径较大的出砂油井的防砂，羟基铝和普通高温固砂剂有利于出砂井的前期防砂。第二阶段基于总结第一阶段使用的化学防砂工艺的前提下，解决了出砂粒径较小（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问题，尤其是有机硅高温固砂剂的化学防砂性能较为突出。

参考文献：

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[2].吴保先，周骅，于胜清.有机硅固砂剂在河南油田的开发与应用[ J].西安石油学报，2002，2（17）

[3].孙川生，彭顺龙，等.克拉玛依热采稠油油藏[ M ].北京：石油工业出版社，1988

作者简介：

赵金姝，女，1970年10月出生，2006年毕业于中国石油大学（华东），工程师，现从事入井流体检测和研究工作。