注水井涂敷砂防砂用纤维的研制与应用

通过在覆膜砂中加入经过表面处理的纤维,并且只要纤维的种类、长度、直径和加量选择的合适,其抗压和抗折强度都相应增大,尤其抗折强度增大较多。所以,在覆膜砂中加入纤维,可以提高覆膜砂的挡砂强度等性能。经过大量试验,确定了覆膜砂中添加纤维的种类、长度、直径、加量和合适的表面处理方法。该技术在孤东油田已投入使用,试验两口井,防砂成功率100%。     

注水并涂敷砂防砂用纤维的研制与应用

通过在覆膜砂中加入经过表面处理的纤维,并且只要纤维的种类、长度、直径和加量选择的合适,其抗压和抗折强度都相应增大,尤其抗折强度增大较多.所以,在覆膜砂中加入纤维,可以提高覆膜砂的挡砂强度等性能.经过大量试验,确定了覆膜砂中添加纤维的种类、长度、直径、加量和合适的表面处理方法.该技术在孤东油田已投入使用,试验两口井,防砂成功率100%.     

纤维复合防砂技术的研究及现场应用

通过对纤维复合体的固化温度、固化时间以及耐介质性的分析发现，在覆膜砂中加入经过表面处理的纤维，不但可以增加纤维固结体的挡砂性能，而且不伤害地层渗透率。现场试验表明，纤维复合防砂不但增加了固结体的挡砂强度，而且延长了防砂有效期，是一种值得推广应用的新型防砂技术。     

孤东油田注水井纤维复合防砂新技术

为了提高注水井防砂的成功率,在覆膜砂中加入经过表面处理的纤维,不但可以增加纤维固结体的挡砂性能,而且对渗透率也没有伤害。探讨了固化温度、固化时间、耐介质性、携砂液的种类和用量以及支撑剂粒径等对纤维复合防砂体的影响。纤维的加入提高了防砂体的早期抗压强度(即固化12~24h时的抗压强度),作业占井周期由原来的关井4d缩短为2d;而且纤维复合防砂体的挡砂强度可达5MPa,可以满足注水井防砂要求。该技术是一种值得进一步推广应用的防砂新技术。     

水镁石纤维增强油井水泥石性能研究

分别对不同长度水镁石纤维油井水泥浆的流动性、API失水量、沉降稳定性进行了测试和分析;并讨论了纤维分散方式、加量范围、水泥石抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度以及微观结构。结果表明,水镁石纤维能显著降低水泥浆体系流动性、使API失水量下降45%数50%,对水泥浆沉降稳定性的影响很小。水镁石纤维能显著提高水泥石的力学性能,水浴养护14 d后,3%纤维加量下的水泥石抗压强度提高16.2%,5%纤维加量下的水泥石抗折强度提高48.8%,8%纤维加量下的水泥石劈裂抗拉强度提高41.4%。通过机械剪切力和超声作用预分散处理后,水镁石纤维成细丝状均匀分布在水泥石中,能有效提高水泥石密实度和限制微裂纹发生与扩展。纤维的加入使得水泥石力学性能增益比显著增大,5%纤维加量水泥石的拉压比与空白试样相比提高27.5%,使得水泥石脆性得到较大改善。但高加量下水镁石纤维难分散、易团结,水镁石主要起填充作用,水泥石强度仍能得到一定的增加。     

矿物纤维增强覆膜砂的界面力学模型研究

为深入了解纤维复合防砂技术中纤维复合砂体的增强作用机理,对纤维与覆膜砂表面树脂层的界面性质进行了研究。基于纤维增强复合材料的剪滞理论模型,对单纤维-树脂层微元体进行了界面力学分析;根据矿物纤维覆膜砂体的特征,对剪滞理论模型进行了修正,建立了可定量计算纤维覆膜砂体抗压强度的剪滞理论力学模型。研究发现,覆膜砂体具有宏观颗粒多孔特征和树脂反应收缩产生的大量微裂缝和微孔隙,使砂体应力集中,导致其在60和80 ℃温度下的抗压强度分别为2.75和8.88 MPa;矿物纤维与覆膜砂体为点接触,每个接触点的有效粘结长度为0.3 mm左右;覆膜砂体中加入0.2%矿物纤维后,纤维复合砂体的抗压强度比空白砂体提高了0.92 MPa。研究结果表明,最大剪应力与纤维有效粘结长度呈双曲正切函数关系,纤维有效粘结长度等于所用覆膜砂粒的半径,修正模型从界面力学的角度解释了纤维增强覆膜砂的作用机理,并可在较小误差范围内定量计算适当纤维掺量下纤维复合砂体的抗压强度。      

覆膜砂快固剂的研究及其在孤岛油田的应用

为解决覆膜砂防砂工艺占井时闽长的问题,进行了覆膜砂快固剂的研究.通过正交实验优化了覆膜砂快固剂配方:WOH1树脂软化剂、ZXW增强剂、SH2调节剂质量比为1∶3∶6.随固化温度升高、固化时间延长,固结体强度不断增大.该快固剂可使覆膜砂在60℃固化24h的抗折强度达3.44MPa,与不加快固剂相比反应时间缩短48 h.加入快固剂的覆膜砂固结体320℃下老化5 d,抗折强度为1.63 MPa;60℃在清水、地层水和5％HCI溶液中浸泡30 d,性能变化不大,耐温和耐介质性较好.该技术在孤岛油田应用12井次,累计生产原油8021 t,平均缩短防砂作业占井时间4.3 d.表8参4     

延时固化混纤维酚醛树脂覆膜砂LH-Ⅱ研制

针对开发中后期疏松砂岩油藏的多产层出砂油井研制了防砂荆LH-Ⅱ。用加有偶联剂的酚醛树脂制备覆膜砂，接质量比100：3与直径1．2mm、长8．0mm的聚酯纤维混合制成混纤维覆膜砂。该覆膜砂以油田污水或海水携带，充填入亏空油层，待各项井下作业完成后注入固化剂溶液，使充填砂体固结。聚酯纤维可防止覆膜砂在固结前反吐。在室内模拟条件下确定酚醛树脂熔点为96℃，以乌洛托品与表面活性剂等辅剂的复配物为固化剂。固化剂溶液浓度为250～300g／L。在使用清水携砂、配液条件下，在65℃固化3天后固结砂抗折、抗压强度达2．5和4．3MPa；随固化温度升高，固结砂强度升高，在70℃固化后强度接近稳定值，在120℃固化后强度急剧升高。改用海水时，在70℃固化后抗折、抗压强度分别达2．4和4．8MPa；在60℃下不加固化剂时至少在5天内不固化。加入固化剂后3天强度达到2．4和4．9MPa。LH-Ⅱ固结砂耐清水、海水、原油、盐溶液(压井液)、10％盐酸、季铵盐溶液浸泡，但不耐碱(5％NaOH溶液)。表3参6。     

辽河油田纤维树脂砂防砂技术

针对辽河油田的出砂情况及采取的防砂措施,提出采用树脂预包纤维与覆膜石英砂混用的方法提高防砂效果,详细讨论了树脂预包纤维对石英树脂预包砂抗压强度、抗折强度和渗透率的影响。当树脂预包纤维加量控制在4%～8%时,岩心的各项指标都能满足防砂需要,施工成本费用可降低30%左右,单井节约成本2～3万元。截至2008年9月底,采用该技术施工54井次,施工成功率100%,有效率90%,收到了较好的经济效益。     

适用于多层防砂的LH网络树脂覆膜砂室内研究

疏松砂岩油藏开发到中后期,射开的油层增多,由于油层出砂而造成的亏空日益严重,防砂难度越来越大。为此开发了适合于多层防砂的LH网络树脂覆膜砂。介绍了网络剂的筛选、网络剂长度及加量的确定、网络覆膜砂强度的改进及影响网络覆膜砂的各种相关因素。研究认为,LH网络覆膜砂具有较高的强度及渗透率,在一定压力和排量下有防止覆膜砂反吐的功能,可用一次防砂管柱实现多层防砂施工。     

纤维复合防砂技术在孤岛油田的应用

纤维复合防砂是针对疏松砂岩油藏防细粉砂而提出的一项新技术,对于防细粉砂、气井防砂效果尤为显著。从纤维复合防砂机理入手,进行了特种纤维的耐酸、碱、高矿化度水及其耐高温试验,同时针对孤岛油田进行了纤维复合体的性能评价,并进行了矿场试验,以期为疏松砂岩油藏的防细粉砂难题提供技术支持。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,一种稳砂,将细粉砂变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。纤维的加入大大提高了树脂涂覆砂的强度,延长了防砂有效期。
     

JD-2新型热采井防砂材料的研究与应用

针对涂敷砂人工井壁防砂注蒸汽后强度较低,造成防砂成功率低,有效期较短的问题,通过对不同类型的耐高温树脂、高强度骨架颗粒、偶联剂、固化剂进行优选及加量调整,研制出了一种适用于疏松砂岩油藏注蒸汽热采井的JD-2新型热采井防砂材料。结果表明:在330℃1、5.6 MPa、pH值为8的水蒸汽条件下J,D-2注蒸汽井新型防砂材料恒温7 d,抗折强度大于3.0 MPa,渗透率大于30μm2。现场试验13口井,成功率为92.8%,单井平均有效期为347 d。     

超低温新型树脂涂敷砂及人工井壁防砂技术

一种新型的超低温（固结温度≥20℃）条件下快速固化的树脂涂覆砂。应用树脂预包砂原理及化学固结防砂技术方法,将超低温快固树脂胶结体系和其固化体系分别包覆在石英砂表面,制成A、B剂,然后在A、B剂上再包覆一层隔离剂,使其干燥后形成互不黏连、流动性好的树脂涂覆砂。施工时采用内固化单液法,用清水或者脱油污水携带树脂涂覆砂进入防砂目的层,在地层温度下自行快速固结,形成具有较高强度和渗透率的人工井壁,从而达到控制油水井出砂的目的。通过室内及现场试验验证：树脂涂覆砂具有低温条件下快速固化（6 h初凝）、高强度（大于10 MPa）、高渗（大于4 D）性能的特点,形成了超低温高渗高强度人工井壁防砂技术,满足20℃以上地层温度及冬季低温施工的要求,能够解决低温出砂井化学防砂占井时间长、有效期短的难题。该技术研究成功后现场应用162井次,平均防砂有效期1.5 a,防砂效果良好。     

纤维复合压裂防砂技术研究与应用

为从根本上解决温米油田低压、中低渗油层压裂改造后支撑剂回流使地层出砂,或油层疏松开采过程中生产压差过大使地层出砂问题，减少因油层出砂造成油井的机械故障或冲砂作业工作量。从出砂、防砂机理入手，通过研究及试验优选出适合温米油层物性的纤维复合体、涂敷砂，优化压裂施工参数, 在压裂携砂液中加入适量纤维复合体，进行地层深部防砂，后期尾追涂敷砂，防止支撑剂返吐。应用结果表明，该技术适应性强，延长了油井的生产周期，并取得了较好的增产效果。     

非均质砂岩油藏分层化学防砂技术

针对笼统化学防砂有效期短、成功率低,开展了非均质疏松砂岩油藏分层化学防砂技术研究。砂粒表面原油是影响化学防砂效果的主要因素,因此,研发了适用于45~150 ℃地层温度下的高强高渗耐油控砂剂体系,该体系在含油污水原油含量10%时固结强度为6.2 MPa,渗透率保留率92.5%、黏度小于5 mPa · s。研制的低温高强度AB砂40 ℃时固结强度可达7 MPa,解决了胜利油田开发后期由于井底温度低、常规覆膜砂固结强度小而不能满足防砂生产需要的问题。设计了具有防蠕动、可大排量反洗井、一趟管柱可选择性注入控砂剂或覆膜砂的分层化学防砂管柱,解决了非均质油藏笼统化学防砂有效期短,常规分层化学防砂管柱工序多、可靠性差难题。该技术提高了化学防砂技术对非均质疏松砂岩油藏的适应性,对确保粉细砂岩油藏、普通砂岩油藏特殊井眼油水井的防砂开采效果具有重要意义。     

酚醛树脂防砂与改性树脂固砂

从室内试验研究和现场应用分析2方面对酚醛树脂覆膜砂、改性树脂固砂剂的性能特点进行了详述。酚醛树脂覆膜砂是在石英砂表面通过物理方法均匀涂敷一层酚醛树脂,当温度达到一定值时树脂覆膜砂表面的树脂软化固结。树脂覆膜砂固结后的抗压强度和渗透率受树脂浓度、石英砂粒径、固化温度等因素影响,试验发现树脂浓度为12%的树脂覆膜砂在地层温度60℃以上时抗压强度和渗透率均较高。树脂覆膜砂现场适用于有一定亏空地层,冀东油田现场应用50井次,效果较好。改性树脂固砂剂防砂是双液法防砂,室内和现场试验说明改性树脂固砂剂适应温度范围广,固结强度更高,适用于早期防砂。     

弯曲井眼中套管抗挤强度计算

目前弯曲井眼中套管抗挤强度计算时没有考虑井眼弯曲的影响,无法确保固完井作业及生产过程中套管的安全。为此,根据弹性力学理论建立了井眼曲率和不均匀外挤力综合影响下的套管抗外挤强度公式。直接建立三维的套管模型,模型长度取10倍的套管外径,在套管的一端施加约束,另一端加弯矩来模拟井眼的弯曲。计算结果表明,在井眼曲率较大时,弯曲井眼中大尺寸厚壁套管抗外挤强度下降较为明显;理论计算的抗外挤强度通常小于模拟值,按照理论设计的套管是偏安全的,但不均匀度较大时需考虑模型计算的误差是否满足要求。