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。     

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。     

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。
     

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。     

廉价低温防砂剂的研制

对酚醛树脂结构进行优化，合成出高效酚醛树脂，加入以煤焦油和多聚甲醛为原料合成的廉价树脂，研制出廉价低温防砂剂。该防砂剂在低温下的固结强度较大；固结岩心具有较好的耐介质浸泡稳定性；固化对渗透率伤害较小，岩心电镜照片表明，固结岩心中的孔隙发育良好且连通性较好。该防砂剂吸附于岩石表面使得岩石表面的润湿性向亲水方向变化，导致岩心的油相渗透率增加和水相渗透率减小，说明该防砂剂不但具有防砂作用还具有堵水功能。     

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。     

改性脲醛树脂防砂研究与现场应用

通过对脲醛树脂的合成改性,降低了树脂中游离甲醛含量,减小了毒性,加入改性剂后增加了树脂韧性.改性脲醛树脂用于防砂,成本低、地面粘度小、可泵性好、施工操作方便,固砂后强度、渗透率均较高,有一定的应用前景.现场应用取得了很好的防砂效果.     

单家寺油田纤维复合防砂技术的矿场应用

目前单家寺油田防砂技术主要以复合防砂为主,针对井内下入机械管柱对后期延续措施带来一定的施工困难、机械管柱难以实现分层注汽及调剖等工艺等问题,创新应用了纤维复合体防砂技术。该技术是在地层内实现特制纤维与充填砂的复配混合形成复合体,实现对地层砂的束缚,形成较为牢固的防砂过滤体,达到了井内无机械管柱利于后期作业的目的。就纤维复合体的选择、纤维表面处理、纤维性能、纤维复合体性能评价等做了部分室内研究,并对单家寺油田蒸汽吞吐井进行了纤维复合防砂技术的矿场应用。应用效果表明,该纤维复合体能够达机械防砂管柱防砂的效果,并为后期措施作业提供了良好的井筒条件。     

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。      

疏松砂岩地层乳化柴油-水泥浆复合防砂体系

阐述了疏松砂岩地层出砂原因、危害及采取防砂措施的重要性,提出将乳化柴油复合水泥浆防砂体系用于低渗疏松砂岩地层,并对防砂体系的配方进行优化。通过对影响防砂体系的主要因素即乳化剂、水泥材料、水灰比、油水比等的考察,得到乳化柴油水泥浆复合防砂体系最佳配方为:G级油井水泥,水灰比=0.43,复合乳化剂中OP-10、RHJ-11摩尔比为3∶1,加量6.0%,柴油、水体积比0.4∶1,石英砂14%,促凝剂CaCl20.4%,增渗剂酚醛树脂2.5%。对优化的复合防砂体系进行了电镜扫描,从微观结构分析了乳化柴油水泥浆复合防砂体系对地层渗透率的保护及防砂作用机理。结果表明,对于疏松沙岩地层,采用乳化柴油复合水泥浆防砂工艺技术防砂效果好,对地层渗透率影响小。     

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。     

纤维复合无筛管防细粉砂技术在涩北气田的应用

柴达木盆地涩北气田是中国第四大气田，其储集层为第四系粉砂岩和泥质粉砂岩，胶结疏松，出砂严重，常规防砂技术基本无效或效果很差。根据对该气田储集层的研究，其防砂作业要采用软纤维稳砂预处理技术和处理液（处理液由可防止储集层岩石润湿反转的表面活性剂和可以稳定细粉砂颗粒的软纤维稳砂剂组成）。基于对具有防砂效能的纤维与涂层砂形成的三维网状复合体结构与性能的研究，研制出在储集层条件下稳定并能抗温、抗酸、抗碱和抗地层水侵蚀的防砂专用特种纤维复合体，用盐湖水配制出低损害清洁压裂液，并设计了压裂端部脱砂与控制工艺，形成了纤维复合体技术、清洁压裂液技术和端部脱砂技术集成配套的纤维复合无筛管防细粉砂技术。用该技术在涩北气田12口井进行先导试验，取得了显著的防砂效果，防砂后的不出砂产气量是防砂前产气量的1．75倍以上。     

稠油纤维防砂工艺技术的研究与应用

新疆油田准东吉 ７井区在采油过程中,常出现支撑剂和地层砂回流返吐的问题,导致井筒砂埋,大部分生产井产量降至0。前期树脂砂防砂等工艺均告失败,为此,基于实验探索研究了最具应用前景的纤维防砂工艺在稠油油藏的应用。以临界出砂流速作为表征防砂效果的主要参数,研究了纤维长度、纤维直径、纤维浓度、液体黏度对临界出砂流速的影响。研究表明,加入纤维能有效提高支撑剂充填层的临界出砂流速,通过实验确定了最佳的纤维长度为６～９ｍｍ,纤维直径为10~30 μｍ,纤维浓度为0.5％ ～0.7％。纤维防砂工艺能有效提高稠油油藏的防砂效果。该技术在新疆油田准东吉 ７井区稠油油藏应用了6口井,施工成功率 100％,取得了良好的防砂效果。     

HD-1注汽井新型防砂材料的研究与应用

孤岛油田属稠油疏松砂岩油藏,生产过程中油井出砂严重,现有的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,注汽后高强度采液生产周期较短。为此,通过室内试验,优选出耐高温树脂、高强度骨架颗粒、偶联剂、固化剂,进行室内配方优化试验,评价固结体耐高温性能,测定其渗透率,研制出一种适用于疏松砂岩油藏注蒸汽热采井的HD-1注汽井新型防砂材料。在孤岛油田稠油注蒸汽热采区共试验72口井,成功率为91.0%,截止目前,累计产油为121 572 t,单井平均有效期为233 d。现场应用表明:HD-1注汽井新型防砂材料耐高温、强度高,防砂成功率高,有效期长,能够有效改善注蒸汽热采井的防砂效果。     

High-temperature functional analysis of bitumen modified with composite of nano-SiO2 and styrene butadiene styrene polymer

In recent decades, researchers have always considered the production of modified bitumen that could perform suitably in both high and low temperatures. One bitumen modifier is styrene butadiene styrene (SBS) polymer. Because bitumen modified with styrene butadiene styrene polymer does not show expected field performance in high and low temperatures largely due to phase separation of bitumen and polymer, the present research study is an attempt to use the composite of nano-SiO₂ and styrene butadiene styrene polymer in modification of bitumen and analyze its high-temperature performance. The study revealed that adding nano-SiO₂ to bitumen modified with SBS polymer resulted to an improvement of complex modulus, phase angle, resistance potential against rutting, storage modulus, loss modulus, and high-temperature functional performance in general. Additionally, the study uncovered that adding nano-SiO₂ with 3% and 4% of bitumen weight, compared with other composites, considerably improved the high-temperature functional performance of bitumen modified with styrene butadiene styrene polymer. As 4.5%SBS+4%nano-SiO₂ could not estimate less than 3 Pa.sec rotational viscosity in 135°C, 4.5%SBS+3%nano-SiO₂ is offered as the optimal composite. The study is the first one in its own type in the world and is, therefore, innovative.     

涩北气田纤维复合高压充填无筛管防砂技术研究与应用

涩北气田是我国第四大气田,其储层为第四系粉砂岩和泥质粉砂岩。这些岩石胶结疏松,出砂严重,气水层间互,防砂难度极大,属世界性难题。研究了纤维复合高压充填无筛管防细粉砂技术系统――储层预处理技术(使用带正电支链的软纤维吸附细粉砂颗粒成颗粒集合体来稳砂)、纤维复合体技术(纤维-树脂砂三维网状复合体挡砂)和高压充填技术(不压开地层充填纤维化合物在水泥环外形成类筛管,达到无筛管防砂目的,并解除近井带损害和增加泄气面积)。该技术可达到防砂和增产双重目的,在涩北气田涩7- 1 - 4井应用取得很好的效果,不出砂产量平均增产到原来的2 .1倍。介绍了纤维复合高压充填无筛管防细粉砂技术的理论、实验、施工设计和现场应用。     

Low temperature functional analysis of bitumen modified with composite of nano-SiO2 and styrene butadiene styrene polymer

Most parts of Iran have completely different climates in different seasons of year. In other words, in summer it is very warm and in winter it becomes very cold. Achieving modified bitumen that could function adequately in both high and low temperature has always been under attention of researchers. One of bitumen modifiers is styrene butadiene styrene polymer. Because bitumen modified by styrene butadiene styrene does not show expected field function in both high and low temperatures, largely due to phase separation of bitumen and polymer, in the present study it has been tried to analyze the low-temperature function of bitumen modified by combining nano-SiO₂ and styrene butadiene styrene polymer. The study reveals that adding nano-SiO₂ by 3% and 4% of bitumen weight to the double combination of bitumen and styrene butadiene styrene polymer has improved its function in low temperature. This study has innovation as it deals with the analysis of low temperature function of nano-SiO₂ and SBS in modification of bitumen for the first time in the world.