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        分枝井眼連接處固砂液體系室內(nèi)研究

        2013-08-14 09:08:52李玉光林科雄舒福昌向興金
        化學(xué)與生物工程 2013年10期
        關(guān)鍵詞:砂粒固化劑分枝

        李玉光,林科雄,舒福昌,向興金,王 珊,陳 歡

        (1.中海油研究總院,北京100027;2.海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100027;3.荊州市漢科新技術(shù)研究所,湖北 荊州434000)

        采用分枝井技術(shù)能更加有效地開采油氣藏,已引起石油工業(yè)界的高度關(guān)注。但該技術(shù)也存在著一些問題,如在井下作業(yè)及生產(chǎn)過程中,由于分枝井眼連接處疏松砂巖膠結(jié)強(qiáng)度差,使得該處井壁坍塌,導(dǎo)致分枝井眼連接處井段失效,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致井眼報(bào)廢。為了保證分枝井鉆井和完井作業(yè)的順利進(jìn)行,必須提高分枝井眼的穩(wěn)定性。

        鑒于此,作者室內(nèi)初步研制了低粘度有機(jī)固砂劑HFN-HY并以其配制固砂液體系5%HFN-HY+1.5%HGH-8,利用化學(xué)防砂固砂方法,對分枝井眼連接處井壁進(jìn)行固化處理,提高其膠結(jié)強(qiáng)度,以防止井壁坍塌引起分枝井眼連接處井段失效[1]。

        1 有機(jī)固砂劑HFN-HY的研制

        目前市售的各種樹脂,如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂及呋喃樹脂,因?yàn)槠湎鄬Ψ肿淤|(zhì)量大、粘度高,在固結(jié)地層砂時(shí)流動(dòng)性差,堵塞嚴(yán)重,膠結(jié)強(qiáng)度低,很難滿足分枝井夾壁墻固化要求。為此室內(nèi)研制了一種新型有機(jī)固砂劑HFN-HY,它是一種低聚物,粘度低、流動(dòng)性好,對砂粒膠結(jié)能力強(qiáng)[2-5]。其理化性能見表1。

        2 固砂液體系的確定

        取200g 40~80目(0.18~0.38mm)石英砂,先加入不同種類固化劑,混合均勻;再加入有機(jī)固砂劑HFN-HY,混合均勻,裝模候凝。測定其固化性能,結(jié)果見表2。

        表1 有機(jī)固砂劑HFN-HY的理化性能Tab.1 Physicochemical properties of organic sandconsolidation HFN-HY

        表2 不同固化劑作用下,有機(jī)固砂劑HFN-HY的固化性能Tab.2 Consolidation properties of HFN-HY with different consolidation agents

        從表2可以看出,HGH-8作為固化劑時(shí),有機(jī)固砂劑HFN-HY的固化性能最好。以1.5%HFN-HY+0.75%HGH-8作為固砂液體系時(shí),固結(jié)體抗壓強(qiáng)度達(dá)到4.01MPa。因此,選擇HGH-8作為固化劑。

        在固化溫度為60℃、固化時(shí)間為24h的條件下,改變HGH-8、HFN-HY的加量,室內(nèi)考察不同固砂液體系對固結(jié)體抗壓強(qiáng)度的影響,結(jié)果見圖1。

        圖1 不同固砂液體系對抗壓強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of different sand-consolidation fluid systems on compressive strength

        從圖1可以看出,當(dāng)固化劑HGH-8加量一定時(shí),隨著有機(jī)固砂劑HFN-HY加量的增加,固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度相應(yīng)升高,當(dāng)有機(jī)固砂劑HFN-HY的加量為4%、固化劑 HGH-8加量為1.5%或2.0%時(shí),固結(jié)體抗壓強(qiáng)度均達(dá)到10MPa以上;當(dāng)有機(jī)固砂劑HFNHY加量一定時(shí),隨著固化劑HGH-8加量的增加,固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度略微升高,當(dāng)HFN-HY加量由4%增至5%時(shí),添加1.5%HGH-8的固化效果反而較添加2.0%HGH-8的更好。因此,確定5%HFN-HY+1.5%HGH-8為分枝井眼夾壁墻固砂液體系。

        3 固砂液體系性能評價(jià)

        3.1 評價(jià)方法

        室內(nèi)研究中利用“拌砂法”制作實(shí)驗(yàn)用固結(jié)體。具體方法是:將一定量不同目數(shù)的石英砂和固砂液體系混合均勻裝入固結(jié)體制作模具中,置于一定溫度恒溫烘箱或水浴中固化一定時(shí)間,脫模測試性能。

        3.2 砂粒含土量對固結(jié)體抗壓強(qiáng)度的影響

        選擇不同粒徑砂粒,以固砂液體系5%HFN-HY+1.5%HGH-8在60℃下固化不同含土量砂粒24h,室內(nèi)考察砂粒含土量對固結(jié)體抗壓強(qiáng)度的影響,結(jié)果見圖2。

        從圖2可以看出,隨著砂粒粒徑的減小,固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度總體有所升高,但并不明顯;隨著砂粒含土量的增加,固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度逐漸降低。

        圖2 砂粒含土量對抗壓強(qiáng)度的影響Fig.2 Effect of soil content in sand on compressive strength

        3.3 砂粒含水量對固結(jié)體抗壓強(qiáng)度的影響

        有機(jī)固砂劑作用的地層都飽和一定地層流體,以固砂液體系5%HFN-HY+1.5%HGH-8在60℃下固化不同含水量(以砂粒質(zhì)量計(jì))砂粒24h,室內(nèi)考察砂粒含水量對固結(jié)體抗壓強(qiáng)度的影響,并以普通防砂固砂劑代替HFN-HY進(jìn)行對比,結(jié)果見圖3。

        圖3 砂粒含水量對抗壓強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of water content in sand on compressive strength

        從圖3可以看出,在砂粒含水情況下,固結(jié)體抗壓強(qiáng)度均隨著含水量的增加而降低,相比較而言,添加有機(jī)固砂劑HFN-HY時(shí)的下降幅度較小,當(dāng)砂粒含水量為9%時(shí),固結(jié)體抗壓強(qiáng)度能保持在10MPa以上;而添加普通防砂固砂劑時(shí)固結(jié)體在含水量超過2%后就幾乎完全失去抗壓強(qiáng)度。說明固砂液體系5%HFN-HY+1.5%HGH-8在固砂過程中具有良好的抗水污染性能。

        3.4 固化條件對固結(jié)體性能的影響

        室內(nèi)考察了不同固化條件下5%HFN-HY+1.5%HGH-8的固結(jié)體性能,結(jié)果見圖4。

        從圖4可以看出,固砂液體系5%HFN-HY+1.5%HGH-8具有較好的低溫固化特性,隨著固化時(shí)間的延長,固結(jié)體抗壓強(qiáng)度升高。

        4 固結(jié)體的抗腐蝕性能

        圖4 不同固化條件下的固結(jié)體性能Fig.4 The properties of cumulates under different consolidation conditions

        將60℃下以固砂液體系5%HFN-HY+1.5%HGH-8固化24h得到的固結(jié)體置于不同流體介質(zhì)中室溫浸泡30d后測抗壓強(qiáng)度,考察其抗腐蝕性能,結(jié)果見表3。

        從表3可以看出,固結(jié)體具有良好的抗腐蝕性能,在不同流體介質(zhì)中浸泡30d后的抗壓強(qiáng)度變化不大。

        5 結(jié)論

        (1)室內(nèi)初步研制了有機(jī)固砂劑HFN-HY,其具有粘度低、流動(dòng)性好等特點(diǎn),并優(yōu)選了配套固化劑,確定適用于分枝井眼連接處井壁固化的固砂液體系為5%HFN-HY+1.5%HGH-8。

        表3 不同流體中浸泡后的固結(jié)體性能Tab.3 The properties of cumulates soaked in different fluids

        (2)室內(nèi)研制的固砂液體系5%HFN-HY+1.5%HGH-8對不同粒徑砂粒具有良好的膠結(jié)固化性能,抗壓強(qiáng)度高,具有良好的低溫固結(jié)性能和抗腐蝕性能,在地層砂含土和地層潤濕情況下固結(jié)體抗壓強(qiáng)度降幅較小,能夠滿足分枝井眼連接處井段固化技術(shù)要求。

        [1]楊林,劉向君,梁利喜,等.多分支井完井技術(shù)發(fā)展綜述[J].內(nèi)蒙古石油化工,2010,36(11):86-88.

        [2]趙福麟.采油化學(xué)[M].東營:石油大學(xué)出版社,1989:132-138.

        [3]焦亞軍,金千歡,李永太.新型高強(qiáng)度固砂劑FA-1的研制與應(yīng)用[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,23(5):62-64.

        [4]戴彩麗,張貴才,周洪濤.中低溫油水井固砂劑實(shí)驗(yàn)研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,25(4):58-60.

        [5]延玉臻,段友智,高斌.糠醇低聚物復(fù)合固砂劑的研究與應(yīng)用[J].油田化學(xué),2004,21(1):8-9.

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