王增林，李 鵬，魏 芳，王 勇，梁 偉

（1.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司，山東東營(yíng) 257001；2.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院，山東東營(yíng) 257000）

0 前言

化學(xué)防砂技術(shù)以其防砂后井內(nèi)無機(jī)械管柱、易于后續(xù)施工與處理等優(yōu)勢(shì)，在粉細(xì)砂巖、側(cè)鉆井、套損套變井及水井中的應(yīng)用效果明顯，是勝利油田主導(dǎo)防砂工藝技術(shù)之一。勝利油田廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)化學(xué)防砂技術(shù)包括酚醛樹脂覆膜砂技術(shù)［1-2］、HY 固砂劑技術(shù)［3］和陽離子聚合物抑砂劑技術(shù)［4-6］。隨著勝利油田進(jìn)入特高含水期，油水井注采強(qiáng)度增大，出現(xiàn)了一系列新的開采矛盾，對(duì)防砂提出了新的要求。（1）針對(duì)高含水帶來的一系列問題，急需延緩含水上升速率，降低油井含水，要求防砂材料具備控水堵水功能，在防砂的同時(shí)有效降低含水；（2）油田進(jìn)入高含水時(shí)期，需要提高油井產(chǎn)液量來達(dá)到合理的經(jīng)濟(jì)效益，但對(duì)于高泥質(zhì)粉細(xì)砂油藏，傳統(tǒng)的機(jī)械類濾砂管極易堵塞，造成提液困難，需要研發(fā)新型高滲透、低吸附的濾砂管以滿足提液要求；（3）由于高強(qiáng)度注水，油層溫度普遍降低，降低了化學(xué)防砂的膠結(jié)強(qiáng)度，需要開發(fā)低溫固結(jié)的化學(xué)防砂材料；（4）高開采強(qiáng)度對(duì)擋砂層的沖蝕作用增強(qiáng)，使得化學(xué)防砂有效期進(jìn)一步降低，需要通過改進(jìn)化學(xué)防砂工藝，進(jìn)一步提高擋砂層強(qiáng)度，延長(zhǎng)化學(xué)防砂有效期。

針對(duì)高含水帶來的防砂需求，勝利油田在防砂控水一體化技術(shù)、高滲濾砂管提液技術(shù)、低溫固砂技術(shù)以及分層化學(xué)防砂工藝方面有了一系列進(jìn)展。本文對(duì)勝利油田特高含水期化學(xué)防砂技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，為特高含水期油田油水井、套變井、小井眼井長(zhǎng)壽命化學(xué)防砂和注水開發(fā)提供借鑒。

1 化學(xué)防砂控水一體化技術(shù)

勝利油田研發(fā)了將防砂與控水堵水功能相結(jié)合的防砂材料，在近井地帶充填后，達(dá)到防砂與控水的雙重目的，在防砂的同時(shí)延緩含水上升速率，降低油井含水。國(guó)內(nèi)仁創(chuàng)科技集團(tuán)在石英砂表面涂覆超疏水性材料制備了FSS 型控水砂，其在近井地帶形成疏水親油滲透帶，利用控水砂表面具有提高水表面張力的作用，增加了水相滲流阻力，防砂的同時(shí)可起到控水作用。經(jīng)勝利油田工程技術(shù)研究院測(cè)試，在相同驅(qū)替壓力下，原油滲流能力為水的3倍。此項(xiàng)技術(shù)在勝利油田東辛采油廠試驗(yàn)3口井，用量35 t，日增油3.2 t，有效期230 d。勝利油田工程技術(shù)研究院將超疏水的氟硅樹脂涂覆在石英砂表面得到復(fù)合控水砂［7］，靜態(tài)接觸角達(dá)到158o；80 ℃下，巖心流動(dòng)驅(qū)替油水阻力比值為5.3，耐溫達(dá)120 ℃，在勝利油田高含水區(qū)塊進(jìn)行防砂4 井次，4口井初期平均降水16.55%。曲占慶等［8］以水介質(zhì)分散性聚丙烯酰胺乳液為交聯(lián)主劑、水溶性酚醛樹脂為交聯(lián)劑、樹脂涂覆砂為防砂劑，按比例混合形成控水防砂體系。其作用機(jī)理為聚丙烯酰胺和酚醛樹脂經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)形成凍膠控水，樹脂涂敷砂控制油田出砂。將優(yōu)選的控水防砂體系（0.5%聚丙烯酰胺+0.8%酚醛樹脂）在孤島油田GD2-25N58 井進(jìn)行了控水防砂作業(yè)，措施前日產(chǎn)液量15 t、日產(chǎn)油量0.3 t，措施后開井，日產(chǎn)液量60 t、日產(chǎn)油量3.06 t，含水率降為94%，增油降水效果較好。張國(guó)榮等［9］提出了防砂與堵水一體化新工藝，研發(fā)了FD-1、FD-2防砂堵水劑。FD-1采用硅鋁酸鹽作為膠結(jié)劑，以氟硅酸銀、金屬氧化物為主固化劑，使用油層溫度50～120 ℃，固結(jié)強(qiáng)度大于3 MPa，堵水率大于95%，并且具有較好的堵水選擇性。FD-2以改性不飽和樹脂為主要膠結(jié)劑，固結(jié)強(qiáng)度可達(dá)5～10 MPa，堵水率大于80%，堵油率小于10%，使用溫度為30～100 ℃。該工藝在孤東堵水試驗(yàn)25井次，防砂有效率達(dá)到91.7%，單井防砂有效期162 d，堵水有效率76%，含水率下降2.2%，可見防砂堵水一體化工藝切實(shí)可行，取得了初步成效。李常友等［10］研發(fā)的MS 分子膜穩(wěn)定劑體系具有較強(qiáng)的穩(wěn)砂抑砂能力，并且具有阻水不阻油的功能，可在防砂同時(shí)有效降低含水。

2 高滲濾砂管提液技術(shù)

油田進(jìn)入高含水時(shí)期，需要提高油井開采強(qiáng)度、提升產(chǎn)液量來達(dá)到合理的經(jīng)濟(jì)效益，但對(duì)于高泥質(zhì)粉細(xì)砂油藏，傳統(tǒng)的機(jī)械類濾砂管極易堵塞，造成提液困難，因此應(yīng)用了樹脂濾砂管解決油井提液難題。樹脂濾砂管將酚醛樹脂涂敷于石英砂表面，在打孔基管外部固結(jié)而成。樹脂濾砂管因其對(duì)泥質(zhì)的低吸附以及良好的連通能力［11-12］，可有效滿足老油田注聚合物區(qū)及后續(xù)水驅(qū)穩(wěn)產(chǎn)需要，解決高含水時(shí)期出砂加劇、提液困難的現(xiàn)狀，在孤東、孤島以及樁西采油廠得到了廣泛應(yīng)用。楊冰川等［13］在對(duì)比分析礦場(chǎng)樹脂濾砂管與其他防砂應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上，研制了一種具有較高強(qiáng)度和滲透率的高滲樹脂濾砂管。相對(duì)于一般樹脂濾砂管，高滲樹脂濾砂管外層濾砂器為樹脂石英復(fù)合材料，由石英砂和氰酸酯按質(zhì)量比20∶1 混合，在155 ℃下壓膜成型，孔隙度為37%，滲透率為11 μm2。該濾砂管改善了前期酚醛樹脂濾砂管強(qiáng)度低、耐沖蝕性差的問題，滿足了孤東出砂井在高含水時(shí)期的提液要求。該技術(shù)在孤島、孤東、樁西等采油廠開展了41 井次現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。單井平均日增液17.5 m3、日增油1.5 t，累計(jì)增油7600 t，平均防砂有效期170 d，且繼續(xù)有效，效果顯著。

3 低溫固砂技術(shù)

由于高強(qiáng)度注水，油層溫度普遍下降，降低了化學(xué)防砂的膠結(jié)強(qiáng)度。針對(duì)目前常用的覆膜砂在低溫（低于50 ℃）或水環(huán)境中不發(fā)生固結(jié)反應(yīng)的問題，范明福［14］研制出以改性環(huán)氧樹脂為膠結(jié)劑、新型水溶性胺類為固化劑的低溫固結(jié)體系，25 ℃以上即可發(fā)生固結(jié)，40 ℃或以上時(shí)固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度可達(dá)4.88 MPa。曲堤油田曲9-107 井（油層溫度為40 ℃）按照上述低溫油井人工井壁防砂處理，共計(jì)擠入23 t 改性環(huán)氧樹脂低溫覆膜砂，措施處理后油井出油不出砂，防砂成功，有效期達(dá)24個(gè)月，明顯優(yōu)于酚醛樹脂覆膜砂固結(jié)體系的8個(gè)月。張國(guó)榮等［15］制備的適用于低溫油層防砂的FSJ-Ⅳ涂敷砂在45 ℃下的固結(jié)強(qiáng)度為6.2 MPa。FSJ-Ⅳ在孤東、孤島21 口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，最低井的溫度為45.2 ℃，有效期達(dá)到了308 d，在低溫油井中取得了較好的效果。針對(duì)防砂劑在低溫井防砂效果不理想的問題，黃齊茂等［16］研制的環(huán)氧樹脂防砂劑在低溫下具有較高的固結(jié)強(qiáng)度，60 ℃下的抗壓強(qiáng)度為8.5～16.8 MPa，滲透性好（≥14.1 μm2）。勝利油田工程技術(shù)研究院于2015 年研發(fā)的低黏活性固砂劑為環(huán)氧樹脂改性固砂劑［17］，適用于45～150 ℃地層，強(qiáng)度不受油膜水膜影響。原油加量為20%時(shí)，低黏活性固砂劑的強(qiáng)度為7 MPa，滲透率可達(dá)14.15 μm2，滲透率保留率大于92%；具有低溫固結(jié)，黏度低（小于5 mPa·s），不粘附井壁、管柱，避免了卡固管柱等安全事故。截至目前，在臨盤、孤島、孤東、濱南等現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用49井次，其中油井應(yīng)用24井次，水井應(yīng)用25井次，取得了較好的效果。宋金波等［18］研發(fā)的KSJ-1成膜型控砂劑在室溫下即可發(fā)揮抑砂作用。控砂原理為含有酰胺基、氨基和正電荷的控砂劑與帶負(fù)電荷和羥基的砂粒通過靜電作用吸附，形成穩(wěn)定均勻多孔的分子膜，將地層粉細(xì)砂或黏土顆粒原位固定?？厣皠┠蜎_刷排量達(dá)6000 mL/h，遠(yuǎn)高于常用抑砂劑（900 mL/h），控砂作用顯著。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用5 口油井，防砂成功率達(dá)100%，截至2018 年5月，5口井累計(jì)增油6200 t。宋金波等［19］研發(fā)的磷酸酯改性呋喃樹脂固砂劑在40～80 ℃放置48 h 后均可以固砂，固砂強(qiáng)度最大可達(dá)4.7 MPa，滲透率均大于4 μm2。隨著固砂溫度升高，固砂強(qiáng)度逐漸增加，60～80 ℃下的固砂強(qiáng)度均大于4 MPa。

4 分層注入技術(shù)

勝利油田進(jìn)入高含水時(shí)期，隨著注水強(qiáng)度及開采強(qiáng)度不斷提高，對(duì)擋砂層的沖蝕作用增大，使得化學(xué)防砂有效期進(jìn)一步降低。勝利油田化學(xué)防砂有效期為520 d，低于壓裂防砂、擠壓充填防砂等機(jī)械防砂工藝（988 d）。為了提升擋砂層強(qiáng)度，除了研發(fā)新型可低溫固結(jié)固砂劑，勝利油田還采用分層注入固砂劑的工藝方式替代籠統(tǒng)注入。分層注入固砂劑工藝減小了儲(chǔ)層物性不均勻帶來的層間進(jìn)液不均勻，保證各小層均勻吸收固砂劑，從而提高擋砂層的固結(jié)強(qiáng)度，延長(zhǎng)化學(xué)防砂有效期。2015年以前，分層化學(xué)注入化學(xué)劑多采用沙埋施工層、逐層上返的施工方式。此種工藝操作簡(jiǎn)單，但過程繁瑣，耗時(shí)耗力。勝利油田石油工程技術(shù)研究院研發(fā)了分層化學(xué)防砂工藝管柱，實(shí)現(xiàn)了不動(dòng)管柱分層化學(xué)防砂施工［20］。分層化學(xué)防砂注入管柱優(yōu)點(diǎn)如下：井下作業(yè)時(shí)下入一次性下入管柱即可實(shí)現(xiàn)非均質(zhì)多層井2～4分層不同參數(shù)的化學(xué)防砂注入；可滿足施工排量3.0 m3/min、施工壓力25 MPa的施工需要；可隨時(shí)、及時(shí)反洗井。該技術(shù)在勝利油田得到廣泛應(yīng)用，分3層化學(xué)防砂技術(shù)應(yīng)用13井次，分2層化學(xué)防砂技術(shù)應(yīng)用46 井次，施工安全可靠，無卡固現(xiàn)象出現(xiàn)，充分說明分層化學(xué)防砂注入管柱的可靠性，為分層化學(xué)防砂技術(shù)在勝利油田推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，已經(jīng)逐漸替代砂埋油層的傳統(tǒng)做法。

5 建議

針對(duì)勝利油田特高含水油田開發(fā)特征及目前化學(xué)防砂工藝、管柱及材料面臨的問題，勝利油田在防砂控水一體化技術(shù)、高滲濾砂管提液技術(shù)、低溫固砂技術(shù)及分層化學(xué)防砂工藝方面有了一系列進(jìn)展，但仍需開展以下幾方面研究工作：（1）攻關(guān)控水固結(jié)砂、防膨穩(wěn)砂劑、穩(wěn)砂攜砂液等功能性防砂新材料，實(shí)現(xiàn)高含水、細(xì)粉砂、高泥質(zhì)油藏化學(xué)防砂高效開發(fā)。（2）研制耐沖蝕覆膜砂、固砂劑、控水砂等化學(xué)防砂體系，延長(zhǎng)防砂、控水有效期，提高特高含水油田化學(xué)防砂開發(fā)效益。（3）完善推廣分層化學(xué)防砂工藝，滿足非均質(zhì)油藏層間差異化防砂開發(fā)要求。