研讨尾追树脂砂防砂压裂工艺技术研究与应用

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　　研讨尾追树脂砂防砂压裂工艺技术研究与应用尾追树脂砂防砂压裂工艺技术与应用论文导读：本论文是一篇关于尾追树脂砂防砂压裂工艺技术与应用的优秀论文范文,对正在写有关于压裂论文的写有一定的参考和指导作用,追树脂砂压裂工艺技术的防砂基理..............................22.2新型环氧树脂砂的固化基理..........................................42.3环氧树脂砂的优点...................................................5第三章新型环氧树脂覆膜砂用于压裂尾随封口的室内实验......8　3.1扶余油田油层物性..........尾追树脂砂防砂压裂工艺技术研究与应用摘要　　油井压后出砂的问题一直制约着油井产能的正常发挥，机械防砂如采取泵下接加长防砂、激光割缝防砂管以及压后砾石充填防砂，均属于被动防砂，只能防一时，只有采取主动防砂才能真正意义上实现防砂，提高油井产能，减少作业，降低成本。目前在全国范围内的各个油田树脂砂防砂压裂已经成为解决油井压后出砂问题的主要技术手段。我们针对扶余油田的具体情况，通过对地层的有效认识，开展了尾追树脂砂压裂工艺技术项目的试验。,得出适应于扶余油田的最佳的固化时间,同时进行地层流体对树脂砂抗压强度的影响和树脂砂与压裂液配伍性试验和应用,对该技术在扶余的成功应用奠定了坚实的基础。关键词：压裂出砂；尾追树脂砂；室内试验；现场应用目录第一章前言..................................................................1第二章尾追树脂砂压裂工艺技术的防砂基理...........................2　2.1尾追树脂砂压裂工艺技术的防砂基理..............................22.2新型环氧树脂砂的固化基理..........................................42.3环氧树脂砂的优点...................................................5第三章新型环氧树脂覆膜砂用于压裂尾随封口的室内实验......8　3.1扶余油田油层物性......................................................8　3.2模拟实验条件............................................................9　3.3树脂砂固结强度与固化时间、固化温度关系.....................9　3.4模拟地层闭合压力与树脂砂人工岩芯渗透率的关系............10　3.5地层流体对树脂砂抗压强度的影响.................................10 　3.6树脂砂与压裂液配伍性试验..........................................11第四章研究项目的具体应用及取得的经济效益........................124.1应用效果..................................................................124.2经济效益价...............................................................13第五章结论..................................................................14尾追树脂砂防砂压裂工艺技术与应用论文导读：本论文是一篇关于尾追树脂砂防砂压裂工艺技术与应用的优秀论文范文,对正在写有关于压裂论文的写有一定的参考和指导作用,于松辽盆地南部中央凹陷区东缘，华字井阶地扶余三号构造上，是一个被断层复杂化的多高点穹隆背斜，油藏主要受构造控制，断层多，含油面积内发育771条断层，裂缝发育，为东西向垂直张性构造裂缝，属于在穹隆背景控制下受一定岩性因素影响的中低渗透构造、层状油藏。表3-1扶余油田油层物性油田名称扶余油田主要开发层位扶余油层油藏埋同时，由于地层闭合压力大，支撑剂要有足够的抗压能力，密度要小，致密性要强。只有这样，支撑剂在强大的地层闭合压力作用下才不会破碎。　　石英砂也有其不可避免的缺点，它的表面容易吸附一些粉尘，这些粉尘随流体进入地层，会对地层产生一定程度的伤害。基于这种原因，通过改进常规压裂工艺，采用树脂胶结砂作为部分支撑剂，控制压裂液的粘度、排量、砂比等手段，达到端部脱砂目的，形成一条高导流能力的支撑裂缝。在使油井增产的同时增大了原油的渗流面积，使得在裂缝中的油流阻力减少，生产压差降低，降低了地层出砂受力的负荷状况，从而稳定了地层砂；同时支撑带中充填的树脂胶结砂固化后形成了一个具有多级分选过滤的人工井壁，能有效地进行挡砂和滤砂，这样就可起到显著的增产防砂作用。　　尾追树脂砂压裂防砂工艺技术可用于中低渗透油层和易出砂地层的防砂作业，适应性较为广泛。要求施工井无套管变形、井下无落物、固井质量合格、无窜槽。尾追树脂砂压裂工艺技术的防砂基理：图2-1树脂砂防砂模拟图图2-2核桃皮防砂模拟图　　2.2新型环氧树脂砂的固化基理 　　长岭深层致密砂岩气藏位于松辽盆地南部长岭断陷中部隆起带上，上为一西倾断鼻构造，呈近南北向展布，平均埋深3400-3900m，有效储层厚度平均31米。　　新型环氧树脂覆膜砂采用了新材料、新工艺，具有其他类型的树脂砂所没有的优良特性。具体而言，将不同种类的环氧树脂涂层于经过筛分和清洗的石英砂上，由于采用先进的工艺使得涂层厚度小于1微米，这样制备的树脂砂压入井下，在温度30℃（大于环氧树脂玻璃化温度）压力6MPa的条件下，与胺类固化剂进行交联反应，形成大分子的立体X状的结构，从而将石英砂和树脂胶接在一起。环氧树脂是主链上含醚键和仲羟基，端基为环氧基，其结构式如下：　　　　　　环氧基是由两个碳原子和一个氧原子组成的三元环，两个碳原子和一个氧原子在同一平面上，使环氧基有共振性。氧的电负性比碳大，导致静电极化作用，使氧原子周围电子云密度增加。这样一来，在环氧基上就形成两个可反应的活性中心：电子云密度较高的氧原子和电子云密度较低的碳原子。当亲电子试剂靠近时就攻击氧原子，而当亲核试剂靠近时则攻击碳原子，并迅速发生反应，引起C--O键断裂，使环氧基开环。同时又由于环内键角约60°与正常的键角约109°比较，每个键都向内屈挠约24°，因此环氧环具有很大的张力。这种张力是开环的潜在力。正是由于电荷的极化和环氧环的非常大的变形能量，使得环氧基具有极高的反应活性。　　环氧基虽然有极高的反应活性，但是如果没有固化剂、催化剂或有害杂质，其本身是很稳定的。当环氧树脂在路易斯碱或路易斯酸的催化作用下，环氧基会按离子型聚合反应的历程开环均聚。　　　　　　2.3环氧树脂砂的优点　　（1）采用优质石英砂和陶粒砂作支撑剂，适应于不同深度地层的压裂、防砂施工的需要。以石英砂为例（产地通辽）表2-1石英砂（通辽）性能指标粒径（mm）0.58～1.2浊度56真密度（g/cm3）2.56视密度 1.55圆度0.7球度0.7表面光洁度中酸溶浊度（％）12％HCl+3%HF5.3单颗粒抗压强度（MPa）56.2铺置浓度（kg/m2）闭合压力（MPa）群体破碎率(%)10201.410304　　（2）新型环氧树脂覆膜砂固化强度高。用新型环氧树脂覆膜砂与酚醛树脂覆膜砂固化对比实验，数据如下。表2-2两种树脂砂固化性能对比表指标新型环氧树脂覆膜砂酚醛树脂覆膜砂支撑剂0.8～1.2mm石英砂0.8～1.2mm石英砂树脂用量比例，%510固化温度，℃30~3540固化时间，h4848人工岩芯抗压强度，MPa 10.23.5　　由上表可以看出，环氧树脂砂的树脂包覆量较酚醛树脂砂要少50％，而固化强度却从3.5MPa提高到10.2MPa。原因在于：　　第一，环氧树脂的本体固化强度较酚醛树脂要高。环氧树脂收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%），固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附力。　　第二，环氧树脂在石英砂表面的附着力突出。粘结界面是整个粘结体系的薄弱环节。环氧树脂分子链中含有强极性基团如羟基和醚键，使树脂很容易在尾追树脂砂防砂压裂工艺技术与应用由写论文的好帮手.zbjy.提供,.砂粒表面发生物理吸附，形成牢固的粘结界面，有利于整体强度的提高。　　第三，环氧树脂体系耐水性优良。在使用的全过程中，树脂膜不溶解不脱落，在水中长时间浸泡性能不变，避免了酚醛树脂涂膜溶涨脱落的现象，因此固结强度得以大幅提高。　　（3）渗透性能大大增强。由于环氧树脂砂的树脂包覆量只有酚醛树脂砂用量的30～50％，因此渗透率大幅提高。这是因为该环氧树脂只需较少的量就可以达到很高的抗压强度，而树脂膜越薄，意味着石英砂粒间孔隙越大，也就意味着渗透率越大。　　（4）固化环境适中。该体系所使用的固化剂呈中性或弱碱性，与压裂液体系配伍性良好。而酚醛树脂体系一般采用酸性固化剂，与压裂液不配伍，同时对油井及相关设备有严重腐蚀。　　（5）适用范围广。本环氧树脂体系可以在0～180℃温度范围内固化，固化后可长期应用于250℃以下环境。　　（6）具有优良的化学稳定性。固化后的环氧树脂体系具有优良的耐酸性、耐碱性、耐盐性和耐溶剂性。　　由基理分析和对比试验可知，新型环氧树脂覆膜砂采用的环氧树脂固化体系，各项指标均优于酚醛树脂固化体系。第三章新型环氧树脂覆膜砂用于压裂尾随封口的室内实验　　3.1扶余油田油层物性　　扶余油田位于松辽盆地南部中央凹陷区东缘，华字井阶地扶余三号构造上，是一个被断层复杂化的多高点穹隆背斜，油藏主要受构造控制，断层多，含油面积内发育771条断层，裂缝发育，为东西向垂直张性构造裂缝，属于在穹隆背景控制下受一定岩性因素影响的中低渗透构造、层状油藏。 表3-1扶余油田油层物性油田名称扶余油田主要开发层位扶余油层油藏埋深，ｍ280～500地层温度，℃30.8孔隙度，％25渗透率，μｍ2180×10-3原始地层压力，Mpa4.32饱和压力，Mpa3.53含油饱和度，％73地层水类型ＮａＨＣＯ3地层水总矿化度，mg/l6105地层水pH值7　　开发目的层：泉四段的扶余油层和泉三段的杨大城子油层。累积提交探明含油面积123.6km2，探明原油地质储量19557.85×104t。其中自营区面积108.1km2，地质储量18122.3×104t，动用含油面积91.3平方公里，动用地质储量16380万吨。　　开采主要目的层位之一扶余油层，油层划分为4个砂岩组，13个小层，储层以粉、细砂岩为主，沉积环境为三角洲分流平原相。油层有效厚度为10.3米，孔隙度25%，空气渗透率180×10-3um2，密度0.868t/m3,地面粘度为32mPa·s，地下粘度为25mPa·s，地层压力为4.32兆帕，饱和压力为3.53兆帕，气油比为17立方米/吨。地层水矿化度为4000-6000毫克/升，水型为NaHCO3型。　　开采主要目的层位之二杨大城子油层：沉积环境为陆上曲流河沉积。油层有效厚度最大可达24m。平均渗透率110× 10-3um2,孔隙度平均22.2%。地面原油性质较好，原油密度为0.888t/m3，原油粘度一般为23.2-214.6mPa.s。　　3.2模拟实验条件　尾追树脂砂防砂压裂工艺技术与应用论文导读：本论文是一篇关于尾追树脂砂防砂压裂工艺技术与应用的优秀论文范文,对正在写有关于压裂论文的写有一定的参考和指导作用,　实验设备：高温高压岩芯流动仪（石油大学仪器设备厂）　　岩芯抗压抗折实验仪和超级恒温水浴　　实验方法：将一定数量的新型环氧树脂覆膜砂装在岩心夹持器中，保持规定的环压（模拟地层压力），然后将岩心夹持器置于恒温水浴中，在不同温度下固化，取出固结好的试块，测其渗透率和抗压强度。　　3.3树脂砂固结强度与固化时间、固化温度关系　　环氧树脂的固化反应属于化学反应，反应速度与固化温度、固化剂种类有关。固化反应速度过快则固化物性能下降，过慢则不能满足现场需要。新型环氧树脂覆膜砂采用外催化固化体系，能够满足树脂砂在不同温度下的固化要求。试验测试了固化体系从室温到90℃条件下的固化时间和固结强度。曲线如下：图3-1不同温度下的固化时间－抗压强度曲线　　3.4模拟地层闭合压力与树脂砂人工岩芯渗透率的关系　　随着压力增加，树脂砂岩心的紧密程度加大，渗透性能随之下降。但与石英砂相比，渗透率并未出现明显下降。试验结果如下：图3-2模拟闭合压力条件下岩心渗透率对比曲线　　在较低的压力（小于20MPa）条件下，由于树脂的塑性变形减少了渗流通道的面积，树脂砂的渗透率略低于石英砂。当压力超过20Mpa时，由于树脂的包裹作用，树脂砂的破碎率远远低于石英砂，导致树脂砂的渗透率最终高于石英砂。针对应用区块油藏埋深较浅的情况，在闭合压力低于6Mpa和情况下，树脂砂与石英砂的渗透率差异在10％以内，对导流能力不产生大的影响。　　3.5地层流体对树脂砂抗压强度的影响　　实验考察了树脂砂固结体在各种地层流体介质环境中的强度变化情况。将固结好的试块在试验介质中浸泡10天，测其浸泡前后的渗透率。结果见下表:表3-2流体介质对抗压强度的影响介质抗压强度，MPa强度损失浸泡前 浸泡后％柴油10.610.4110％盐酸10.810.8010％NaOH11.28.4251％NaHCO310.810.80　　由上表可知，固结后的树脂砂试块对强酸、矿物盐水、油等介质不敏感。在强碱液中长时间浸泡会导致强度下降。　　3.6树脂砂与压裂液配伍性试验　　3.6.1树脂砂体系对压裂液性能的影响　　试验用的压裂液组成如下。　　增粘剂：羟丙基瓜胶，浓度为0.3%　　交联剂：硼砂，浓度为0.5%，交联比40:1　　破胶剂：过硫酸铵，浓度为0.3％　　助排剂：浓度为0.3％　　防膨剂：浓度为0.5％　　配制好的压裂液,在161.5S-1的剪切速度下测定其粘度可达100mPa.s，破胶时间4h。　　实验过程及结果：按照30％的砂比，将树脂砂及固化剂加入压裂液中，搅拌后分离出树脂砂，测得剩余压裂液在161.5S-1的剪切速度下其粘度仍超过100mPa.s，破胶时间为4h。由此可知树脂砂体系对压裂液的性能无影响。　　3.6.2树脂砂在压裂液中的固化情况　　试验方法：将树脂砂固化体系分别置于清水和压裂液中，30℃恒温48h,测固结岩心的抗压强度。试验结果表明，在清水中岩心抗压强度为10.2MPa，在压裂液中固化强度为10 MPa。压裂液对树脂砂的固化基本无影响。第四章研究项目的具体应用及取得的经济效益　　4.1应用效果　　4.1.1第一阶段　　2006年十月份在扶余地区进行了两口井防砂试验，通过半年的生产情况看起到了防砂的作用，收到了很好的效果。具体施工情况如下：　　深3井：自1989年投产至目前，出砂严重，由于出砂卡泵共上修17次，2005年10月4日进行压裂时尾追树脂砂2m3；　　25-32井：1981年投产，1994年动用一次，直至目前一直未动过，由于其邻井25-31.4在2004年2月压裂后吐砂严重，频繁上修，共计11次，因此对25-32进行压裂时尾追树脂砂3m3。　　这两口井压裂施工平稳，压后停72小时投产，生产正常，未见出砂现象，同时增油效果明显，平均单井日增油能力为1.2吨。油井免修期由措施前的243天延长至目前的425天。表4-1压裂井增油效果表　　4.1.2第二阶段　　2007年上半年有针对性的对25口出砂井采取尾追树脂砂防砂压裂，其中有17口井是由于出砂严重而进行的尾追树脂砂防砂工艺，另8口井是由于压裂井段过大为防止出砂而进行的该工艺施工，均收到了很好的效果。具体施工情况如下：　　目前所施工的25口中，累计增油2865吨，平均单井日增油能力为2.8吨，均未出现压后吐砂清检情况，减少清检30次。措施前油井免修期为292天，这些井到目前还未进行过修井作业。　　4.1.3第三阶段　　根据前两个阶段的效果，9月15日至10月末，又进行尾追树脂砂压裂施工29口，到目前均未出现吐砂现象，累计增油741吨，平均单井日增油能力为1.1吨（统计效果时间短，且这些井均为近一年来的新井）。　　4.2经济效益评价　　按平均每口井由于出砂年清检一次计算，56口井清检费用为63.294万元；　　每口井出砂清检一次影响生产天数为2天，按平均日产油1.0吨计算，每口井影响日产油2.0吨，56口井影响112吨，经济损失为112*0.1722=19.2864万元。　　56口井措施后累计增油3810吨，创造效益为656.082万元。 　　平均每口井尾追树脂砂3m3，增加压裂费用为2.2212万元（与石英砂对比），单井平均费用为8.9774万元，56口井总费用为502.7344万元。　　总的经济效益为：656.082+63.294+19.2864-502.7344=235.928万元。第五章结论　　从整体效果上看，尾追树脂砂压裂工艺技术适应扶余油田的现状，对其未来的发展有着长远的意义。　　针对扶余油田的地层物性成功的进行了压裂尾随封口的室内实验，对树脂砂固结强度与固化时间、固化温度关系以及模拟地层闭合压力与树脂砂人工岩芯渗透率的关系进行了认真分析，根据不同温度下的固化时间－抗压强度曲线和模拟闭合压力条件下岩心渗透率对比曲线，得出适应于扶余油田的最佳的固化时间，同时进行了地层流体对树脂砂抗压强度的影响和树脂砂与压裂液配伍性试验，室内实验的成功对该技术在扶余的成功应用奠定了坚实的基础。