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	人工井壁防泥砂技术的研究与应用

发布时间：2015.01.15 新闻来源： 浏览次数：

１　问题的提出
随着Ｃ油田开发时间的延长，地层胶结逐渐疏松，油井易发生出砂、泥质现象，一方面导致抽油泵卡泵、砂磨和腐蚀，另一方面会造成近井地带出现孔洞，地层亏空，引发窜槽或坍塌，影响了油田的总体开发效果。常规的防泥砂措施治理效果有限，为从根本上解决油井出泥砂问题，应用人工井壁防泥砂技术，对出泥砂井进行治理，实现出泥砂井正常生产。
２　技术原理
首先应用防膨稳固工艺，将防膨剂注入到地层远端，防止粘土膨胀运移，稳固出泥砂部位的泥砂颗粒，达到“远稳”的效果；再将混有固结剂和覆膜砾石的携砂液挤注到井筒周围地层中，建立起具有一定渗透性、耐冲刷、高强度的人工井壁，形成“近挡”屏障。通过“远稳近挡”组合效应，防止油层出泥砂。同时针对套管技术状况，形成了套损井与非套损井两套防泥砂工艺。
２．１　充填材料优选
２．１．１　防膨剂优选
室内对环氧丙基三甲基氯化铵、环氧氯丙烷－二甲胺缩聚物和３－氯－２－羟基丙基三甲基氯化铵三种常用阳离子型聚合物防膨剂进行评价，结果显示环氧丙基三甲基氯化铵的粘土膨胀率最低，为２４．６％。

２．１．２　充填砾石优选
现场常用石英砂和陶粒作为防泥砂施工的充填砾石，对两种材料进行室内实验评价，发现等粒径胶结条件下，覆膜陶粒渗透率明显优于覆膜石英砂，渗透率可达２２５．３μｍ２，能够满足地层流体渗流需要；且覆膜陶粒具有破碎率低、胶结强度高的特点，能够满足对出泥砂部位的封固要求。

２．１．３　充填砾石尺寸确定
根据索西埃公式：Ｄ５０＝（５－６）ｄ５０，确定充填砾石尺寸。
Ｄ５０—砾石的粒度中值，ｍｍ；ｄ５０—地层砂粒度中值，ｍｍ
如果选择的砾石尺寸不当，人工井壁的渗透性就会降低，生产效果差，或者泥砂直接穿过人工井壁，造成防砂失败。从下图可以看出不同粒径的砾石挡砂效果以及对渗透率的影响。结合Ｃ油田实际情况，确定应用２０－４０目（０．４２５～０．８５ｍｍ）覆膜陶粒作为人工井壁的充填砾石。
２．１．４　树脂软化剂的优选
为使覆膜砾石在地层温度下软化交联，室内初步选择５种有机酮类溶剂，对酚醛树脂进行浸泡实验，确定环氧树脂类酮作为软化剂，软化时间为５ｈ。

２．１．５　固结剂的优选
为使交联后的覆膜砾石发生固化反应，以建立起具有较高固结强度的人工井壁，优选羟乙基纤维素作为固结剂，室内与覆膜陶粒按一定比例混合，模拟地层温度固化２４ｈ，抗折强度达到１．９３ＭＰａ，满足固化要求。
２．１．６　调节剂选择
优选丁二醇作为调节剂，实现固化反应时间４～２４ｈ可调，技术指标能够达到固化要求。
２．２　固化配方体系的确定
采用正交实验优化树脂软化剂、固结剂与调节剂配比，确定固结配方体系比例，软化剂∶固结剂∶调节剂＝１∶３∶６，形成的固结体抗折强度为３．４２ＭＰａ，渗透率为３３．２２μｍ２。
２．３　套损井防泥砂套管优选
根据套损井的套损程度，优选出不同壁厚的四种Ｎ８０钢级打孔小直径套管，外径为Φ１０１．６ｍｍ，接箍最大外径为Φ１０８～１１２ｍｍ，可实现对不同类型套损井加固后防泥砂。

确定了两种防泥砂加固套管锚定方式，对于射孔井段内某处套变，采用悬挂锚定方式；对于全井大段腐蚀、变形严重的井，采用支井底锚定方式。
３　施工参数与工艺优化
３．１　固化时间优化
实验测定不同温度的固化时间对胶结强度的影响，结果表明在４５℃、５０℃温度下，固化７２ｈ后抗压强度达到稳定值；５５℃、６０℃下，固化４８ｈ后抗压强度达到稳定值。因此在施工过程中，关井候凝７２ｈ为宜。

３．２　充填排量优化
根据砾石在携砂液中沉降速度公式：

式中：Ｖ—沉降速度，ｍ／ｓ；ｄ—砂粒直径，ｍｍ；ｐｓ—砂粒密度，ｇ／ｃｍ３；ｐｌ—充填液密度，ｇ／ｃｍ３。Ｋ—速度系数，与砂粒的形状，球形取值２．７３，长方取值２．３７，扁平形取值１．９２。
分别计算出０．４ｍｍ和０．８ｍｍ砾石的沉降速度，最终确定泵车的最低排量应为０．５～０．７ｍ３／ｍｉｎ，低于这个排量时，砾石就可能在套管和环空内堆积，达不到管外充填的目的。
３．３　施工工艺优化
为保证人工井壁防泥砂工艺高效实施，确定了冲洗炮眼、下小直径加固套管（仅针对套损井）、下防泥砂充填施工管柱、充填挤注覆膜陶粒、冲砂、候凝、完井等施工步骤。
４　应用效果
人工井壁防泥砂技术现场应用５口井，其中非套损井４口，套损井１口，工艺成功率１００％。措施前后产量保持稳定，措施前５口井平均检泵周期１３０天，目前免修期已达５４５天，较措施前延长了４１５天。