憎油亲水型化学固砂剂在海上油田的应用

憎油亲水型化学固砂剂在海上油田的应用 刘国振 1 徐振东 1 孙华东 2 李兴辉 3 朱墨 4 1. 中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津滨海新区 300450 2.中海油服油田生产事业部，天津滨海新区 300450 3.胜利油田鲁胜公司，山东 东营 257000 4.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津滨海新区 300450

摘要

海上油田油水井一般采用油层全部射开，防砂一般采用筛管全井段防砂方式，因此油水井普遍防砂跨度大，生产厚度大，随着多年的开采，目前大部分油水井呈现高液高含水，含水的升高带来了出砂量的升高。目前油田治理防砂的方法一般采用大修拔筛管、筛管内下小筛管以及人工井壁等方式，存在着施工周期长、成本高、难度大、风险高的问题。经过多年研究，以及大量室内实验，研发出一种憎油亲水型化学固砂剂，具有固砂后渗透率保持率高，尤其是油相渗透率远高于水相渗透率，固砂后强度较高，施工时间短，并且可以根据层间矛盾进行笼统固砂、分段固砂和定点精准固砂；对于部分管柱适合的井可以采取不动管柱施工，大大节省了施工成本；实验室及矿场实践表明，该固砂剂与陶粒等涂敷砂也能较好配伍，抗压强度提升55.6%。2019年以来，共在渤海、南海油田实施14口油水井，总有效率达到了92.9%，油井日增油18.9m³/d，含水下降1.3%，有效期已经达到了330天，水井日增水量1211m³/d，增幅88%，固砂后注入压力下降1.3MPa。

关键词 憎油亲水 化学固砂 海上油田 应用

Abstract:

Sand consolidation in offshore oilfield generally adopts sieve tube in completely well section. Difficulties of large length and large production thickness are the main problems that the wells had to be faced with. After years of exploitation, high water and high sand rate present in oil-water wells.At present, changing sieve tube, adding additional supplementary sieve tube in main tube or well wall reconstruction are the main methods to realize sand control in oil-water wells. Yet long construction period, high cost and high risk will be the big questions to all decision makers.A kind of oil-repellent and hydrophilic chemical sand consolidation agent has been developed, and high strength, high permeability can be obtained. Moreover, the oil has higher permeability than water in such a sample. The operation period could be shorter than other styles mentioned before, meanwhile, general sand consolidation, sectional sand consolidation and precise sand consolidation can be carried out according to the inpidual sand fracture in different wells. For the well with partial tube suitable, this way can make an action without whole tube operation, so cost can be saved greatly. The outcome in laboratory and field shows that the sand consolidation agent is compatible with coated sand, such as ceramists, and the compressive strength is increased by 55.6% . Since 2019, 14 oil-water wells have been adopted in the Bohai Sea and south China Sea oilfields, with the total effective rate reaching 92.9% , daily oil production increasing 18.9 m3/d, water cut decreasing 1.3% , and valid period reaching 330 days. The daily water increment of the wells is 1211 m3/d, an increase of 88% , the injection pressure drops by 1.3 MPA after sand consolidation.

Keywords

oil-repellent and hydrophilic ; Chemical Sand consolidation; Offshore oil field ; Application

通讯作者：李兴辉（197209），男，大学本科，高级工程师，研究方向为油田提高收率。

0引言

海上油田经过多年的开发，目前大多数油藏进入了高含水开发阶段，含水的上升带来出砂量的增加，从而带来一系列的问题，例如给原油输送管线带来沉砂和磨蚀，给井内泵管带来磨蚀、卡泵，造成防砂筛管的刺破等等。海上油田的防砂一般采用大修拔筛管重新下筛管、筛管内下小直径筛管、筛管射孔后填入涂敷砂的人工井壁防砂方法，但是由于几乎所有的海上油田的油水井的油层均被射开，因此大部分井的防砂井段防砂跨度均在100米以上，如果采取拔防砂筛管进行防砂，不但工期长难度大成本高，关键是存在着拔断拔不动的风险。目前油田少量的井也采用过树脂类的化学防砂方法，由于存在着成胶时间快、渗透率保持率低、老化时间快等问题导致施工中容易堵管柱、堵塞地层、有效期短。还有，目前的出砂井一般存在含水高的问题，如果在防砂的同时能做到含水有一定程度的下降，能够起到事半功倍的作用。针对这个问题，经过大量的室内试验、矿场实践，研发出憎油亲水型化学固砂剂，室内实验来看，固砂后油相渗透率一般为水相渗透率的2倍以上，油相渗透率保持率在90%以上，水相渗透率保持率在70%以上，矿场实践来看，

约有20%的井在固砂后含水明显下降，并且实施后可对比井固砂有效率在90%以上，有效期目前已达330天。本文重点从矿场应用的角度，就该工艺的适应性、选井条件进行总结，并提出下步的改进意见。

1 海上油田应用

自2019年以来，该工艺共在海上油田应用14口井，其中水井5口，油井9口，均正常生产至今。水井有效期已经达到了700余天，油井有效期已近330天。

表1 油井实施效果统计表

9口油井，固砂后日油增加18.9m³/d，含水下降1.3%，其中初期含水大幅下降井3口，降幅均在15%以上。

表2 注水井实施效果统计表

5口注水井，固砂后注入压力下降1.3MPa，日注水量增加1211m³/d，增幅88%。

1.1 水平井筛管破损井笼统固砂

*-M20H1井生产井段2023.88-2366.6m，水平段射孔井段280m，优质筛管砾石充填完井（防砂精度120μm）。于2018年3月1日投产，初期产液29.2m³/d，产油27.8m³/d，含水5.0%，1个月后液量含水突升，日液196.9m³/d，产油23.6m³/d，含水88.0%，正常生产4个月后液量下降至52 m³/d，化验出砂。检泵时发现泵头被油泥和砂堵死，分析砂样粒径大于125um的占比58.39%，显示筛管破损。2020年4月共挤入油层清洗剂溶液50m³、HSP地层砂增强剂65m³，平均排量为361L/min，施工压力从0至10MPa。开井后初期含水大幅下降，日液46.6m³/d，日油27.7m³/d，含水40%，6.5日提液后，日液含水大幅上升，8.24日日液199m³/d，日油20m³/d，含水90%，流压9.1MPa。

已正常生产至今，日液含水稳定，有效期已达330天。

采用全井笼统防砂的井有2口，均正常生产。

图1 生产曲线

1.2 跨度大层间矛盾严重筛管严重破损井分段固砂

*-A08ST04井于2019年侧钻开井，生产10个月后含砂达2.0%停井，粒径分析来看筛管严重破损。该井油层顶底界跨度144.3m，射孔厚度31.6m，上防砂段相对均质，下部两个防砂段层间矛盾严重，级差达30倍，为了保证固砂效果，采用两段固砂方式。

表3 施工参数表

作业过程中冲出大量细砂，两段固砂过程顺利。2020年11月4日开井，频率为30.5HZ，油嘴7.54mm，日产液60.64m³/d，日油16.07m³/d，含水73.5%，含砂0.1%，随后含砂逐步降低至不含砂，生产稳定。

根据层间矛盾、油层跨度情况，采取分段化学固砂的井有3口，均实现了正常生产。

1.3 过筛管压裂防砂后出砂井化学固砂修复

2000年以来，海上油田对部分低液井采取筛管射孔压裂涂敷砂防砂的方式，部分井开井后出砂严重停产。为恢复这部分井的产量，研究采用化学固砂工艺。该化学固砂剂与涂敷砂配伍试验表明，固砂后强度增加55.6%，过筛管压裂出砂后用该固砂剂修复完全可行。

图2 涂敷砂与固砂剂配伍试验

表4 涂敷砂化学固砂实验表

*-E2-7井生产井段1957.9-2158.9m，分四个防砂段生产，2020年7月对第二、三防砂段射孔压裂防砂，生产20天后出砂停产。检泵发现泵及井筒内有陶粒，分析认为该井主要出砂段为第二防砂段，因此单独对第二防砂段进行化学固砂，用固砂剂16m³，施工正常，目前日液253.6 m³/d，日油18.3 m³/d，有效期已达127天。

共对3口过筛管压裂防砂井采用定点防砂或笼统防砂方式，有2口实现了正常生产，另一口井开井后泵负荷重不正常生产，目前正在落实原因。

1.4 不动管柱化学固砂

*-A06井为一口气井，共有3个防砂段，其中第一、三防砂段为高含水层滑套关闭未生产，第二防砂段为气层，采用5-1/2“砾石充填防砂（精度120 μm），正常时日产气3万m³，2020年3月出砂，含砂0.08%，地面油嘴和管线多次被刺破，4月停产，砂样分析认为筛管已经刺破。分析认为该井管柱适合于不动管柱施工，经采用连续油管冲砂后，进行化学固砂施工。

图3 粒度分析统计

开井后，初期日产气在2.2万m³，含砂在0.03%，并且偶尔有大颗粒产出，分析为滑套或井筒内有未被冲出的砂粒被固结所致，之后含砂量逐渐降低至无砂，多次停井之后均能正常生产，说明固砂效果不错。

1.5 对出砂层定点化学固砂

如果能精准分析出砂井的出砂层位，则可以配置相应施工管柱，进行定点精准化学固砂。

*-B14井，分四个防砂段注水，共计14个小层。斜深跨度327.3m，斜厚31.4m，平均渗透率1740md，泥质含量平均9.9%。2019年5月作业时返出有大量的固井水泥，地层泥砂，及少量砾石（直径8mm左右），说明固井井壁坍塌，筛管破损严重。

图4 冲出砂样照片

作业分析认为，该井出砂层为第四防砂段，因此施工时单独对该段防砂。开井后正常注水至今，有效期已达720天。

共对4口油水井采取定点精准化学固砂方式，均正常生产至今。

2 化学固砂工艺小结

2.1 该型化学固砂剂适应的油层较广，埋藏深度从1000-1800m的油层均可施工；

2.2 适用于不同粘土含量的地层和不同粒径的地层砂，尤其对粉细砂有较好的适应性；

2.3 可适用特殊井筒条件的油气水井防砂作业，如：能满足套变井、小通径套管、侧钻井、大斜度井和水平井等）的特殊作业井的要求。适用于已采取防砂筛管但因为筛管破、防砂精度不够等原因出砂的油气水井；

2.4 施工简单，用时较短，施工安全，一般只需要30-2h即可顺利完成；

2.5 固砂后一般能够保持较高的渗透性，尤其是油相渗透率显著高于水相渗透率，因此固砂后会有部分井含水有一定程度地下降；

2.6 固砂后有较高的固结强度，能够满足高采液强度的要求；

2.7 从施工的油水井来看，可以实现笼统防砂，也可以进行分层逐层防砂；

2.8 对于部分出砂严重的井，化学防砂后初期排液含砂有时可能较高，这主要是由于粉细砂所致。可以降液生产，待排一段时间后含砂量即可逐步下降，然后可进行逐步提液。

3 致谢

在本工艺实施过程中，受到了中海油服油田生产事业部增产中心实验室，工程技术中心王晨民、刘伟、孙华东等同志的大力帮助，在此致以衷心感谢！

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