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《杭州化工雜志》2016年第4期

摘要：

為使得固砂劑更好地應用于鉆井壓裂的防砂作業中，探索了樹脂用量、固化劑用量以及固化時間對抗壓強度和滲透率的影響。通過單因素實驗，確定了其最佳條件為：樹脂用量4%（質量分數，下同）、固化劑用量0.8%、固化時間28h。性能評價中，當老化時間為25d時，抗壓強度為4.3MPa、滲透率為9.2μ，說明固結體有較強的抗老化性能；溫度200℃時，抗壓強度為7.5MPa，說明固結體有較強的抗溫性能。

關鍵詞：

固砂；抗壓強度；滲透率；抗老化；抗溫

油井出砂在油井開采過程中是比較常見的問題[1]，隨著井底出砂量的增加，一方面對油井管線有磨蝕作用[2]，進而損壞采油設備，減少產油量；另一方面，出砂還會造成套管外圍的巖石脫落虧空[3]，使套管變形損壞，甚至引起井壁坍塌，使得油井報廢。目前常用的防砂方法有：機械防砂、化學防砂、砂拱防砂、焦化防砂以及復合防砂?；瘜W防砂是利用化學藥劑的化學反應將地層中的砂礫膠結起來，形成具有一定強度和滲透率的井壁，以達到防砂的目的[4]。固砂劑防砂屬于化學防砂技術的一種。由于化學防砂技術有著諸多的優點，如施工簡單、成本低、不需要往井內下任何機械裝置且對粉細砂巖效果更好等特點[5]，受到油田的廣泛應用，已經成功應用于國內很多油田[6]，并取得了很好的效果，使得油井產量得到較大的提高。

1實驗部分

1.1儀器及試劑

試劑：異丙醇（分析純，天津市凱通化學試劑有限公司）；石英砂、環氧樹脂、膠結劑、柴油和固化劑均為工業品；儀器：電熱恒溫水浴鍋（上海方瑞儀器廠）；電熱鼓風干燥箱（龍口市先科儀器公司）；壓力試驗機（濟南中路昌試驗機制造有限公司）；JHR巖心流動實驗儀（海安石油儀器石油科研有限公司）；STY-2型氣體滲透率儀（海天石油科研儀器有限公司）。

1.2固結體的制備

（1）以一定體積比的水、異丙醇和柴油浸泡粒徑為0.4～0.8mm的干燥石英砂0.5h；取一定量的環氧樹脂和固化劑制成樹脂膠液；然后將樹脂膠液與浸泡過的石英砂混合均勻，制成預膠結砂。

（2）將制成的預膠結砂放入玻璃管中壓實，置于烘箱中于溫度60℃下養護24h。

（3）從烘箱中取出固結體，切成長度和直徑均為2.50cm的固結體，供測量抗壓強度和滲透率使用。

1.3固結體性能評價

1.3.1抗老化評價

在60℃恒溫條件下，將制備好的固結巖心置于烘箱中24h，取出后放入恒溫60℃水浴中進行老化實驗，每隔5d測定其抗壓強度及滲透率。

1.3.2抗溫評價

將制備好的固結巖心分別放入溫度為50、100、150、200和250℃的恒溫箱中24h，測其抗壓強度。

2結果與討論

2.1樹脂用量對抗壓強度和滲透率的影響

在固化劑添加量為0.6%，固化時間為24h條件下，考察樹脂用量對抗壓強度和滲透率的影響，結果如圖1所示。由圖1可知，隨著樹脂用量的增加，抗壓強度呈現出增強的趨勢，當樹脂用量達到4%后，抗壓強度的增加幅度很?。欢鴿B透率呈現出下降的趨勢，且在樹脂用量達到3%后，滲透率的下降幅度變緩，綜合二者的影響，樹脂的用量選擇4%較為合適。

2.2固化劑用量對抗壓強度和滲透率的影響

在樹脂用量為4%，固化時間為24h條件下，考察固化劑用量對抗壓強度和滲透率的影響，結果如圖2所示。由圖2可知，抗壓強度隨著固化劑用量的增加呈現出先增大后減小的趨勢，且在添加量達到0.8%時，抗壓強度達到最大值；而滲透率則隨著固化劑用量的增加呈現出先減小后增大的趨勢，且在添加量達到0.8%時，滲透率達到最小值。綜合可知，固化劑的添加量選擇0.8%較為合適。

2.3固化時間對抗壓強度和滲透率的影響

在樹脂用量為4%，固化劑添加量為0.8%條件下，考察固化時間對抗壓強度和滲透率的影響，結果如圖3所示。由圖3可知，抗壓強度隨著固化時間的增加呈現出逐漸增強的趨勢；而滲透率隨著固化時間的增加呈現出降低的趨勢，且抗壓強度和滲透率都在固化時間到達28h后，變化趨勢變緩，由此可知，固化時間選擇28h較為合適。

2.4抗老化實驗

在樹脂用量為4%，固化劑添加量為0.8%，固化時間為28h條件下，考察固結體的抗老化性能，結果如圖4所示。由圖4可知，隨著老化時間的延長，固結體的抗壓強度呈現出下降的趨勢，而滲透率呈現出上升的趨勢，且在最初的10d里，抗壓強度和滲透率的變化都較大，而在10d以后，二者的變化趨緩減緩。從最終的老化25d對應的抗壓強度為4.3MPa、滲透率為9.2μm2可知，抗壓強度及滲透率都能達到施工過程的要求，進而說明該固結體的抗老化性能較強。

2.5抗溫性能實驗

在樹脂用量為4%，固化劑添加量為0.8%，固化時間為28h條件下，考察固結體的抗溫性能，結果如圖5所示。由圖5可知，在溫度達到100℃之前，抗壓強度隨著溫度的升高而增加，當溫度高于100℃之后，抗壓強度逐漸降低，且在到達200℃后，抗壓強度急劇降低。從圖中可看出溫度為200℃時對應的抗壓強度為7.5MPa，說明該固結體有較強的抗溫性能。

3結論

單因素實驗結果表明合成所需固砂劑的最佳條件為：樹脂用量4%、固化劑用量0.8%、固化時間28h。性能評價中，老化時間25d時，抗壓強度為4.3MPa、滲透率為9.2m2，說明固結體有較強的抗老化性能；溫度200℃時，抗壓強度為7.5MPa，說明固結體有較強的抗溫性能。

參考文獻：

[1]黃春,湯志強.孤東油田防砂工藝技術發展與應用[J].油田化學,1999,16（2）:185-187.

[2]寧廷偉.化學防砂技術在勝利油田的應用和發展[J].油田化學,1994,11（3）:257-261.

[3]戴彩麗,張貴才,趙福麟.吸附膜型固砂劑的研究[J].油田化學,2000,17（4）:292-294

[4]王艷輝,劉希圣,王鴻勛.油井出砂預測技術的發展與應用綜述[J].石油鉆采工藝,1994,16（5）:79-86.

[5]韓德明,高雪峰.東河油田超深油藏出砂因素分析[J].油氣地質與采收率,2003,10（增刊）:38-39.

[6]李志軍.疏松砂巖油層出砂影響因素分析[J].油氣田地面工程,2008,27（12）:72-73.

作者:石錦慧 王明明 陳文博 單位:西安石油大學化學化工學院 中國石油川慶鉆探長慶井下技術作業公司