本發明涉及一種人工井壁的防砂方法及其防砂用料。
背景技術：
：在油氣田開采過程中，地層出砂是經常要面臨的問題，尤其是疏松油氣層的開采過程中混采油氣井或混注的水井，出砂是不可避免的。油井出砂會造成生產設備磨蝕、損壞，降低油井產量，提高生產成本等問題；嚴重時還會造成地層坍塌、蓋層下陷以及套管變形、錯段等問題，使油井報廢。目前，國內外油氣井防砂方法主要有機械防砂和化學防砂兩種。機械防砂主要是在生產井段掛接如割縫襯管、繞絲篩管、雙層或多層篩管、礫石充填、各種防砂器等，利用沖砂管柱、防砂器阻擋住地層砂，防止地層砂進入生產井筒。然而機械防砂是對儲層內部已形成的出砂、出水高滲透率大孔道進行封堵，無法解決水竄、汽竄、含水上升等復雜問題；未對儲層內部松散的砂粒進行固結，易導致防砂管沖蝕，降低防砂有效期。化學防砂是向地層擠入一定量的化學劑充填于地層孔隙中，以達到充填和固結地層，提高地層強度防止油氣井出砂的目的。化學法防砂缺點：注入劑存在膠結不均勻、老化現象，致使防砂有效期短；嚴重傷害儲層并降低滲透率，防砂后油氣井產量下降。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明提供了一種人工井壁的防砂方法及其防砂用料。本發明防砂用料進行防砂，可保護地層，攜砂能力強、降低摩阻，增加固結強度，防砂后形成的人工井壁滲透率大于12μm2。本發明提供了一種人工井壁的防砂用料，包括分別配制的引導液、攜砂液和促進液；引導液以重量含量計包括以下組分：氯化鈉0.5%～20%，氯化鈣0.2%～2%，氯化鎂0.1%～1%，烷基酚聚氧乙烯醚0.2%～4%，耐鈣、鎂離子的陰離子表面活性劑0.3%～8%，二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物0.01%～6%，優選二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物分子量為1.0×106～8.0×106；攜砂液以重量含量計包括以下組分：二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物0.01%～5%，氯化銨0.5%～20%；促進液以重量含量計包括以下組分：滲透劑8%～22%，脫羥基催化劑18%～35%。所述的烷基酚聚氧乙烯醚為壬基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、辛基基酚聚氧乙烯醚；耐鈣、鎂離子的陰離子表面活性劑為n-油酰基-n-甲基牛磺酸鈉。所述的滲透劑為陽離子氟碳表面活性劑，優選為3-三聚環氧六氟丙烷酰胺基丙基（2-亞硫酸）乙基二甲基銨、3-三聚環氧六氟丙烷酰胺基丙基甜菜堿、8-3-9氟碳-碳氫柔橋混鏈雙季銨、6-3-9氟碳柔橋混鏈雙季銨、全氟辛基磺酰胺季銨鹽、含硫醚鍵氟烷基季銨鹽、含氟烷基磺酸酯季銨鹽中的一種或幾種；脫羥基催化劑為硼酸三苯酯。所述的引導液、攜砂液和促進液的所用溶劑均為海水。本發明還提供了一種人工井壁的防砂方法，其包括如上述的防砂用料，還包括如下步驟：（1）下入防砂管柱，然后通過防砂管柱泵入引導液，對全井筒及地層進行沖洗，優選地，引導液的排量為1.0～4.0m3/h；（2）在攜砂液中加入樹脂涂覆砂并混合均勻，然后通過防砂管柱泵入攜砂液，往地層虧空地帶填充樹脂涂覆砂；（3）在促進液中加入樹脂涂覆砂并混合均勻，再通過防砂管柱泵入促進液，使地層虧空充填飽和，優選地，促進液的排量為1.0～0.8m3/h；（4）上提防砂管柱，用清水或海水反循環洗井；（5）起防砂管柱，關井10～24h，促使充填的樹脂涂覆砂在水的作用下產生初始膠結；（6）再下入防砂管柱，沖砂至井底，優選地，在沖砂沖不動后進行鉆塞；（7）上提防砂管柱至油層底界以下，正循環加熱，完成樹脂涂覆砂的固化，從而形成人工井壁。在步驟（2）中，加入的樹脂涂覆砂占攜砂液的3wt%～40wt%。在步驟（2）中，通過防砂管柱泵入攜砂液的具體步驟包括：第一階段，攜砂液的排量為1.8～3.6m3/h，時間為2～3h，加入的樹脂涂覆砂占攜砂液的3wt%～12wt%；第二階段，攜砂液的排量為1.8～2.6m3/h，時間為2～3h，加入的樹脂涂覆砂占攜砂液的12wt%～18wt%；第三階段，攜砂液的排量為1.2～0.8m3/h，時間為1～1.5，加入的樹脂涂覆砂占攜砂液的18wt%～40wt%。在步驟（3）中，加入的樹脂涂覆砂占攜砂液的18wt%～55wt%。在步驟（3）中，所述的樹脂涂覆砂的粒徑為0.3～0.6mm。在步驟（7）中，正循環加熱時，井口的溫度為90～100℃，井底的溫度為60～80℃。與現有技術相比，本發明的具有如下優點：（1）本發明的引導液采用烷基酚聚氧乙烯醚、耐鈣、鎂離子的陰離子表面活性劑和二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物合使用，使得引導液具有很好的耐鹽性，特別具有耐鈣、鎂離子能力和耐聚陽離子能力，而且還具有優良的降低油水界面張力的能力，這種配合體系隨著鹽度的升高油水界面張力進一步降低，可以在不同礦化度下用于洗油和潤濕，同時還把井筒周圍的自由砂沖至液流帶動的地方，對地層不造成過度破壞，并解除鉆井液、修井液侵入造成的污染，這是保證后續防砂、增產的關鍵因素。攜砂液主要是阻止離子交換，降低膠結物的吸水膨脹，還具有抑制自由砂和脫落下來的膠結物微粒運移的特性，地層中的自由砂和脫落下來的膠結物就很難被油水介質攜帶出來。根據樹脂砂的特性制備了促進液，不但提高六次甲基四胺的分解速度和樹脂的軟化速度，提高了樹脂砂體的固化速度，而且還提高了脫羥基的速度，還提高了樹脂砂的軟化成度，從而有利于提高人工井壁的滲透率。（2）采用本發明防砂用料進行防砂，可保護地層，攜砂能力強、降低摩阻，增加固結強度，防砂后形成的人工井壁滲透率大于12μm2，為油層儲層原始滲透率的二十多倍，完全可以滿足增產的要求，形成完善的增產和井筒內不留工具防砂工藝，提高防砂效果，井筒處理方便，不會因防砂失效造成大修。（3）采用本發明防砂用料進行防砂，后期開采方便，沒有安全隱患，采油井可轉換為注水井沒有卡封風險，注水井亦可轉換為采油井。具體實施方式下面通過實施例進一步描述本發明的技術特點，但這些實施例不能限制本發明，其中wt%為質量分數。本發明實施例的滲透率的測定方法如下：1、制作試樣：將長度15cm×內徑2.5cm人工巖心模具刷洗干凈，擰上底蓋備用。配制攜砂液，按5∶5用過濾海水稀釋為1000ml。稱取樹脂涂敷砂20.00g±5，加入攜砂液，使樣品充分浸泡，攪拌均勻。將攪拌均勻的樹脂涂敷砂裝入人工巖心模具中，墩實擰緊上部頂絲，充分壓實。將樹脂涂敷砂人工巖心模具放入70℃恒溫水浴箱中72小時后，擰下底蓋，旋轉頂絲，取出巖心進行測試。2、滲透率的測定：將制作好的試樣放入巖心夾持器中，接通氮氣，調整圍壓在0.14mpa～0.35mpa，使試樣被夾持器的膠套包緊。用2%氯化鉀水溶液通過試樣，在出液口至少收集200ml液體。調整恒液面漏斗的液面與出液口的高差，出液口的流速為10ml/min～20ml/min，測量通過試樣的流量，測量三次，每次收集20ml～40ml液體，記錄好各項數據。滲透率按式（1）和式（2）計算，結果保留三位有效數字。k=（q×μ×l）/（a×p）…………………………………………（1）p=（d×g×h）/（1.0133×106）……………………………………（2）式（1）（2）中：k—滲透率，μm2;q—通過試樣的流量，ml/s;μ—2%氯化鉀水溶液的粘度，mpa·s；a—試樣截面積，cm2；p—壓差，10-1mpa；l—試樣長度，cm；d—2%的氯化鉀水溶液密度，g/cm3；g—重力加速度，980cm/s2；h—液面與出液口高度差，cm。取三次測量結果的算術平均值，作為該試樣的滲透率值。實施例1劉官莊油田莊淺12k井（一）情況說明：構造位置為黃驊坳陷羊二莊鼻狀構造帶莊淺2井北斷鼻，，開鉆日期為2014-09-27，完鉆日期為2014-10-06，完井日期為2014-10-11。完鉆井深為1655m，人工井底為1650m。（二）存在問題該井自噴一年，后轉抽一個月出砂，而且洗井漏失嚴重，表明該井油層存在虧空。（三）防砂工序用料的配制引導液以重量含量計包括以下組分：氯化鈉2.5%，氯化鈣1%，氯化鎂0.5%，二壬基酚聚氧乙烯醚質量濃度為0.2%、n-油酰基-n-甲基牛磺酸鈉質量濃度為0.3%、二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物質量濃度為0.5%，余量為水。攜砂液以重量含量計包括以下組分：二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物3%，氯化銨20%，余量為水；促進液以重量含量計包括以下組分：全氟辛基磺酰胺季銨鹽8%，硼酸三苯酯15%，余量為水。防砂工序的具體步驟（1）下入防砂管柱，然后通過防砂管柱泵入引導液，對全井筒及地層進行沖洗；（2）然后通過防砂管柱泵入攜砂液，往地層虧空地帶填充樹脂涂覆砂；通過防砂管柱通入攜砂液的具體步驟包括：第一階段、第二階段和第三階段；（3）再通過防砂管柱泵入促進液，使地層虧空充填飽和；其中，引導液、攜砂液和促進液的具體注入數據見表1表1序號施工內容防砂材料名稱規格施工套力，mpa液量，m3排量，m3/min加砂，m3砂量，wt%注入方式1引導液開套正替--5.01.3-1.5--正替2引導液出口返液柱關套正擠-＜2555.01.5-1.8--正擠3攜砂液擠壓填砂0.3～0.6mm樹脂砂＜2560.01.8-1.62.53-5正擠4攜砂液擠壓填砂0.3～0.6mm樹脂砂＜2550.01.6-1.53.05-7正擠5攜砂液擠壓填砂0.3～0.6mm樹脂砂＜2540.01.5-1.33.57-10正擠6促進液擠壓填砂0.3～0.6mm樹脂砂＜2540.01.3-0.86.010-25正擠（4）上提防砂管柱，用清水或海水反循環洗井，確保1650m以上無砂后，再反循環洗井1.5周結束。（5）起防砂管柱，關井10～24h，促使充填的樹脂涂覆砂在水的作用下產生初始膠結；（6）再下入防砂管柱，沖砂至井底，優選地，在沖砂沖不動后進行鉆塞；（7）上提防砂管柱至油層底界以下，用熱洗車正循環使井內油層位置溫度達到80～90℃（熱洗車出口溫度≥100℃時大約需要7～9小時），再繼續加熱2～3小時然后把循環罐內的熱水正擠入地層9～12m3，完成樹脂涂覆砂的固化，從而形成人工井壁。（8）按要求下泵，下泵后直接生產。防砂后形成的人工井壁的滲透率大于12μm2；產出液達到或超過原產液量含砂≦3‰；有效期1～3年。表2防砂基本數據井號防砂井段，m層厚度/層數/跨度，m/層/m平均孔隙度，%滲透率，μm2平均泥質含量，%莊淺12k1610.39-1616.0940.1m23.0820.29413.65表3井號為莊淺12k的油井在防砂處理前后對比井號防砂前日產液，t防砂后日產液，t防砂前日產油，m3防砂后日產油，m3防砂前含水，wt%防砂后含水，wt%防砂至今生產，天莊淺1223.2630.2515.6518.2332.7216.55500實施例2華北油田趙108斷塊趙41-23x井（一）情況說明：構造位置為趙108斷塊，完鉆井深為1878m，原始人工井底為1866m。（二）存在問題該井存在出砂嚴重，而且洗井漏失，表明該井油層存在虧空。（三）防砂工序用料的配制引導液以重量含量計包括以下組分：氯化鈉2.5%，氯化鈣1%，氯化鎂0.5%，聚氧乙烯二壬基酚質量濃度為0.5%、n-油酰基-n-甲基牛磺酸鈉質量濃度為0.6%、二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物質量濃度為1.5%，余量為水。攜砂液以重量含量計包括以下組分：二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物5%，氯化銨15%，余量為水；促進液以重量含量計包括以下組分：3-三聚環氧六氟丙烷酰胺基丙基（2-亞硫酸）乙基二甲基銨8%，硼酸三苯酯15%，余量為水。防砂工序的具體步驟：（1）下入防砂管柱，然后通過防砂管柱泵入引導液，對全井筒及地層進行沖洗；（2）然后通過防砂管柱泵入攜砂液，往地層虧空地帶填充樹脂涂覆砂；通過防砂管柱通入攜砂液的具體步驟包括：第一階段、第二階段和第三階段；（3）再通過防砂管柱泵入促進液，使地層虧空充填飽和；其中，引導液、攜砂液和促進液的具體注入數據見表4表4序號施工內容防砂材料名稱規格施工套力，mpa液量，m3排量，m3/min加砂，m3砂量，wt%注入方式1開套正替（前置液）--5.01.3-1.5--正替2關套正擠（前置液）-＜2555.01.5-1.8--正擠3擠壓填砂（攜砂液）0.3～0.6mm樹脂砂＜2560.01.8-1.52.03-5正擠4擠壓填砂（攜砂液）0.3～0.6mm樹脂砂＜2550.01.5-1.33.55-8正擠5擠壓填砂（攜砂液）0.3～0.6mm樹脂砂＜2550.01.3-1.04.58-12正擠6用促進劑擠壓填砂0.3～0.6mm樹脂砂＜2540.01.0-0.86.012-25正擠（4）上提防砂管柱，用清水或海水反循環洗井，確保1650m以上無砂后，再反循環洗井1.5周結束。（5）起防砂管柱，關井10～24h，促使充填的樹脂涂覆砂在水的作用下產生初始膠結；（6）再下入防砂管柱，沖砂至井底，優選地，在沖砂沖不動后進行鉆塞；（7）上提防砂管柱至油層底界以下，用熱洗車正循環使井內油層位置溫度達到80～90度（熱洗車出口溫度≥100℃時大約需要7～9小時），再繼續加熱2～3小時然后把循環罐內的熱水正擠入地層9～12m3，完成樹脂涂覆砂的固化，從而形成人工井壁。（8）按要求下泵，下泵后直接生產。防砂后形成的人工井壁的滲透率大于12μm2；產出液達到或超過原產液量含砂≦3‰；有效期1～3年。表5防砂基本數據井號防砂井段，m層厚度，m平均孔隙度，%滲透率，μm2平均泥質含量，wt%趙41-23x1760-1800.626.413.754.7—表6油井在防砂處理前后對比井號防砂前日產液，t防砂后日產液，t防砂前日產油，m3防砂后日產油，m3防砂前含水，wt%防砂后含水，wt%防砂至今生產，天趙41-23x17.3820.221.513.8691.3180.9605實施例3中海油jx1-1油田a44h井（一）情況說明：a44h井為水平井，生產沙二段ⅱ油組、沙三段ⅰ油組，5-1/2″橋式復合篩管完井，篩管段內有效油層厚度127.6m，完鉆井深為1941m。（二）存在問題篩管破損。該井完井時采用51/2"外橋式優質篩管防砂，本次檢泵作業取出的砂樣經過化驗，主要是粒級為214um的地層砂，因此判斷該井防砂篩管已破損。（三）防砂工序引導液以重量含量計包括以下組分：氯化鈉0.5%，氯化鈣1%，氯化鎂0.5%，二壬基酚聚氧乙烯醚質量濃度為3.5%、n-油酰基-n-甲基牛磺酸鈉質量濃度為7.5%、二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物質量濃度為5.5%，余量為水。攜砂液以重量含量計包括以下組分：二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物15%，氯化銨5%，余量為水；促進液以重量含量計包括以下組分：全氟辛基磺酰胺季銨鹽15%，硼酸三苯酯35%，余量為水。防砂工序的具體步驟：（1）下入防砂管柱，然后通過防砂管柱泵入引導液，對全井筒及地層進行沖洗；（2）然后通過防砂管柱泵入攜砂液，往地層虧空地帶填充樹脂涂覆砂；通過防砂管柱通入攜砂液的具體步驟包括：第一階段、第二階段和第三階段；（3）再通過防砂管柱泵入促進液，使地層虧空充填飽和；其中，引導液、攜砂液和促進液的具體注入數據見表7表7序號施工內容防砂材料名稱規格施工套力mpa液量，m3排量，m3/min加砂，m3砂量，wt%注入方式1開套正替（前置液）-＜16.0730.02.0--正替2關套正擠（前置液）-＜16.0760.02.0--正擠3擠壓填砂（攜砂液）0.3～0.6mm樹脂砂＜14.2100.0＞1.263.03-5正擠4擠壓填砂（攜砂液）0.3～0.6mm樹脂砂＜14.49100.0＞1.325.05-9正擠5擠壓填砂（攜砂液）0.3～0.6mm樹脂砂＜15.3100.0＞1.3411.09-15正擠6用促進劑擠壓填砂0.3～0.6mm樹脂砂＜24.0960.0＞2.0211.015-25正擠（4）上提防砂管柱，用清水或海水反循環洗井，確保1941m以上無砂后，再反循環洗井1.5周結束。（5）起防砂管柱，關井10～24h，促使充填的樹脂涂覆砂在水的作用下產生初始膠結；（6）再下入防砂管柱，沖砂至井底，優選地，在沖砂沖不動后進行鉆塞；（7）上提防砂管柱至油層底界以下，用熱洗車正循環使井內油層位置溫度達到80～90度（熱洗車出口溫度≥100℃時大約需要7～9小時），再繼續加熱2～3小時然后把循環罐內的熱水正擠入地層9～12m3，完成樹脂涂覆砂的固化，從而形成人工井壁。（8）按要求下泵，下泵后直接生產。防砂后形成的人工井壁的滲透率大于12μm2；產出液達到或超過原產液量含砂≦3‰；有效期1～3年。表8防砂基本數據井號防砂井段，m層厚度，m平均孔隙度，%滲透率，μm2平均泥質含量，wt%a44h1791.76-1903.89112.1330.2765.325—表9油井在防砂處理前后對比井號防砂前日產液，t防砂后日產液，t防砂前日產油，m3防砂后日產油，m3防砂前含水，wt%防砂后含水，wt%防砂至今生產，天a44h23.0438.1213.0927.8743.226.9156需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的技術人員應當理解：在不偏離權利要求及其等同形式限定的精神和范圍下可對以上實施例在形式和細節上作出各種變化。當前第1頁12