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摘要 疏松砂岩油藏开发到中后期，油井出砂、出水日益严重，针对这一特点研制了一种新型的油田防砂材料，兼具堵水作用。本文对该材料的防砂堵水特性进行了室内性能评价，通过现场20多井次的试验表明，该工艺配方合理，施工工艺可靠，防砂及堵水的效果显著，取得了较好的效益。
关键词 孤东油田；特高含水期；防砂堵水
孤东油田是80年代中期投入开发的大型疏松砂岩油藏，具有油藏岩石胶结疏松，渗透滤高，非均质严重的特点。随着油田开发的不断深入，油井出砂、出水日益严重，强注强采更加剧了这一矛盾。由此而造成的直接后果是防砂和堵水的任务日益繁重，措施的费用日益增加，措施效果却相对降低。为了解决这一问题，在分析论证的基础上，我们提出了一种既能防止油层出砂，又能降低油井出水的工艺技术，以满足孤东油田防砂、堵水要求，减少油井事故和措施工作量，降低开发综合成本，增加原油产量，提高经济效益。
1新型防砂材料的配方组成
根据孤东油田油藏地质特点和开发现状，满足不同区块、不同出砂程度和含水油井防砂堵水的需要，为确保防砂和堵水效果，设计配方如下：
胶结剂(硅铝酸盐类)76.3％(质量百分比，以下相同)，固化剂(氟硅酸盐类)15.3％，缓速剂(自制品)O—0.8％，填充剂(烃类树脂)4.6％—7.6％，活性剂0.04％-0.08％。
2 GF-1防砂材料性能评价
2.1扩孔剂对固砂体的渗透率的影响
作为防砂堵水一体化工艺，既希望固砂体具有较高的抗压强度，又希望保持一定的渗透率。为此，选用几种扩孔剂，在60°C条件下固化反应24h后考查其对固砂体渗透率和抗压强度的影响，试验结果表明：采用扩孔液(剂)后，抗压强度均有不同程度的下降，而水相渗透率都有所增大。扩孔剂用量增加，抗压强度下降幅度增大，水相渗透率都有所增大。其中，煤油和30％乙醇水溶液效果最好，其它效果都较差。这主要是由于扩孔剂(液)将其稀释和影响表面反应活性所致。因此煤油可考虑用作扩孔液而改善其渗透性，但扩孔剂用量应控制在IPV左右。
2.2固砂体的耐介质浸泡能力
在60℃条件下，选用基本配方，将固砂体分别浸泡于清水、卤水、污水、10％盐酸水溶液、10％NaOH水溶液和煤油中，浸泡一段时间后取出测定其抗压强度。实验数据说明：固砂体具有较好的耐油性和耐水性及耐酸性，但耐碱性较差。因此，假若对油层造成堵塞，可用碱进行解堵。
2.3砂径大小对固砂体抗压强度和渗透率的影响
取不同粒径的石英砂和孤东油田地层砂(经洗油处理)在相同的试验条件下，考查不同粒径砂子固结后的抗压强度和渗透率。砂子粒径的大小和范围对固砂体抗压强度和水相渗透率影响较大。砂子粒径越大、粒径范围越窄，胶结点越少，抗压强度越低；砂子粒径越小、粒径范围越宽，胶结点越多，抗压强度越高。对水相渗透率的影响则正好相反。对于孤东油田地层砂来讲，抗压强度达到了3M Pa。根据地层砂径大小和范围，应适当调整其配方和用量。
2.4选择性堵水效果评价
作为特高含水期GF-I新型防砂材料，即要求固砂体具有较高的抗压强度，又要求具有较好的选择性堵水效果，这是新型防砂材料的技术关键和难点。一般来讲，固结强度越高，渗透性越差，而渗透性越好，固结强度就越低。为使其具有较好的选择性堵水效果，在配方中添加了一些油溶性的物质。并在60℃条件下选用0.2-0.4mm的石英砂对固砂体的渗透率與堵水效果进行了室内评价试验。试验结果表明：GF-1新型防砂材料堵水率达到了96％以上，具有较好的堵水效果。
为考查固砂体对油相渗透率的影响，选用两种方法对新型防砂材料选择性堵水效果进行了室内评价试验，用油相与水相渗透率之比衡量效果。试验温度60℃，石英砂粒径为0.2-0.4mm。用单独注入测试法测试固砂体的水相渗透率、油相渗透率，用平行注入测量法测定出的K0、KW，试验表明：固砂体的油相渗透率大大高于水相渗透率，油相渗透率为水相渗透率的3—6倍，说明具有较好的堵水不堵油效果。平行注入法结果表明，高渗透层堵水效果更好。通过选择性注入工艺，可使其更多的选择性进入高含水的高渗透层，从而进一步提高堵水的选择性。
2.5粘土含量对固砂体抗压强度的影响
为考查粘土含量对固砂体强度的影响，按基本配方，在固化温度60℃，固化反应时间24h条件下，将不同含量的粘土(膨润土)和石英砂(0.2-0.4mm)搅拌均匀后固化。试验表明，粘土含量对固结强度影响较大，粘土含量大于7％后，固结体抗压强度降低了50％以上。粘土水化膨胀，影响了砂粒与砂粒表面的粘结，使整个固结体变得松散，从而使固结强度降低，而且粘土膨胀后对孔喉造成堵塞降低了渗透率。因此，对于粘土含量较高的地层，必须进行必要的方法进行处理。
3施工工艺研究
①冲砂；②填砂；③清洗；④防砂堵水：低压低排量正挤新型防砂材料，用量可按下式计算：Q=R 2 nφh(Q新型防砂材料用量，m 3；R处理地层半径，m；φ地层有效孔隙度，％；h油层射孔厚度，m。)地层的吸液情况是不同的，一般有效吸液厚度占油层有效厚度的30％-60％。作为-堵水为主时，R一般取3—5m，以防砂为主时，R一般取O.5-1.5m，二者兼顾时，推荐R取值2-4m，由此可以计算出用量。为了减小新型防砂材料用量，可先注入以选择性堵水为主防砂为辅的新型防砂材料，后注入以防砂为主堵水为辅的新型防砂材料。⑤顶替；⑥候凝；⑦洗井；④投产。
4现场试验概况
根据室内研究的配方及确定的施工工艺，在孤东油田7区、8区、6区等多个主力区块实施了防砂堵水试验，截止2000年10月，共实施22井次，开井21井次，从防砂角度分析，防砂有效20井次，防砂有效率达95％，累计产油10140.9t，平均单井产油482.9t，平均单井防砂有效期154d；从堵水角度分析，堵水有效17井次，有效率77.3％，措施前日产液1797.9t，日产油42.9t，含水97.6％，措施后日产液2086.7t，日产油92.8t，含水95.6％，日增油50t，含水下降2.0％，累计增油6060.9t，平均单井堵水有效期125d。通过现场20多井次的试验表明，提出的防砂堵水一体化工艺切实可行，取得了初步成效。
5结论
1)GF-1是以无机物为主的新型防砂材料，以硅酸盐、硅铝酸盐为主胶结成分，以氟硅酸盐、金属氧化物为主固化剂，其固砂体抗压强度可达到3MPa以上，堵水率大于95％，并且具有较好的堵水选择性，适用油层温度为50-120℃。基本上满足了防砂堵水的要求。
2)根据地层渗透率的差异和吸液能力的不同，选择和控制合理的注入压力和排量，可使新型防砂材料主要进入高含水、出砂严重的高渗层，提高堵水的选择性和防砂的效果。
3)该工艺具有良好的防砂效果，而且在防砂的同时具有较好的堵水效果，实现防砂堵水一体化，经济效益好。
4)该新型防砂材料强度高，防砂和堵水效果好，有效期长，且施工简单，无须如涂料砂、干灰砂等动用大型防砂车组。
关键词 孤东油田；特高含水期；防砂堵水
孤东油田是80年代中期投入开发的大型疏松砂岩油藏，具有油藏岩石胶结疏松，渗透滤高，非均质严重的特点。随着油田开发的不断深入，油井出砂、出水日益严重，强注强采更加剧了这一矛盾。由此而造成的直接后果是防砂和堵水的任务日益繁重，措施的费用日益增加，措施效果却相对降低。为了解决这一问题，在分析论证的基础上，我们提出了一种既能防止油层出砂，又能降低油井出水的工艺技术，以满足孤东油田防砂、堵水要求，减少油井事故和措施工作量，降低开发综合成本，增加原油产量，提高经济效益。
1新型防砂材料的配方组成
根据孤东油田油藏地质特点和开发现状，满足不同区块、不同出砂程度和含水油井防砂堵水的需要，为确保防砂和堵水效果，设计配方如下：
胶结剂(硅铝酸盐类)76.3％(质量百分比，以下相同)，固化剂(氟硅酸盐类)15.3％，缓速剂(自制品)O—0.8％，填充剂(烃类树脂)4.6％—7.6％，活性剂0.04％-0.08％。
2 GF-1防砂材料性能评价
2.1扩孔剂对固砂体的渗透率的影响
作为防砂堵水一体化工艺，既希望固砂体具有较高的抗压强度，又希望保持一定的渗透率。为此，选用几种扩孔剂，在60°C条件下固化反应24h后考查其对固砂体渗透率和抗压强度的影响，试验结果表明：采用扩孔液(剂)后，抗压强度均有不同程度的下降，而水相渗透率都有所增大。扩孔剂用量增加，抗压强度下降幅度增大，水相渗透率都有所增大。其中，煤油和30％乙醇水溶液效果最好，其它效果都较差。这主要是由于扩孔剂(液)将其稀释和影响表面反应活性所致。因此煤油可考虑用作扩孔液而改善其渗透性，但扩孔剂用量应控制在IPV左右。
2.2固砂体的耐介质浸泡能力
在60℃条件下，选用基本配方，将固砂体分别浸泡于清水、卤水、污水、10％盐酸水溶液、10％NaOH水溶液和煤油中，浸泡一段时间后取出测定其抗压强度。实验数据说明：固砂体具有较好的耐油性和耐水性及耐酸性，但耐碱性较差。因此，假若对油层造成堵塞，可用碱进行解堵。
2.3砂径大小对固砂体抗压强度和渗透率的影响
取不同粒径的石英砂和孤东油田地层砂(经洗油处理)在相同的试验条件下，考查不同粒径砂子固结后的抗压强度和渗透率。砂子粒径的大小和范围对固砂体抗压强度和水相渗透率影响较大。砂子粒径越大、粒径范围越窄，胶结点越少，抗压强度越低；砂子粒径越小、粒径范围越宽，胶结点越多，抗压强度越高。对水相渗透率的影响则正好相反。对于孤东油田地层砂来讲，抗压强度达到了3M Pa。根据地层砂径大小和范围，应适当调整其配方和用量。
2.4选择性堵水效果评价
作为特高含水期GF-I新型防砂材料，即要求固砂体具有较高的抗压强度，又要求具有较好的选择性堵水效果，这是新型防砂材料的技术关键和难点。一般来讲，固结强度越高，渗透性越差，而渗透性越好，固结强度就越低。为使其具有较好的选择性堵水效果，在配方中添加了一些油溶性的物质。并在60℃条件下选用0.2-0.4mm的石英砂对固砂体的渗透率與堵水效果进行了室内评价试验。试验结果表明：GF-1新型防砂材料堵水率达到了96％以上，具有较好的堵水效果。
为考查固砂体对油相渗透率的影响，选用两种方法对新型防砂材料选择性堵水效果进行了室内评价试验，用油相与水相渗透率之比衡量效果。试验温度60℃，石英砂粒径为0.2-0.4mm。用单独注入测试法测试固砂体的水相渗透率、油相渗透率，用平行注入测量法测定出的K0、KW，试验表明：固砂体的油相渗透率大大高于水相渗透率，油相渗透率为水相渗透率的3—6倍，说明具有较好的堵水不堵油效果。平行注入法结果表明，高渗透层堵水效果更好。通过选择性注入工艺，可使其更多的选择性进入高含水的高渗透层，从而进一步提高堵水的选择性。
2.5粘土含量对固砂体抗压强度的影响
为考查粘土含量对固砂体强度的影响，按基本配方，在固化温度60℃，固化反应时间24h条件下，将不同含量的粘土(膨润土)和石英砂(0.2-0.4mm)搅拌均匀后固化。试验表明，粘土含量对固结强度影响较大，粘土含量大于7％后，固结体抗压强度降低了50％以上。粘土水化膨胀，影响了砂粒与砂粒表面的粘结，使整个固结体变得松散，从而使固结强度降低，而且粘土膨胀后对孔喉造成堵塞降低了渗透率。因此，对于粘土含量较高的地层，必须进行必要的方法进行处理。
3施工工艺研究
①冲砂；②填砂；③清洗；④防砂堵水：低压低排量正挤新型防砂材料，用量可按下式计算：Q=R 2 nφh(Q新型防砂材料用量，m 3；R处理地层半径，m；φ地层有效孔隙度，％；h油层射孔厚度，m。)地层的吸液情况是不同的，一般有效吸液厚度占油层有效厚度的30％-60％。作为-堵水为主时，R一般取3—5m，以防砂为主时，R一般取O.5-1.5m，二者兼顾时，推荐R取值2-4m，由此可以计算出用量。为了减小新型防砂材料用量，可先注入以选择性堵水为主防砂为辅的新型防砂材料，后注入以防砂为主堵水为辅的新型防砂材料。⑤顶替；⑥候凝；⑦洗井；④投产。
4现场试验概况
根据室内研究的配方及确定的施工工艺，在孤东油田7区、8区、6区等多个主力区块实施了防砂堵水试验，截止2000年10月，共实施22井次，开井21井次，从防砂角度分析，防砂有效20井次，防砂有效率达95％，累计产油10140.9t，平均单井产油482.9t，平均单井防砂有效期154d；从堵水角度分析，堵水有效17井次，有效率77.3％，措施前日产液1797.9t，日产油42.9t，含水97.6％，措施后日产液2086.7t，日产油92.8t，含水95.6％，日增油50t，含水下降2.0％，累计增油6060.9t，平均单井堵水有效期125d。通过现场20多井次的试验表明，提出的防砂堵水一体化工艺切实可行，取得了初步成效。
5结论
1)GF-1是以无机物为主的新型防砂材料，以硅酸盐、硅铝酸盐为主胶结成分，以氟硅酸盐、金属氧化物为主固化剂，其固砂体抗压强度可达到3MPa以上，堵水率大于95％，并且具有较好的堵水选择性，适用油层温度为50-120℃。基本上满足了防砂堵水的要求。
2)根据地层渗透率的差异和吸液能力的不同，选择和控制合理的注入压力和排量，可使新型防砂材料主要进入高含水、出砂严重的高渗层，提高堵水的选择性和防砂的效果。
3)该工艺具有良好的防砂效果，而且在防砂的同时具有较好的堵水效果，实现防砂堵水一体化，经济效益好。
4)该新型防砂材料强度高，防砂和堵水效果好，有效期长，且施工简单，无须如涂料砂、干灰砂等动用大型防砂车组。