负离子耐高温高渗滤砂管防砂技术研究与应用

摘要

孤岛油田是典型的疏松砂岩油藏，埋藏深度浅，稠油储量丰富，生产过程中油井出砂严重，稠油储量的动用必须以搞好油层防砂为前提。目前，蒸汽吞吐井主要采用化学防砂与机械防砂相结合的复合防砂工艺，基本满足了蒸汽吞吐井生产的要求。但随着热采开发的深入，开发难度的加大，防砂工艺变的十分复杂，作业成本较高，占井周期长，且防砂后易堵塞，产液量下降较快，防砂管柱后处理困难，大修率高。这些问题严重制约了热采开发的综合效益。 本文通过高温化学稳定性实验，从4种高强度非金属陶瓷材料中优选出力学性能、耐温性能及渗透性能好的的陶瓷作为过滤材料，通过抗压、抗折性能实验，选择高强度溶融氧化铝作为固结剂，然后进行表面负离子处理，通过室内防砂模拟实验，确定负离子粉的类型及最优添加量，再结合抗压强度及过滤介质渗透率得到的最佳配比进行成型，最终得到一种具有耐高温、高强度、高渗透率、抗堵塞的稠油热采防砂用滤砂材料。 根据上述室内实验得到的滤砂材料，通过压汞曲线测定其孔喉分布情况，再依据孤岛油田地层砂的实际情况，得到与其配伍的45目支撑颗粒材料粒径。该滤砂材料通过了高温性能测试，耐酸、碱性能测试，具有较好的耐高温性能、优良力学性能，挡砂能力强、不易堵塞等优点。通过润湿性及相渗实验，确定其润湿性为中性，适合在疏松砂岩稠油油藏的蒸汽吞吐热采区应用。通过对滤砂管结构强度研究，确定使用内嵌式结构滤砂管。目前，该滤砂管已应用于现场，平均单井日增液18.1m3，单井日增油1.1t，动液面上升148.3m。

目录

第一章 前 言

1.1 研究的意义及目的

1.2 国内外研究发展现状

1.2.1 高强度耐磨耐冲蚀材料的选择

1.2.2 胶结剂及其发展

1.2.3 蒸汽吞吐井防砂研究

1.3 研究内容

（2）室内性能测试与评价

（3）滤砂管加工制作艺研究

（4）耐高温滤砂管工艺柱研究

（5）现场施工方案编制及矿试验

第二章 滤砂材料的选择及表面负离子改性

2.1 滤砂材料的选择

2.1.1 支撑颗粒初选

2.1.2 固结剂优选

2.2 表面负离子改性

2.2.1 负离子粉体的种类

2.2.2 负离子粉筛选

2.2.3 纳米负离子粉加量优选

2.3 固结剂加量优化

2.4本章小结

第三章 滤砂材料渗流特性研究

3.1 支撑颗粒材料粒径优选

3.1.1 孔隙度和渗透率的实验测定

3.1.2 压汞退汞曲线及孔喉分布

3.1.3 地层砂配伍性试验

3.2 滤砂材料特性研究

3.2.1 高温性能测试

3.2.2 耐酸、碱性能试验

3.2.3 润湿性及相渗试验

3.3 本章小结

第四章 负离子抗堵塞高渗滤砂管结构强度研究

4.1 结构优化设计过程

4.1.1 耐高温粘合剂或密封胶的选择

4.1.2 渗滤面积确定

4.1.3 滤砂管内嵌式结构的确定

4.2 内嵌式结构滤砂管强度校核

4.2.1 使用ANSYS软件进行强度校核

4.2.2 负离子抗堵塞高渗滤砂管抗压试验

4.2.3 负离子抗堵塞高渗滤砂管耐高温现场模拟试验

4.3本章小结

第五章 现场试验与效果

5.1 适用范围与选井原则

1) 适用范围

2) 选井原则

5.2 施工步骤与施工要求

2) 防砂施工

3) 油层保护要求

4) 注意事项

5.3 现场试验及效果

结论

参考文献

攻读硕士期间获得的研究成果

致谢