用CH-2作为呋喃树脂内固化剂的油井固砂研究

杨春芝

摘要：本文主要研究复合固砂法的影响因素，包括适当浓度的CH-2和低浓度的盐酸相结合的方法，以及不同地层温度、不同固化时间对地层砂固结强度的影响，通过实验及现场实际应用发现该方法提高了固砂效果，能够降低成本，且有利于施工现场的环保。

关键词：呋喃树脂[；固砂剂；固砂强度；稀释剂用盐酸作为呋喃树脂（以下简称R[2]）的外固化剂固结油井地层砂，已经在部分采油厂取得了良好效果。最近又研究开发了CH-2作为R的内固化剂，用于固结Ф0.4～0.8的标准地层砂。室内实验证明，固结强度明显提高。用CH-2作为R的内固化剂的方法避免了CH-2/R在地层中比例不同的问题，固结强度将不因地层渗透率不同而不同。这要求在现场施工边混合CH-2/R边注入油井地层和增孔。考虑在现场施工较长时间的情况，本文还研究了小比例的CH-2/R与低浓度盐酸外固化剂结合的固砂方法，固化强度也达到了理想效果。

1实验仪器和药品实验仪器与装置：Ф0.4～0.8的标准砂、Ф25的玻璃管、带孔塞、玻璃棒、水浴加热装置、电子天平（感量为0.1克）、水银温度计（0～100℃）、量筒（100ml）、NDJ-1型旋转粘度计、TLS-5000I型数显式弹簧拉压实验机、真空泵、游标卡尺和杯子。实验试剂：内固化剂CH-2、呋喃树脂和工业盐酸（浓度为30%）、酒精等。

2实验方法2.1固砂方法在Ф25的玻璃管中加入50mlФ0.4～0.8的（或预处理后的）标准砂，依次注入50ml卤水、10～30gCH-2/R（呋喃树脂）不同配比的均匀混合树脂液，20～50ml卤水（或盐水或CaCl2溶液，复合法固砂时还要注入200ml低浓度的盐酸），留2～3cm液面，放入实验所定的恒温水浴中，加热48小时后取出砂心测定抗压强度。

2.2标准砂的盐酸预处理在Ф25的玻璃管中加入50mlФ0.4～0.8的标准砂，用较低浓度的稀盐酸10ml通过并留2～3cm液面浸泡72h后，用清水适量通过砂芯清洗剩余盐酸。

3.实验结果及讨论3.1以CH-2作为R的内固化剂的固砂实验以R=100重量份加入不同重量份的CH-2混合液作为内固化剂，在实验温度中恒温水浴加热固化48h后取出固结砂芯测定的抗压强度，从实验结果得出，在CH-2用量≤3.80时，砂芯的固结强度增长明显，而此比例之后随着CH-2加量增加，砂芯强度基本不增长。

3.2用不同浓度的盐酸作为R的外固化剂，用不同浓度的盐酸作为R的外固化剂，同样在恒温水浴中加热48h后，打碎玻璃管取出砂芯，测定强度。结果当盐酸浓度为5%时，固结的砂芯抗压强度随着盐酸浓度增大保持基本不变。

3.3工业酒精加入到R中对固砂强度的影响[3]R原液的粘度大，特别是在冬季气温较低时，R原液粘度成倍地增加，不利于现场施工，为了降低R原液的粘度以便在油井现场施工时易于泵输送，为此试验了各种降低粘度的溶剂[4]。从性价比角度考虑，发现最好使用工业酒精（以下用ET表示）。以ET/CH-2/R=ET/6.00/100（重量比），其中ET不同时，在恒温水浴中加热48h后，测试该混合液固砂的抗压强度，得出随着ET加入量的增加，固结砂芯抗压强度初期变化明显，在10以后抗压强度变化较小。

3.4隔离液对CH-2/R的固砂抗压强度的影响在砂管中注入CH-2/R=6.0/100后，加入隔离液以顶替砂粒间存在的CH-2/R混合液，以增加固砂后的砂芯渗透率。在恒温水浴中加热48h后，测定固结砂芯的抗压强度。不同的隔离液对固砂强度的影响。实验结果表明清水作为隔离液不好，卤水、盐水和一定浓度的CaCl2水溶液作为隔离液都能达到满意结果。

3.5固化砂芯的温度对强度的影响这部分实验包括：R=100时，固化时间相同，相同温度不同加量的CH-2，以及固化温度不同相同加量的CH-2两个实验。

实验结果得知固化温度在小于等于60℃时，固化的砂芯强度随固化温度提高而增加，而且随着CH-2加量增加而增加。但当固化温度为75℃时，固结砂芯强度既不随CH-2加量的增加而增加也不随固化温度升高而增加。但是实际打磨砂芯时可明显感觉到，固结的砂芯硬度明显提高了，其原因可能是标准砂砂粒间性质不完全相同，固化温度高固化速度快，使这种性质差异突出引起少许裂纹，导致表观抗压强度下降。

3.6固砂强度随固化时间的变化在一定CH-2/R重量比下，固结砂芯的抗压强度为CH-2/R比愈大固砂强度随时间增长而增大，而且固化强度初期增大快，后期增加缓慢或者保持不变。

3.7复合法固砂实验（用CH-2和盐酸作为R的固化剂的实验）如上所述CH-2固砂时CH-2/R愈大，固化速度愈快。固化过程就是R的聚合交联的过程，所有这类反应都是放热反应[5]，热量如果及时移出而且反应物量小则发生气泡或者物料溢出；如果反应物量大则可能发生爆炸。由于现场施工时间较长，所以从安全出发实验了重量比小的CH-2/R与低浓度外固化剂盐酸相结合固结砂的方法（以下简称复合法）。从以上实验，CH-2内固化剂的用量为5.0%，外固化剂盐酸的浓度为15%，酒精加量为6%，用卤水做隔离液，固化时间48小时，固化温度为70℃，实验结果见表1。

表1砂柱抗压强度（MPa）单独5%CH-26.85单独15%盐酸4.995.0%CH-2，15%盐酸，酒精加量6%7.64从实验结果可以看出，复合固砂法，比用任何一种固砂剂固砂后的抗压强度均高，有效的提高了防砂有效期和成功率。

综合以上实验得出，冬天气温较冷需要加酒精，其他气候，树脂比较容易泵入油井，无需加入本稀释剂。只要保证内固化剂CH-2的加量在5%左右，盐酸浓度在15%左右，用卤水隔离，一般均能达到固砂要求。

4结论通过对用CH-2作为呋喃树脂内固化剂的油井固砂的研究和分析，得出以下结论：1、只用CH-2作为呋喃树脂的内固化剂需要很大的剂量，从施工成本和现场的效果考虑，成本较高。

2、单独只用盐酸做外固化剂使用浓度较大，不但现场污染严重，还有腐蚀油管的危险，施工不环保。虽能达到固砂效果，但是防砂时间短。3、采用浓度的CH-2做呋喃树脂的内固化剂和用低浓度的盐酸做外固化剂相结合使用，既降低了成本，也有利于施工现场的环保，更重要的是提高了固砂效果。

参考文献：[1]赵福麟.采油化学[M].山东东营：石油大学出版社，1989.131.[2]兰艾芳，赵海龙，傅奎仕，等.改性呋喃树脂固砂剂用于热采稠油井防砂[J].油田化学，1998：15（3）：228—232.[3]万仁溥.采油工程手册（下）[M].北京：石油工业出版社，2000：188—189.[4]吴建平，衣春霞，朱彩虹等，高含水期新型化学固砂剂实验研究[J]，断块油气田，2002，9（6）：67-69.作者简介：杨春芝，（1974-），大学，中级工程师，主要研究表面活性剂、油田助剂以及实验室技术与管理。