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***硼酸防砂技术卿三权
1、概况
油井出砂是油井H常生产屮经常遇到的影响油井生产的重要问题之一。~般而言,当地层应力发生改变,改变地层强度时,地层就容易出砂。地层应力包拈地层结构应力、地层压力、流体流动时产生的拖曳力,地层空隙压力和生产压差形成的作用力。地M出砂的最直接原因是地层强度发生改变,因此地M强度的强弱将直接影响地层出砂的严重与否。地层强度主要取决于地层胶结物的胶结力,圈闭流体的粘着力,地层颗粒物之间的摩檫力以及地层颗粒木身的重力。由于地层出砂,将给油井的正常生产带来严重的危害,危害有以下儿个方面:
(1) 当地层轻度的出砂时,地层砂随地层流体的丌采进入油井开采系统,由于地M砂为固体颗粒物质,再宥一定的强度,地M砂随流体流动时必然对流体所经设施和管线造成磨蚀,从而影响设备的使用寿命,甚至造成设施的损毁,导致油井不能正常生产。
(2) 当地层出砂进一步严重时,地层大量出砂,岀砂导致管线砂堵、管线设施的砂堵,由于生产管线的砂堵引起汕井减产,甚至停产。
(3) 地层严重出砂导致地M矿物骨架的完全坍塌,套管受坍塌地M砂岩挤压、摘击,导致地层堵死、套管损坏,油井报废。
防砂工艺技术是油气井开采的重要工艺措施之一,防砂工艺技术随着汕田开采技术的发展而逐步发展。防砂工艺技术主要拈机械防砂、化学防砂、复合防砂和压裂防砂工艺技术
2、***硼酸防砂机理
***硼酸防砂技术最早来至于油井的酸化工艺,用***硼酸代替土酸进行地层酸化由Thomas和Crowe于1978年推荐的,当时为了解决在对地层用土酸进行酸化时,酸化过程产生的地层堵塞的问题,经研究发现,地层堵塞的原因是因为酸化过程中粘土和细小颗粒的移动导致地M的堵塞,当时发现***硼酸进入地足后口T以缓慢水解生成HF,***硼酸水解反应速度较慢,凶此用***硼酸进行酸化要比用土酸进行酸化吋的反应速度慢得多,可以使酸化范闱更加深入地层深部,提高酸化范围。同时,***硼酸通过水解产生的氢***酸可以与地层矿物发生化学反应, 其与地M粘土的化学反应能够溶解、胶结粘土颗粒,从而起到稳定粘土足和细小颗粒的位移作用。研究还发现通过不相溶流体的接触,用***硼酸处理过的粘十敏感性下降,不易膨胀和分散。通过岩心实验证实了***硼酸对粘土和细粉砂的稳定作用,经过现场的实验应用也表明,通过***硼酸处理后的地层能够达到防砂、增产的作用。
***硼酸的水解
***硼酸是一种强酸,其酸性与盐酸相近,其电离方程式为:
HBF4+H20=H304- +bf4
***硼酸通过缓慢水解反应生成HF,其水解为多级水解反应,其反应过程如T: hbf4+h2o *hbf3oh+hf(慢)
HBF3OH+H2O*HBF2 (OH) 2+HF(快)
HBF2 (OH) 2+H2O*HBF (OH) 3+HF(快)
HBF2 (OH) 3+H2O-HB (OH) 4+HF(快)
由***硼酸水解反应可知其一级水解反应速度最慢,因此可以用***硼酸一级水解反放来代替***硼酸的水解反应,***硼酸水解反应速度由一级水解反极控制。M 硼酸的水解度决定了反应过程中生成HF的浓度,该浓度决定HF与地层矿物的反应速度。试验研究表明,虽然温度升高会加快***硼酸的水