氟硼酸防砂技术研究与应用
海外河油田属注水开发稠油油田。
主力层东营组为砂岩泥质胶结。
由于泥质含量高、成岩作用差，岩石颗粒以点接触为主，储层胶结强度低，生产过程中油井出砂普遍。
对出细粉砂以及出泥质的油井，常规防砂方法受到限制，影响油井正常生产。
本文从配方组成、作用机理、室内评价、现场试验对氟硼酸防砂体系进行了研究。
在海外河油田进行了39井次的现场试验，取得较好的防砂效果。
标签：稠油油田氟硼酸防砂实验研究应用
海外河油田储集层为砂岩泥质胶结，由于泥质含量高（泥岩蒙脱石相对含量高达76.5%）、成岩作用差，岩石颗粒间又以点接触为主，造成储层胶结强度低。
由于产出的为细粉泥砂或粘土类物质，且这些产出物呈悬浮状态悬浮于产出液中，造成卡泵和作业频繁。
对这种出砂，常规的防砂方法难以成功。
89年开发以来，油井在生产过程中出砂普遍。
筛析结果表明：砂粒度中值一般在0.14-0.16mm之间，属细粉砂范畴。
为能达到防砂目的，又不使油井产能下降幅度太大，针对海外河油田的岩性特点，开展了氟硼酸防砂研究工作。
1 氟硼酸防砂剂组成及作用机理
1.1 配方组成
主剂为6%～8%的氟硼酸。
辅助添加剂：粘土稳定剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂、破乳剂、胶束溶剂等成份。
1.2 反应机理
氟硼酸水解反应为多级水解且反应可逆。
HBF4+H2O → H3O++ BF4-
BF4-+H2O → BF3OH-+HF
BF3OH-+H2O → BF2（OH）2-+HF
BF2（OH）2-+H2O → BF（OH）3-+HF
BF（OH）3-+H2O → H3BO3+HF +OH-
氟硼酸水解动力学方程：
单位为（mol/L）-1min-1，T为K。
1.3 主要作用机理
1.3.1 深部解堵
氟硼酸缓慢水解生成HF可达到地层内较大范围，溶解粘土和地层微粒恢复、改善地层的渗透性。
HF与砂岩中的粘土和颗粒反应表达式为：
高岭石与氢氟酸反应式：
AL4[Si4O10]（OH）8 +48HF → 4H2SiF6 + 4H3ALF6 + 18H2O （2）
蒙脱石与氢氟酸反应式：
AL4[Si8O20]（OH）4 +72HF → 8H2SiF6 + 4H3ALF6 + 24H2O （3）
石英与氢氟酸反应式：
SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O （4）
1.3.2 脱敏
生成的氢氧氟硼酸、硼酸与岩石发生离子反应，生成硼硅酸盐和硼酸盐，使粘土颗粒或地层微粒稳定化。
1.3.3 溶合形成骨架
发生上述（2）、（3）、（4）式反应后，粘土矿物中的氟铝复合离子进入溶液。
粘土颗粒表面就富集了硅和硼，硅酸盐和硅微粒上形成非晶质硅及硅硼层，微粒相互溶合成为骨架，使微粒运移受阻。
1.3.4 防止二次沉淀
羟基氟硼酸或氟硼酸作为保护溶液，可防止生成沉淀，在含钾的硅铝酸盐地层中，经氟硼酸处理后，生成氟硼酸钾；而单纯用土酸处理后，则生成氟硅酸钾。
这表明用氟硼酸生成的是非损害性产物，而用土酸处理就会出现碱性氟硅酸盐形成的堵塞。
例如对于伊利石：
2K++SiF6-→K2SiF6↓ K++HBF4+OH-→KBF4+H2O （5）
2 室内实验研究
试验粘土被HBF4处理后温度、时间对CEC的影响，实验表明粘土经过HBF4处理后，其CEC随时间、温度的增加而降低。
试验粘土被HBF4处理后温度、时间对交换性氢的影响，实验表明粘土被酸处理后，粘土交换性氢随温度的升高而增加。
粘土被酸处理后，粘土交换性氢随时间的增加而增加。
HBF4处理的岩心都会使岩心的水敏性下降，HBF4能破坏粘土矿物的阳离子交换能力，使粘土矿物表现出非膨胀。
HBF4其水解反应较慢，随时间的增加水解反应缓慢进行，但酸性强度与盐酸相当，可以实现深部酸化的目的。
3 现场应用及效果分析
在泥质含量高，出砂量少，所出砂为细粉砂或粘土砂的油井上进行氟硼酸防砂技术的研究与试验工作，累计实施39口井。
现场施工中处理半径为1.5～2.0m，使用浓度为6%～8%，海外河油田地层温度约65℃，确定反应时间为24小时。
防砂前单井平均检泵周期13天，防砂后单井平均检泵周期120天，比防砂前延长107天，累计增油10544t。
措施有效率76.5%，投入产出比1：5。
投入资金177.1万元，取得了较好的措施效果。
现场试验表明：氟硼酸防砂具有解堵和防砂双重效果。
氟硼酸防砂后，有14口井防砂后产液量增加。
平均单井日增加液量8.8 m3。
验证了氟硼酸具有解堵作用。
在小洼热采稠油油田进行试验，主要应用在出细粉砂油井上，累计实施11口井，措施后平均有效期112天，增油4698吨，投入资金60万元，取得到较好的经济效益和社会效益。
4 结论
（1）现场应用结果表明：氟硼酸防砂技术对改善稠油油田泥质含量高、出细粉砂油井的生产状况具有较好的效果，平均有效期达120天。
（2）氟硼酸防砂技术具有防砂和解堵的双重功能。
且施工简单、投入少。
（3）应选择单层或层间差异小、且地层有能量出砂井。