一種低溫延時(shí)固化防砂支撐劑及其制備方法，低溫延時(shí)固化防砂體系的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油（氣）開采用助劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫延時(shí)固化防砂支撐 劑，同時(shí)還涉及一種低溫延時(shí)固化防砂支撐劑的制備方法及使用該低溫延時(shí)固化防砂支撐 劑的低溫延時(shí)固化防砂體系。
【背景技術(shù)】
[0002] 在油氣井開采的過程中，油井出砂危害很大。若大量出砂，則使地層嚴(yán)重虧空，在 儲(chǔ)層套管外易形成空穴，引起地層塌陷、套管破裂變形，甚至使油井報(bào)廢。在油田壓裂生產(chǎn) 中，主要是使用化學(xué)防砂的方法來堅(jiān)固井壁、完井處理以達(dá)到防止油井出砂的目的。而化學(xué) 防砂所用的防砂支撐劑主要是樹脂覆膜支撐劑；用于制備化學(xué)防砂支撐劑的樹脂主要是酚 醛樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂和環(huán)氧樹脂。其中酚醛樹脂、呋喃樹脂和聚氨酯樹脂的固化 溫度很高，在70°C以上的溫度下，可以形成滿足防止油井出砂的固結(jié)強(qiáng)度；但是在低溫下， 特別是溫度低于40°C的條件下，很難固化或固化強(qiáng)度很低，難以達(dá)到防砂的要求。環(huán)氧樹脂 在低溫條件下雖然可以固化，但其產(chǎn)品在存儲(chǔ)運(yùn)輸過程中易引起粘連，穩(wěn)定性差，同時(shí)它必 須在有機(jī)溶劑的分散劑中才能固化，在有水的環(huán)境中固化強(qiáng)度很低甚至不固化。
[0003] 在疏松砂巖油層開采的中后期，射開的油層越來越多，出砂層也多，防砂難度增 大，有些油層還需要防砂具有延時(shí)性。所以有必要研究一種在低溫條件下固化強(qiáng)度高的可 延時(shí)固化的化學(xué)防砂，來滿足復(fù)雜油井的防砂需求。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，CN104357042A公開了一種覆膜支撐劑及其制備方法，該覆膜支撐 劑含有石英砂和包覆在石英砂外表面的預(yù)固化樹脂層，所述預(yù)固化樹脂層外層還包覆可 固化樹脂層，所述可固化樹脂層含有軟化點(diǎn)為85-1KTC的熱塑性酚醛樹脂和酚醛樹脂固 化劑，相對(duì)100重量份的所述熱塑性酚醛樹脂，所述酚醛樹脂固化劑的含量為10-30重量 份；且所述預(yù)固化樹脂層由環(huán)氧值為0. 01-0. 32mol/100g的雙酚A型環(huán)氧樹脂、環(huán)氧值為 0. 45-0. 65mol/100g的酚醛環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂固化劑固化得到；相對(duì)100重量份的石英 砂，所述預(yù)固化樹脂層的含量為1-10重量份，所述可固化樹脂層的含量為1-20重量份。其 中，所述酚醛樹脂固化劑為六亞甲基四胺；所述環(huán)氧樹脂固化劑為二氨基二苯基甲烷、二氨 基二苯基砜和間苯二胺中的一種或多種。該覆膜支撐劑是先在石英砂表面涂覆一層含雙酚 A型環(huán)氧樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂及環(huán)氧樹脂固化劑的預(yù)固化膜，再涂覆一層含熱塑性酚醛樹 脂和酚醛樹脂固化劑的可固化膜，通過覆膜得到在高溫條件下（200~300°C)固化的支撐 劑。但是，該支撐劑在低溫條件下的固化性能很差，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，覆膜強(qiáng)度低，存在不結(jié) 合、易脫落的缺點(diǎn)，在存儲(chǔ)運(yùn)輸過程中易結(jié)塊，不易保存；在施工過程中的固結(jié)時(shí)間不能人 為控制，只能高溫固化限制了其使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種低溫延時(shí)固化防砂支撐劑，解決現(xiàn)有的樹脂覆膜防砂支 撐劑耐溫性能差，低溫不能固化的問題。
[0006] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種低溫延時(shí)固化防砂支撐劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種使用上述低溫延時(shí)固化防砂支撐劑的低溫延時(shí) 固化防砂體系。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種低溫延時(shí)固化防砂支撐劑，包括支撐劑顆粒，所述支撐劑顆粒包括石英砂和 包覆在石英砂表面的復(fù)合樹脂層，所述復(fù)合樹脂層包括樹脂內(nèi)層和樹脂外層；所述樹脂內(nèi) 層為由熱塑性酚醛樹脂形成的熱塑性酚醛樹脂層；
[0010] 所述樹脂外層為混合樹脂層，所述混合樹脂層由以下重量份數(shù)的組分組成：混 合樹脂1. 〇~3. 5份、樹脂固化劑0. 01~0. 02份、硅烷偶聯(lián)劑0. 005~0. 02份、分散劑 0. 05~0. 1份；其中，所述混合樹脂為熱塑性酚醛樹脂與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為70:30的混 合物；
[0011] 所述石英砂、樹脂內(nèi)層與樹脂外層的混合樹脂的質(zhì)量比為100:0. 5~2. 0:1. 0~ 3. 5〇
[0012] 所述支撐劑顆粒的粒徑為40~70目（212~425ym)。
[0013] 本發(fā)明的低溫延時(shí)固化防砂支撐劑，支撐劑顆粒包括石英砂和從內(nèi)到外依次包覆 在石英砂表面的樹脂內(nèi)層和樹脂外層形成的復(fù)合樹脂層，內(nèi)層為熱塑性酚醛樹脂層，外層 為主要由熱塑性酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂混合形成的樹脂膜；表面包覆的復(fù)合樹脂層實(shí)現(xiàn)了防 砂支撐劑的初步固化，提高了防砂支撐劑的抗壓強(qiáng)度，避免其在包裝、存儲(chǔ)、運(yùn)輸及栗入的 過程中結(jié)塊，保證了其的質(zhì)量穩(wěn)定性；同時(shí)提高了防砂支撐劑的耐溫性能，同時(shí)提高了防砂 支撐劑的抗壓強(qiáng)度，能適應(yīng)不同溫度的地層；該防砂支撐劑可以在低溫甚至常溫下發(fā)生固 化，克服了現(xiàn)有的樹脂覆膜防砂支撐劑耐溫性能差、低溫不能固化的問題。
[0014] 所述的低溫延時(shí)固化防砂支撐劑，還包括聚酯纖維，所述聚酯纖維與支撐劑顆粒 的質(zhì)量比為1~3:100。
[0015] 將支撐劑顆粒與聚酯纖維按比例混合即得所述防砂支撐劑，加入聚酯纖維可以提 高防砂體系的固化強(qiáng)度，提高固結(jié)體的導(dǎo)流能力和滲透率。
[0016] 本發(fā)明的低溫延時(shí)固化防砂支撐劑，主要由上述的支撐劑顆粒和聚酯纖維混合而 成，聚酯纖維的加入提高了固結(jié)強(qiáng)度和滲透率；實(shí)驗(yàn)表明，含有聚酯纖維的低溫延時(shí)固化防 砂支撐劑在加入固化劑后固結(jié)強(qiáng)度可以達(dá)到6~lOMPa，固結(jié)體的滲透率可達(dá)110ym2 ?cm。
[0017] 所述聚酯纖維為聚酯粗纖維，平均直徑1. 2mm，平均長(zhǎng)度8mm。
[0018] 所述熱塑性酚醛樹脂為硼改性酚醛樹脂、硅改性酚醛樹脂、磷改性酚醛樹脂、鉬改 性酚醛樹脂中的任意一種或多種。當(dāng)所述熱塑性酚醛樹脂為上述多種改性酚醛樹脂的混合 物時(shí)，可按任意比混合。
[0019] 所述熱塑性酚醛樹脂的軟化點(diǎn)為85~110°C。
[0020] 所述環(huán)氧樹脂為酚醛環(huán)氧樹脂；所述環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值為0. 4~0. 6mol/100g。
[0021] 所述樹脂固化劑為六亞甲基四胺與三乙醇胺的混合物；六亞甲基四胺與三乙醇胺 的比例為任意比。
[0022] 所述硅烷偶聯(lián)劑為氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅氧烷、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán) 氧丙烷中的任意一種或多種。當(dāng)所述硅烷偶聯(lián)劑為多種物質(zhì)的混合物時(shí)，比例為任意比。
[0023] 所述分散劑為硬脂酸鈣、硅酸鈣、膠體二氧化硅、硬脂酸鎂中的任意一種或多種。 當(dāng)所述分散劑為多種物質(zhì)的混合物時(shí)，比例為任意比。
[0024] -種上述的低溫延時(shí)固化防砂支撐劑的制備方法，包括將石英砂加熱至100~ 180°C，攪拌條件下加入熱塑性酚醛樹脂進(jìn)行一次包覆；后依次加入混合樹脂、樹脂固化劑、 硅烷偶聯(lián)劑、分散劑進(jìn)行二次包覆，冷卻即得支撐劑顆粒。
[0025] 所述石英砂的粒徑為200~450ym。
[0026] 優(yōu)選的，上述制備方法中，加入熱塑性酚醛樹脂后持續(xù)攪拌50~100s后再加入混 合樹脂；加入硅烷偶聯(lián)劑后持續(xù)攪拌50~80s后再加入分散劑；加入分散劑后再持續(xù)攪拌 30~50s。所述攬摔的轉(zhuǎn)速為60~80rpm。
[0027] 所述的低溫延時(shí)固化防砂支撐劑的制備方法，還包括將所得支撐劑顆粒與聚酯纖 維混合，即得所述低溫延時(shí)固化防砂支撐劑。
[0028] 本發(fā)明的低溫延時(shí)固化防砂支撐劑的制備方法，采用雙層覆膜技術(shù)，先在石英砂 表面包覆熱塑性酚醛樹脂層，再包覆混合樹脂形成的樹脂外層，兩層樹脂層實(shí)現(xiàn)了防砂支 撐劑的初步固化，提高了防砂的抗壓強(qiáng)度，避免其在包裝、存儲(chǔ)、運(yùn)輸及栗入的過程中結(jié)塊; 該制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
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