[发明专利]预覆膜支撑剂、其制备方法、以及使用其的防砂方法

说明书

技术领域

本发明涉及原油、天然气开采防砂领域，特别涉及一种预覆膜支撑剂、其制备方法、以及使用其的防砂方法。

背景技术

水力压裂施工结束后的排液或其后的采油生产过程中，常常出现支撑剂返吐和地层出砂现象。带到地面的支撑剂和地层砂都能侵蚀油嘴、阀门和其它设备；返排和出砂的另一个潜在危害是支撑裂缝长度和宽度减小，致使支撑剂的导流能力下降。为了防止支撑剂返吐和地层出砂，科研工作者研究制了可固化树脂覆膜支撑剂，可固化树脂覆膜支撑剂是指在基体(如石英砂、陶粒、玻璃球和坚果壳等)上冷覆膜或热覆膜一层固体热固性树脂，并将其注入地层裂缝中，在地层应力、温度和活化剂的作用下，骨料上的树脂软化，相互粘接和固化，形成一个过滤网；或者是将液体热固性树脂直接注入地层裂缝中的支撑剂上，树脂固化将支撑剂粘接成一个过滤网。该过滤网可防止地层出砂、支撑剂返吐和减少支撑剂嵌入地层。按覆膜的树脂种类主要分两大类：一类是酚醛树脂覆膜支撑剂，另一类是环氧树脂覆膜支撑剂。

化学防砂国外许多文献报道了采用酚醛树脂作粘结剂时的固化条件和施工工艺。美国专利4413931研究了酚醛树脂的覆膜工艺，并提出了使用的酚醛树脂的不溶性参数大于1，树脂中邻位二聚物比例越多，有利于提高固结强度。美国专利4336842在施工时将醇和表面活性剂加入冲洗液中，通过降低酚醛树脂的软化温度来提高固结强度。美国专利5218038为了避免酚醛树脂同压裂液的反应以及水溶性，在合成树脂时，用烷基酚和芳基酚对热塑性和热固性酚醛树脂进行改性；在对石英砂覆膜时，用热固性和热塑性酚醛树脂的混合物进行覆膜，不使用六次甲基四胺固化剂；覆膜时，树脂的反应程度由覆膜时间及温度控制；确定了覆膜支撑剂水溶性的测试方法。美国专利4597991研究了覆膜工艺：将加水的偶联剂喷到热的石英砂上，搅拌5～60秒；用热风加热石英砂到120～176℃，除去石英砂中的水份和吹走砂中的灰尘；用含有硬脂盐的酚醛树脂(占石英砂重量的1～8％)加入石英砂中，也可以加入聚乙烯缩丁醛提高树脂韧性，搅拌30秒到5分钟；加六次甲基四胺(占树脂质量13～17％)的水溶液冷却硬化树脂；加入冷却液体并吹风。

国内化学防砂以酚醛树脂为主，酚醛树脂具有原料易得、价格低廉、耐酸性强等优点。但它存在两方面的缺陷：一方面脆性大，韧性低，当温度低于50℃时，固化时间长、固结抗压强度低，需要添加强酸才能促进固化速率和提高砂粒间固结强度，但强酸对油管腐蚀严重；另一方面酚醛树脂由于自身结构中存在大量的酚羟基，具有一定的酸性，使其耐碱性变差，在三元复合驱条件下砂粒难以固结。

CN1139730A涉及到一种低温涂敷砂工艺配方，其特点是适用于油层温度40-100℃的油水井中防砂，且施工简便，防砂费用低。CN1168407A涉及一种用于油井耐高温泡沫树脂防沙固沙工艺配方，此种防沙固砂剂是一种黑色粘液，由改性酚醛树脂、耐热助剂、互溶稀释剂醇类，酮类或脂类、偶联剂、发泡剂、固化剂组分按一定的比例混合，搅拌稀释，制备而成。CN116250C公开了油水井复合防砂材料及其制备方法，包括采油助剂中的防膨剂、表面活性剂、复合致孔剂以及作为充填材料的覆膜砂。用防膨剂、表面活性剂和清水来配制成前置液和携砂液。用表面活性剂、盐酸和羟甲基苯酚混合制成液态复合致孔剂。用树脂及添加剂涂敷在经酸洗过的石英砂表面上，经烘干、破碎而形成单颗粒的覆膜砂。主要优点是固化温度最低可达到40℃，适用于出粗、中、细砂粒的各种深度的油、水井，施工成功率高，有效期长。

黄齐茂等人(油田化学，2011，28(1)1～3)研究环氧树脂防砂剂，树脂用量占砂重量的4％，固化温度60℃，固结强度比较高，但树脂用量比较多，固化温度也比较高。李怀文等人(石油钻探技术，2011，39(4)99～102)使用环氧树脂防砂，做成A料和B料，应用不方便，AB料难混合均匀。

以上文献在石英砂或陶粒等支撑剂上使用固体酚醛树脂覆膜的，由于酚醛树脂的固化温度比较高、固化时间长、固结抗压强度低、树脂用量多，造成渗透性不好；使用环氧树脂覆膜支撑剂的，树脂用量多，施工不方便，渗透性不好。这些缺点影响油气田压裂防止地层出砂、防止支撑剂返吐、和防止支撑剂嵌入地层和影响渗透性。

发明内容

发明要解决的问题

本发明为了解决上述现有技术中存在的可固化支撑剂固化温度高，温度低于40℃时不能使用；固化时间长、固结强度低，防砂效果差；以及树脂用量多，影响渗透性，开发一种能常温固化、固结强度高的粘合剂体系以及可以使树脂覆膜支撑剂实现强度高的预覆膜支撑剂及其制备方法。