一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂制造技术

本发明专利技术公开了一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，该防砂剂包括如下质量百分比的组分：改性环氧树脂35～40％、有机溶剂40～45％、偶联剂5～7％、乳化剂5～8％、固化剂5～6％；所述改性环氧树脂的制备方法是：将二甲氧基双(五氟苯基)硅烷和环氧树脂在溶剂甲苯中进行反应，二月桂酸二丁基锡为催化剂，反应温度85～90℃，搅拌反应8h，待反应结束后，降温并脱除甲苯和未反应的二甲氧基双(五氟苯基)硅烷，得到改性环氧树脂。本发明专利技术的防砂剂适用于高温高压井的防砂固砂，防水性好、耐高温、耐冲刷性能优、抗压强度高、渗透性优良，可通过原生产管柱或压裂后期尾追的方式注入地层，起到防砂或固砂的作用。

A kind of sand control agent with autogenous consolidation, compression, high permeability and temperature resistance

【技术实现步骤摘要】
一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂
本专利技术涉及油气开采
，特别是一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂。
技术介绍
出砂问题一直以来都在制约着油、气井的开采质量，出砂问题不但严重影响着油井的使用寿命，而且伴随着磨损、腐蚀地面管线，同时导致着油井产量降低，或停产事故的发生，因此，对出砂井进行防砂是保证油田正常生产的首要措施。目前我国大部分地区油田已进入特高含水期开发阶段，油井出砂日趋复杂化、多元化。而目前实施的防砂措施效果较差，部分地层和油井出砂现象严重，防砂有效期短，严重影响油田油井产量。相对于常规油气田，页岩气井的出砂一直是油气开采面临的难题，大规模体积压裂后，大量的压裂砂进入地层，由于不能被完全压实，返排液及高速天然气将支撑剂携带到地面，可能会给油气开采带来较大的难度。因此，相对于常规油气井，页岩气井还需克服高温高压的影响，防砂控砂具有更大的难度。对于页岩气井出砂的现状，采用化学防砂复合压裂技术进行先期防砂，即在压裂后尾追防砂剂来实现固结压裂砂的目的，该技术可防止地层中未压实的压裂砂进入井筒，降低砂堵风险，而且防止裂缝闭合前压裂砂流失，提高压裂砂的使用效率，有利于形成高导流的油气流动通道。传统的化学防砂剂，由于防水性不达标、耐高温、抗压强度性能差，仅适用于中低温储层的防砂作业。因此，针对页岩气井高温高压的技术难题，对防砂剂的原料成本、固结强度、耐温性及与压裂液或地层水的的配伍性方面等方面都提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有防砂剂防水性能、耐高温、抗压强度性能不足，仅适用于中低温储层的防砂作业，难以适用于页岩气井高温高压的技术问题，提供一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂。本专利技术提供的自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，其包括如下质量百分比的组分：改性环氧树脂35～40％、有机溶剂40～45％、偶联剂5～7％、乳化剂5～8％、固化剂5～6％；所述改性环氧树脂是由二甲氧基双(五氟苯基)硅烷作为改性剂改性的环氧树脂。所述改性环氧树脂的制备方法是：将二甲氧基双(五氟苯基)硅烷和环氧树脂在溶剂甲苯中进行反应，二甲氧基双(五氟苯基)硅烷和环氧树脂的质量比为1:3，二月桂酸二丁基锡为催化剂，反应温度85～90℃，搅拌反应8h，待反应结束后，降温并脱除甲苯和未反应的二甲氧基双(五氟苯基)硅烷，最终得到改性环氧树脂。所述环氧树脂是环氧树脂E51，环氧当量是184～210g/Eq。改性环氧树脂的分子结构式如下：式中，m是1-4范围内的整数，n＝1或2。优选的是，所述有机溶剂是环己酮。优选的是，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。优选的是，所述乳化剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸脂。优选的是，所述固化剂为间苯二胺。一种优选的防砂剂是，由如下质量百分比的组分构成：改性环氧树脂40％、环己酮40％、偶联剂6％、乳化剂8％和固化剂6％。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：(1)本专利技术采用特定的改性环氧树脂，环氧树脂E51中的羟基与硅氧烷中的烷氧基发生缩合反应，形成三维网状结构的有机高分子缩合体，制备得到的有机硅改性环氧树脂充分发挥两种树脂材料的优势，具有优良的力学性能；反应中消耗了环氧树脂的部分羟基，导致亲水性-OH浓度的减少，进一步提高了改性环氧树脂的疏水性能，疏水阻隔效应增强，有效抑制了改性环氧树脂对水的吸附，显著延缓了水在改性环氧树脂中的渗透进程，提高了防砂剂的防水性能。(2)改性后的环氧树脂，主链由Si-O键构成，Si-O键的键能比C-O键和C-C键的键能大，有效改善了环氧树脂固化物的力学性能。在环氧树脂的侧链上引入了空间位阻大的苯环后，限制了Si-O-Si链段的自由运动，赋予了防砂剂固结体一定的刚性；由于相似相容的原理，侧链引入了苯环后的硅氧烷链段与主链上同样带有苯环的环氧树脂的相容性得到了改善，进一步提高了防砂剂的力学性能。(3)含苯基的二甲氧基双(五氟苯基)硅烷的耐热性明显优于含甲基等其它基团的有机硅树脂，改性环氧树脂的耐热性能得到较大地提高，克服了通用树脂防砂剂固化物耐疲劳性、耐热性、耐冲击性、耐开裂性和耐湿热性较差等缺点。(4)该防砂剂具有防水性好、耐高温、耐冲刷性能优、抗压强度高、渗透性优良的优点。而且，制备工艺简单，成本低廉，通过调节各组分的配比，使其能应用在油田高温高压油气井防砂领域中，在页岩气井防砂固砂上的应用效果显得尤为突出。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1、实施例1中环氧树脂改性前后的红外吸收光谱图。图2、各实施例中防砂剂对应的固结体的热重曲线图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1改性环氧树脂的制备方法如下：在三口烧瓶中依次加入15.0g环氧树脂E51、5.0g二甲氧基双(五氟苯基)硅烷、1.0g二月桂酸二丁基锡及50.0g甲苯，设定体系反应温度为85～90℃，在搅拌条件下反应8小时，待反应结束后，降温并脱除甲苯、未反应的二甲氧基双(五氟苯基)硅烷，得到改性环氧树脂。上述制备方法中，环氧树脂E51中的羟基与二甲氧基双(五氟苯基)硅烷中的烷氧基发生缩合反应，形成三维网状结构的有机高分子缩合体，其化学反应方程式如下：式中，m取1-4范围内的整数，n＝2。对改性前后的环氧树脂E51进行红外光谱图分析，结果见图1。从图1可以看出，环氧树脂E51改性前后的红外吸收光谱发生了明显的改变，改性后的环氧树脂EP在3520cm-1处的羟基O-H伸缩振动吸收峰逐渐减弱，说明环氧树脂的羟基与二甲氧基双(五氟苯基)硅烷中的烷氧基发生了缩合反应，消耗了羟基。此外，改性后的环氧树脂EP在1100cm-1处出现了Si-O-C振动吸收峰，二甲氧基双(五氟苯基)硅烷通过与环氧树脂的羟基发生反应从而成功地接枝在了环氧树脂的侧链中，说明制备得到的产物为有机硅改性环氧树脂。实施例2一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，具体组成为：实施例1制备的改性环氧树脂40％、环己酮40％、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷6％、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸脂8％和间苯二胺6％，将各组分混合均匀，即得到防砂剂固化液。实施例3一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，具体组成为：实施例1制备的改性环氧树脂40％、环己酮45％、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷5％、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸脂5％和间苯二胺5％。将各组分混合均匀，即得到防砂剂固化液。实施例4一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，具体组成为：实施例1制备的改性环氧树脂35％、环己酮44％、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷7％、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸脂8％和间苯二胺6％。将各组分混合均匀，即得到防砂剂固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，其特征在于，该防砂剂包括如下质量百分比的组分：/n改性环氧树脂35～40％、有机溶剂40～45％、偶联剂5～7％、乳化剂5～8％、固化剂5～6％；所述改性环氧树脂是由二甲氧基双(五氟苯基)硅烷作为改性剂改性的环氧树脂，改性环氧树脂的分子结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，其特征在于，该防砂剂包括如下质量百分比的组分：
改性环氧树脂35～40％、有机溶剂40～45％、偶联剂5～7％、乳化剂5～8％、固化剂5～6％；所述改性环氧树脂是由二甲氧基双(五氟苯基)硅烷作为改性剂改性的环氧树脂，改性环氧树脂的分子结构式如下：



式中，m是1-4范围内的整数，n＝1或2。


2.如权利要求1所述的自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，其特征在于，所述改性环氧树脂的制备方法是：将二甲氧基双(五氟苯基)硅烷和环氧树脂在溶剂甲苯中进行反应，二月桂酸二丁基锡为催化剂，反应温度85～90℃，搅拌反应8h，得到改性环氧树脂。


3.如权利要求2所述的自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，其特征在于，二甲氧基双(五氟苯基)硅烷和环氧树脂的质量比为1:3。


4.如权利要求2所述的自聚固结抗压高渗耐温防砂剂，其特征在于，改性环氧树脂的制备过程中，待反应结束后，降温...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐太平，李栓，袁发明，
申请(专利权)人：北京捷贝通石油技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11