一种高强度覆膜砂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及油气藏储层改造及油藏防砂技术领域，公开了一种高强度覆膜砂及其制备方法与应用。所述高强度覆膜砂为由含有原砂、树脂、增韧剂、固化剂和分散剂的原料制备而成的散状颗粒，所述树脂为高活性多酚线性酚醛树脂，所述增韧剂为二辛酯，所述原砂、所述树脂、所述增韧剂、所述固化剂和所述分散剂的重量比为100：2

【技术实现步骤摘要】
一种高强度覆膜砂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及油气藏储层改造及油藏防砂
，具体涉及一种高强度覆膜砂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]常规的油气资源虽然比较容易开采，但只占了全球油气资源总量的20％，而诸如致密油、致密气、页岩油、页岩气等非常规油气资源却占了全球油气资源总量的80％。随着常规油气渐渐不能满足开采需要，人们的开发战略逐渐向非常规油气发展。非常规油气储层具有低孔低渗的特点，储层渗透率低、物性差，因此通常需要进行水力压裂，目前水力压裂技术已经成为非常规油气储层高效开发的必要手段。其目的是在非常规油气储层中形成大规模的裂缝网络，增大流体渗流体积。支撑剂在压裂施工中具有关键作用，为了防止新压开的裂缝闭合，需向储层挤入携带支撑剂的携砂液，支撑已经压开的裂缝，使其保持张开状态。目前水力压裂常用的支撑剂为石英砂、陶粒、覆膜砂。天然石英砂成本低廉，在压裂施工现场应用最为广泛，但抗压强度低，在地层压力下破碎率高，影响裂缝长期导流能力。陶粒支撑剂抗压强度高，支撑裂缝效果好，但制备工艺复杂，成本高，难以大范围使用。将天然石英砂覆膜后可大幅度提升砂粒的抗压强度，同时包裹破碎砂粒，防止破碎砂粒运移，产生出砂问题。
[0003]同时，针对弱胶结储层，在流体冲刷下，储层砂体易失去胶结物产生出砂，导致地层坍塌、抽油管柱及相关生产设备磨损，影响原油生产时效。覆膜砂通过在颗粒间实现联结，有效提高砂体稳定性，减缓弱胶结储层出砂现象。
[0004]覆膜砂又分为预固化覆膜砂和可固化覆膜砂。预固化覆膜砂是当前现场使用的主流覆膜砂，其在注入地层前已经固化完成，但其仅提升了颗粒自身强度，颗粒与颗粒之间无法固结成整体，无法有效起到防砂挡砂作用。
[0005]由于目前覆膜砂存在颗粒之间无法固结成整体、固结强度低等缺点，因此有必要研究一种新型水力压裂及油藏防砂用高强度可固化覆膜砂，将石英砂进行覆膜处理，在进一步增强支撑剂抗压强度的同时，支撑剂覆膜可进一步促使覆膜砂在储层温度下固化，形成高强度防砂整体结构聚集体，起到阻止支撑剂回流、防止地层出砂的作用。但覆膜砂强度测试过程中出砂量计量实际操作困难，出砂量难以准确测量。在本实验中，首先建立了出砂量与抗剪切强度之间的关系，抗剪强度与出砂量呈线性相关，因此可以采用抗剪切强度替代出砂量评价覆膜砂固化后性能的好坏，且也有前人采用过抗剪切强度作为覆膜砂的评价标准。因此，本专利技术提供了一种注入地层固化后能够明显改善抗剪切强度的高强度覆膜砂，提高了砂体稳定性，有效解决了出砂问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的覆膜砂颗粒之间无法固结成整体、注入地层后固结强度低的问题，提供一种高强度覆膜砂及其制备方法与应用，该高强度覆膜砂
采用特定的高活性多酚线性酚醛树脂制备而成，而且覆膜砂为散状颗粒，该高强度覆膜砂注入地层固化后覆膜砂颗粒之间可以固化为整体结构聚集体，并且覆膜砂也可与地层表面固化为整体，从而在近井地带形成较高强度的挡砂屏障，显著提高固化后形成的整体结构的抗剪切强度；并且形成的整体结构聚集体受压后覆膜砂不会破碎成单颗粒散沙，可维持较完整的砂体。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种高强度覆膜砂，所述高强度覆膜砂为由含有原砂、树脂、增韧剂、固化剂和分散剂的原料制备而成的散状颗粒，所述树脂为高活性多酚线性酚醛树脂，所述原砂、所述树脂、所述增韧剂、所述固化剂和所述分散剂的重量比为100：2
‑
10：0.04
‑
2：0.16
‑
4：0.14
‑
0.7，优选为100：4
‑
6：0.48
‑
0.72：0.6
‑
0.9：0.28
‑
0.42；其中，所述高活性多酚线性酚醛树脂的软化点为50
‑
120℃，优选为70
‑
100℃，分子量为3000
‑
7000；
[0008]所述高活性多酚线性酚醛树脂的结构如式(1)所示：
[0009][0010]其中，R1和R2各自独立的选自
‑
OH或
‑
CH3；n为5
‑
14。
[0011]优选地，所述原砂选自石英砂、陶粒、木屑、坚果壳碎屑和金属颗粒中的一种或两种以上。
[0012]优选地，所述增韧剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和氨基磺酸中的一种或两种以上。
[0013]优选地，所述固化剂选自乌洛托品、三乙烯四胺、乙二胺、苯酚、甲醛和丙酮中的一种或两种以上。
[0014]优选地，所述分散剂为硬脂酸钙。
[0015]优选地，所述高活性多酚线性酚醛树脂的流动度为70
‑
90％，聚速为55
‑
85s。
[0016]本专利技术第二方面提供了一种制备前文所述的高强度覆膜砂的方法，所述方法包括以下步骤：
[0017](1)持续对所述混砂机进行加热，在所述混砂机的温度保持为T℃下，将原砂加入混砂机中进行搅拌；
[0018](2)当所述原砂的温度为T℃时，依次加入如式(1)所示的树脂和增韧剂溶液；
[0019](3)对所述混砂机停止加热，然后将固化剂水溶液加入所述混砂机中搅拌20
‑
50s；
[0020](4)将分散剂加入所述混砂机中，并开冷风进行搅拌，得到高强度覆膜砂；
[0021]所述T按照式(2)进行计算：
[0022]T ＝ C+D
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式(2)
[0023]其中，T为树脂覆膜最佳温度，C为树脂的软化点，D为温度余量，T、C和D的单位为℃。
[0024]优选地，所述T为90
‑
160℃，更优选为110
‑
140℃，进一步优选为125℃。
[0025]优选地，在步骤(1)中，将所述原砂加入混砂机前，先将原砂加热至160
‑
240℃，保
持8
‑
15min。
[0026]优选地，在步骤(2)中，将所述原砂加入混砂机前，先将混砂机在T℃下预热8
‑
15min。
[0027]优选地，在步骤(1)中，依次加入树脂和增韧剂溶液的过程包括：加入树脂后，搅拌160
‑
250s，然后加入增韧剂溶液，搅拌80
‑
150s。
[0028]优选地，所述增韧剂溶液的浓度为20
‑
30重量％。
[0029]优选地，所述固化剂水溶液的浓度为25
‑
35重量％。
[0030]本专利技术第三方面提供了一种前文所述的高强度覆膜砂以及前文所述方法制备的高强度覆膜砂的应用，该应用包括：将所述高强度覆膜砂注入地层后进行固化。
[0031]优选地，所述高强度覆膜砂的用量为50<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度覆膜砂，其特征在于，所述高强度覆膜砂为由含有原砂、树脂、增韧剂、固化剂和分散剂的原料制备而成的散状颗粒，所述树脂为高活性多酚线性酚醛树脂，所述原砂、所述树脂、所述增韧剂、所述固化剂和所述分散剂的重量比为100：2
‑
10：0.04
‑
2：0.16
‑
4：0.14
‑
0.7；其中，所述高活性多酚线性酚醛树脂的软化点为50
‑
120℃，优选为70
‑
100℃，分子量为3000
‑
7000；所述高活性多酚线性酚醛树脂的结构如式(1)所示：其中，R1和R2各自独立的选自
‑
OH或
‑
CH3；n为5
‑
14。2.根据权利要求1所述的高强度覆膜砂，其特征在于，所述原砂选自石英砂、陶粒、木屑、坚果壳碎屑和金属颗粒中的一种或两种以上；优选地，所述增韧剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和氨基磺酸中的一种或两种以上；优选地，所述固化剂选自乌洛托品、三乙烯四胺、乙二胺、苯酚、甲醛和丙酮中的一种或两种以上；优选地，所述分散剂为硬脂酸钙。3.根据权利要求1或2所述的高强度覆膜砂，其特征在于，所述高活性多酚线性酚醛树脂的流动度为70
‑
90％，聚速为55
‑
85s。4.一种制备权利要求1
‑
3中任意一项所述的高强度覆膜砂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)持续对所述混砂机进行加热，在所述混砂机的温度保持为T℃下，将原砂加入混砂机中进行搅拌；(2)当所述原砂的温度为T℃时，依次加入如式(1)所示的树脂和增韧剂溶液；(3)对所述混砂机停止加热，然后将固化剂水溶液加入所述混砂机中搅拌20
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永鹏，王传熙，戴彩丽，魏利南，由庆，何龙，李武广，吴一宁，李琳，赵光，刘逸飞，赵明伟，杨战伟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：