CN111621284A

CN111621284A - 一种控水阻垢的覆膜支撑剂及其制备方法

Info

Publication number: CN111621284A
Application number: CN202010503201.9A
Authority: CN
Inventors: 罗志锋; 吴林; 赵立强; 张楠林; 杨磊; 姚志广; 贾宇成; 邓艺平
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2020-09-04

Abstract

本发明公开了一种控水阻垢的覆膜支撑剂及其制备方法，这种控水阻垢的覆膜支撑剂由骨料、树脂、固化剂、增塑剂、控水剂、阻垢剂、造孔剂组成，且各组分的质量占比为骨料60％‑80％、树脂5％‑15％、固化剂1％‑5％、增塑剂1％‑5％、控水剂4％‑8％、阻垢剂1％‑3％、造孔剂1％‑3％。本发明提供的覆膜支撑剂密度较低，易于压裂施工；涂覆层中的控水剂亲油疏水，可达到控水增油的目的；覆膜支撑剂内部的阻垢剂可在地层产水时发挥作用，阻止形成无机垢；生产后期，被覆膜的多孔支撑剂内部的孔吼结构可为地层流体提供流动通道，可有效减小充填裂缝在闭合压力的作用下导致的长期导流能力的降低程度；同时，该覆膜支撑剂兼具防砂的功能。

Description

一种控水阻垢的覆膜支撑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油气田开发的技术领域，尤其涉及一种控水阻垢的覆膜支撑剂及其制备方法。

背景技术

在油气田开发领域，对低渗、特低渗储层常采用压裂的增产改造方式，即用高压泵组以超过地层极限吸液速度的排量将压裂液挤入地层，在储层中形成人工裂缝并用支撑剂充填，从而形成具有高导流的油气入井通道。

目前，广泛使用的支撑剂是石英砂、陶粒，二者虽然来源较广、成本较低，但密度较大，在压裂施工的过程中容易造成砂堵，带来系列施工问题。另一方面，当闭合压力较大的时候，石英砂、陶粒易破碎，会降低充填裂缝的导流能力。同时，生产过程中地层流体也会不断地对岩石骨架进行冲刷、剥离，疏松地层容易出砂。由于传统的石英砂、陶粒支撑剂既存在易砂堵、易破碎又不能解决地层出砂的问题，因而石油工作者开始对石英砂、陶粒进行升级，形成覆膜支撑剂。

覆膜支撑剂是在石英砂、陶粒的表面涂覆一层树脂或其他材料，由于这些材料密度较轻，较好地解决了传统支撑剂密度大的问题；树脂等材料也具有较好的柔韧性，脆性较低，当受到较大的闭合压力的时候，覆膜支撑剂因而不会破碎，只会产生变形，减小了导流能力的降低程度；同时，变形的覆膜支撑剂也可以形成挡砂屏障，阻挡地层砂，减轻地层砂对井筒、油嘴的摩损。

覆膜支撑剂应用的过程中，石油工作者进一步对其改进，形成了功能型的覆膜支撑剂。公开号为CN106367058A的专利公开了一种低密度防水覆膜支撑剂及制备方法，公开号为CN108976366A的专利公开了一种疏水性覆膜支撑剂及其制备方法和应用，公开号为CN106893050A的专利公开了一种石油开采用油溶覆膜支撑剂及其制备方法和应用，公开号为CN106893575A一种天然气开采用气溶覆膜支撑剂及其制备方法和应用。这些覆膜支撑剂都在支撑剂表面的涂覆材料中添加了其他功能型添加剂，从而实现某种特定的功能，如控水增油等。

就现有的功能型覆膜支撑剂而言，依然存在部分缺点。例如，为了保证覆膜支撑剂的抗压强度，则必须保证涂覆层树脂的含量，从而减少了其他功能型添加剂的含量，使得覆膜支撑剂的功能较为单一。另一方面，现有的覆膜支撑剂虽然相对于传统的支撑剂具有较好的抗压强度，但在长期的闭合压力作用下易被压扁，使得充填裂缝的长期导流能力也有一定程度的降低。

因此，有必要寻求一种兼具多种功能的覆膜支撑剂，同时该覆膜支撑剂也能够进一步减小充填裂缝长期导流能力的降低程度。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提供一种控水阻垢的覆膜支撑剂及其制备方法，且可减小充填裂缝长期导流能力的降低程度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括以下内容：

一种控水阻垢的覆膜支撑剂，由骨料、树脂、固化剂、增塑剂、控水剂、阻垢剂、造孔剂组成，且各组分的质量占比为骨料60％-80％、树脂5％-15％、固化剂1％-5％、增塑剂1％-5％、控水剂4％-8％、阻垢剂1％-3％、造孔剂1％-3％。

进一步地，所述骨料为多孔支撑剂。

进一步地，所述控水剂为乙烯基氯丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷的一种或多种。

进一步地，所述造孔剂为聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷的一种或两种。

一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将阻垢剂溶于水中形成阻垢剂溶液，并将骨料在其中浸泡一段时间后取出烘干；

(2)将造孔剂溶于无水乙醇，形成造孔液；

(3)将树脂加热至熔融状态，并加入固化剂、增塑剂、控水剂搅拌均匀形成树脂混合液；

(4)将烘干后的骨料通过空气吹入流化床形成流化层；

(5)将造孔液、树脂混合液同时喷入流化床，涂覆在骨料上；

(6)冷却，筛分，即得覆膜支撑剂。

进一步地，步骤(1)中的浸泡时间为24h-48h。

进一步地，步骤(2)中造孔剂与无水乙醇的质量比为1:9-1::7。

进一步地，步骤(3)中的加热温度为200℃-280℃。

浸泡的过程中，无机的阻垢剂溶液在多孔支撑剂内部的孔吼结构中渗流，并完全充填孔吼结构，当烘干后水完全蒸发，阻垢剂则留在了多孔支撑剂的内部。造孔液、树脂混合液同时喷入，可使得二者均匀地涂覆在多孔支撑剂的表面，因一方面，由于树脂混合液的温度相对较高，可让涂覆在多孔支撑剂上的造孔液中的无水乙醇蒸发，而留造孔剂在上面，可减少干燥环节。

本发明的有益效果是：

本发明提供的覆膜支撑剂由于骨料是多孔支撑剂，且外部涂覆了树脂，使得覆膜支撑剂的密度较低，易于压裂施工；涂覆层中的控水剂亲油疏水，使得地层油易通过覆膜支撑剂的充填层，而地层水不易通过，从而达到控水增油的目的；通过的极小部分地层水会溶解掉涂覆层中的造孔剂，在涂覆层上形成多孔结构，地层水进一步进入多孔支撑剂的内部，开始溶解孔吼结构中的阻垢剂，阻垢剂开始发挥作用，防止地层水形成无机垢；生产后期，当多孔支撑剂孔吼结构中的阻垢剂被溶解后，则为地层流体提供了流动通道，可有效减小充填裂缝在闭合压力的作用下导致的长期导流能力的降低程度；同时，该覆膜支撑剂兼具防砂的功能。综上，本发明提供的覆膜支撑剂具有“防砂阻垢、控水增油”的功能，且可减小长期导流能力的降低程度。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备过程如下：

(1)称取30/50目的多孔支撑剂(体积密度1.15g/cm³、视密度2.07g/cm³)2100g、酚醛树脂360g、三乙烯四胺120g、邻苯二甲酸二丁酯120g、乙烯基氯丙基三乙氧基硅烷180g、氨基三亚甲基膦酸60g、聚丙烯酰胺60g；

(2)将氨基三亚甲基膦酸溶于水形成溶液，并将30/50目的多孔支撑剂在其中浸泡36h后烘干；

(3)将聚丙烯酰胺溶于420g无水乙醇中，形成造孔液；

(4)将酚醛树脂在250℃下加热至熔融状态，并加入三乙烯四胺、邻苯二甲酸二丁酯、乙烯基氯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀形成树脂混合液；

(5)将烘干后的多孔支撑剂通过空气吹入流化床形成流化层；

(5)将造孔液、树脂混合液同时喷入流化床，涂覆在骨料上；

(6)冷却，筛分得到20/40目的覆膜支撑剂。

实施例2

一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备过程如下：

(1)称取30/50目的多孔支撑剂(体积密度1.15g/cm³、视密度2.07g/cm³)1860g、酚醛树脂450g、三乙烯四胺150g、邻苯二甲酸二丁酯150g、乙烯基氯丙基三乙氧基硅烷210g、氨基三亚甲基膦酸90g、聚丙烯酰胺90g；

(3)将聚丙烯酰胺溶于630g无水乙醇中，形成造孔液；

(5)将烘干后的多孔支撑剂通过空气吹入流化床形成流化层；

(5)将造孔液、树脂混合液同时喷入流化床，涂覆在骨料上；

(6)冷却，筛分得到20/40目的覆膜支撑剂。

实施例3

一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备过程如下：

(1)称取30/50目的多孔支撑剂(体积密度1.15g/cm³、视密度2.07g/cm³)2100g、环氧树脂360g、四乙烯五胺120g、邻苯二甲酸二甲酯120g、氨丙基甲基二甲氧基硅烷180g、二乙烯三氨五亚甲基膦酸60g、聚环氧乙烷60g；

(2)将二乙烯三氨五亚甲基膦酸溶于水形成溶液，并将30/50目的多孔支撑剂在其中浸泡36h后烘干；

(3)将聚环氧乙烷溶于420g无水乙醇中，形成造孔液；

(4)将酚醛树脂在250℃下加热至熔融状态，并加入四乙烯五胺、邻苯二甲酸二甲酯、氨丙基甲基二甲氧基硅烷，搅拌均匀形成树脂混合液；

(5)将烘干后的多孔支撑剂通过空气吹入流化床形成流化层；

(5)将造孔液、树脂混合液同时喷入流化床，涂覆在骨料上；

(6)冷却，筛分得到20/40目的覆膜支撑剂。

实施例4

一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备过程如下：

(1)称取30/50目的多孔支撑剂(体积密度1.15g/cm³、视密度2.07g/cm³)1860g、环氧树脂450g、四乙烯五胺150g、邻苯二甲酸二甲酯150g、氨丙基甲基二甲氧基硅烷210g、二乙烯三氨五亚甲基膦酸90g、聚环氧乙烷90g；

(3)将聚环氧乙烷溶于630g无水乙醇中，形成造孔液；

(5)将烘干后的多孔支撑剂通过空气吹入流化床形成流化层；

(5)将造孔液、树脂混合液同时喷入流化床，涂覆在骨料上；

(6)冷却，筛分得到20/40目的覆膜支撑剂。

依据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5108-2006《压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法》，对实施例制备出的覆膜支撑剂进行了体积密度、视密度、圆球度及破碎率测试。

实验结果表明，本发明提供的覆膜支撑剂具有较低的体积密度及视密度，且圆球度较好、破碎率较低，可应用于压裂改造实践中。

参考国家能源行业标准NB/T 14023-2017《页岩支撑剂充填层长期导流能力测定推荐方法》，用原油、地层水对实施例4制备出的覆膜支撑剂进行了长期导流能力的测试。

实验结果表明，本发明提供的覆膜支撑剂具有较高的长期导流能力，且油测导流能力高于水测导流能力，说明在压裂改造实践中能较好地发挥其控水增油性能。

参考国家标准GB/T 16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》，测定了实施例4制备出的覆膜支撑剂的阻垢性能(阻垢剂溶液为本发明提供的覆膜支撑剂在清水中浸泡一定时间后的溶液)。

实验结果表明，随着浸泡时间的增加(地层产水时间的增加)，本发明提供的覆膜支撑剂可较好地发挥其阻垢性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种控水阻垢的覆膜支撑剂，其特征在于，由骨料、树脂、固化剂、增塑剂、控水剂、阻垢剂、造孔剂组成，且各组分的质量占比为骨料60％-80％、树脂5％-15％、固化剂1％-5％、增塑剂1％-5％、控水剂4％-8％、阻垢剂1％-3％、造孔剂1％-3％。

2.根据权利要求1所述的一种控水阻垢的覆膜支撑剂，其特征在于：所述骨料为多孔支撑剂。

3.根据权利要求1所述的一种控水阻垢的覆膜支撑剂，其特征在于：所述控水剂为乙烯基氯丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种控水阻垢的覆膜支撑剂，其特征在于：所述造孔剂为聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷的一种或两种。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(5-1)将阻垢剂溶于水中形成阻垢剂溶液，并将骨料在其中浸泡一段时间后取出烘干；

(5-2)将造孔剂溶于无水乙醇，形成造孔液；

(5-3)将树脂加热至熔融状态，并加入固化剂、增塑剂、控水剂搅拌均匀形成树脂混合液；

(5-4)将烘干后的骨料通过空气吹入流化床形成流化层；

(5-5)将造孔液、树脂混合液同时喷入流化床，涂覆在骨料上；

(5-6)冷却，筛分，即得覆膜支撑剂。

6.根据权利要求5所述的一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于：步骤(5-1)中的浸泡时间为24h-48h。

7.根据权利要求5所述的一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于：步骤(5-2)中造孔剂与无水乙醇的质量比为1:9-1:7。

8.根据权利要求5所述的一种控水阻垢的覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于：步骤(5-3)中的加热温度为200℃-280℃。