本發(fā)明涉及油氣化學(xué)，尤其是一種自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、水力壓裂已經(jīng)成為油氣藏開發(fā)的重要增產(chǎn)手段，壓裂過程中將支撐劑輸送至指定位置以支撐裂縫形成油氣流動通道。然而在壓裂施工結(jié)束后，返排液的高速流動可能會帶動裂縫中的支撐劑向井筒回流。特別對于大規(guī)模水平井壓裂，其返排液量大、返排時間長，造成了支撐劑回流嚴(yán)重。支撐劑的回流將帶來井筒及地面設(shè)備損害，造成嚴(yán)重的安全事故隱患。同時縫內(nèi)支撐劑的減少降低了裂縫的有效支撐面積，影響壓裂改造效果。因此采取有效的防砂措施，對保證安全生產(chǎn)和提高壓裂效果具有重要意義。

2、目前防砂措施主要有機(jī)械防砂工藝、化學(xué)防砂工藝、復(fù)合防砂工藝?；瘜W(xué)防砂主要采用化學(xué)材料實(shí)現(xiàn)出砂層膠固，施工方便，易于后期作業(yè)。常用的化學(xué)防砂技術(shù)主要采用樹脂類防砂劑、纖維、復(fù)合水泥砂漿等作為防砂材料。傳統(tǒng)化學(xué)防砂技術(shù)以防砂劑噴涂支撐劑改性，改性支撐劑尾追加砂，實(shí)現(xiàn)井筒附近支撐劑固結(jié)的工藝技術(shù)為主。而對于部分弱膠結(jié)地層（如煤巖、弱膠結(jié)砂巖），其自身強(qiáng)度低，在地層壓力和流體沖刷下砂粒更容易剝落，因此更需要對裂縫壁面進(jìn)行穩(wěn)固處理，進(jìn)而形成有效的防砂面。目前可隨壓裂液注入地層，穩(wěn)固巖石的膠結(jié)防砂劑尚為少見，可以查閱到的相關(guān)文獻(xiàn)有限。例如專利cn?115873587?a公開了一種復(fù)合型化學(xué)防回流添加劑及防支撐劑回流的方法，即采用少量固化樹脂與可降解纖維復(fù)合的方法，以提升防砂能力并減少對導(dǎo)流能力的影響及設(shè)備的損害。cn?110423604a公布了一種防砂支撐劑及其制備方法和應(yīng)用，通過含羧基有機(jī)物在交聯(lián)反應(yīng)成膜過程中能夠和環(huán)氧樹脂之間進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，使得形成含羧基有機(jī)物和環(huán)氧樹脂之間，環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂之間均進(jìn)行交聯(lián)，加強(qiáng)了支撐劑之間的粘接力，并且提高了樹脂膜和支撐骨料之間的附著力。cn?110317594?a公布了一種實(shí)現(xiàn)砂粒自聚的防砂劑，通過其化學(xué)劑之間的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)了砂粒自聚，能夠?qū)⒌貙由傲０蓤F(tuán)固定在地層的相應(yīng)位置，明顯提高固結(jié)效果，增大作用范圍，對細(xì)粉砂也能起到良好的固砂效果。上述防砂方法雖然針對防砂工藝進(jìn)行了優(yōu)化，但現(xiàn)有防砂劑及防砂技術(shù)仍存在工藝復(fù)雜，適用條件苛刻，固砂效果不佳等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對當(dāng)前防砂方法存在的工藝復(fù)雜，固砂效果不佳的問題，本發(fā)明提供一種自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑及其應(yīng)用。

2、本發(fā)明提供的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑，由以下重量份比例的原料組分通過簡單攪拌混合制成：

3、0.2-0.6份疏水改性劑、0.6-1.2份化學(xué)改性劑和2-4份有機(jī)溶劑。

4、所述疏水改性劑選自甲基丙烯酰氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、氨基烷基聚二甲基硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、聚[3-((2-氨乙基)氨基)丙基]甲基(二甲基)硅氧烷、γ-丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種；

5、所述化學(xué)改性劑為含烯基的化合物。

6、優(yōu)選的是，所述化學(xué)改性劑選自環(huán)氧化聚丁二烯、異戊二烯、端環(huán)氧基聚丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲基乙氧基)硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷的一種或多種。

7、所述有機(jī)溶劑選自石油醚、白油、溶劑油、二甲基亞砜、己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯的一種或多種。

8、本發(fā)明還提供了上述自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應(yīng)用方法，步驟如下：

9、（1）采用防砂劑對支撐劑表面進(jìn)行改性，得到未激活的改性支撐劑。改性的方法可以是將防砂劑與支撐劑混合攪拌3~5min即可，或者將防砂劑噴涂于支撐劑表面即可。該過程中防砂劑溶液分子具有強(qiáng)吸附能力，能夠快速穩(wěn)定附著到支撐劑表面以待激活。

10、（2）將未激活的改性支撐劑和激活劑加入到壓裂液中，然后注入地層，在地層中支撐劑進(jìn)行自聚集和固結(jié)，達(dá)到防砂目的。在地層中，改性支撐劑表面的含烯基的化合物在激活劑的作用下發(fā)生共價聚合反應(yīng)，支撐劑顆粒間發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生疏水締合力和共價力，產(chǎn)生捕集作用實(shí)現(xiàn)自聚集弱固結(jié)作用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)壓裂過程中的高效防砂。

11、所述激活劑為定向激活劑，選自偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一種或多種。

12、優(yōu)選的是，步驟（1）中，防砂劑與支撐劑的用量重量比為（0.8-1.2）：100。所述支撐劑為石英砂或陶粒。

13、優(yōu)選的是，步驟（2）中，壓裂液、未激活的改性支撐劑、激活劑的用量重量比為100：20：（0.075-0.1）。

14、本發(fā)明還提供了上述自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的另一種應(yīng)用方法：將防砂劑和激活劑加入壓裂液中，然后注入地層，在地層中防砂劑與激活劑發(fā)生反應(yīng)形成疏水固結(jié)層，達(dá)到穩(wěn)定巖石壁面目的；所述激活劑選自偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一種或多種。

15、優(yōu)選的是，壓裂液、防砂劑、激活劑的用量重量比為100:（2-10）:（0.075-0.1）。

16、所述壓裂液的稠化劑可以為胍膠、線性聚丙烯酰胺、疏水締合聚丙烯酰胺、黏彈性表面活性劑等。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處在于：

18、（1）本發(fā)明的防砂劑可以用于對支撐劑改性，使支撐劑表面具備疏水性，在水中自聚集成簇，并在激活劑的作用下支撐劑表面的含烯基的化合物的聚合反應(yīng)形成固結(jié)砂，從而實(shí)現(xiàn)防砂效果。有效解決了目前防砂技術(shù)中支撐劑不易儲存、固結(jié)強(qiáng)度過高、低溫儲層防砂不理想、后期防砂失效等問題，同時能夠有效提高裂縫導(dǎo)流能力實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)改造。

19、（2）該防砂劑還可直接添加于壓裂液中，隨壓裂液泵入地層，并滲入地層形成疏水固結(jié)層，有效提升巖石膠結(jié)強(qiáng)度，減少因流體沖刷而造成巖體剝落而出砂，實(shí)現(xiàn)巖石碎屑的固結(jié)與裂縫壁面的穩(wěn)固效果。該防砂劑不僅可以起到疏水、固結(jié)效果，同時對滲透率傷害和裂縫導(dǎo)流能力影響較小。

20、（3）本發(fā)明的防砂劑可對支撐劑實(shí)現(xiàn)均勻改性，與壓裂液配伍性好，穩(wěn)定強(qiáng)，可在30℃以上的地層溫度下實(shí)現(xiàn)高效防砂和地層巖石穩(wěn)固。

21、（4）本發(fā)明的防砂劑以及對支撐劑的改性方法，制備過程簡單，將各項(xiàng)原料混合攪拌即可得到，同時所需原料易得，成本低，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模，安全高效的生產(chǎn)。

22、本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

技術(shù)特征：

1.一種自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑，其特征在于，由以下重量份比例的原料組分通過攪拌混合制成：

2.如權(quán)利要求1所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑，其特征在于，所述化學(xué)改性劑選自環(huán)氧化聚丁二烯、異戊二烯、端環(huán)氧基聚丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲基乙氧基)硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷的一種或多種。

3.如權(quán)利要求1所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自石油醚、白油、溶劑油、二甲基亞砜、己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯的一種或多種。

4.一種如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應(yīng)用方法，其特征在于，步驟如下：

5.如權(quán)利要求4所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應(yīng)用方法，其特征在于，步驟（1）中，防砂劑對支撐劑表面進(jìn)行改性的方法為將防砂劑與支撐劑混合攪拌3~5min，或者將防砂劑噴涂于支撐劑表面。

6.如權(quán)利要求5所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應(yīng)用方法，其特征在于，步驟（1）中，防砂劑與支撐劑的用量重量比為（0.8-1.2）：100。

7.如權(quán)利要求5所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應(yīng)用方法，其特征在于，所述支撐劑為石英砂或陶粒。

8.如權(quán)利要求4所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應(yīng)用方法，其特征在于，步驟（2）中，壓裂液、未激活的改性支撐劑、激活劑的用量重量比為100：20：（0.075-0.1）。

9.一種如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應(yīng)用方法，其特征在于，將防砂劑和激活劑加入壓裂液中，然后注入地層，在地層中防砂劑與激活劑發(fā)生反應(yīng)形成疏水固結(jié)層，達(dá)到穩(wěn)定巖石壁面目的；所述激活劑選自偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一種或多種。

10.如權(quán)利要求9所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應(yīng)用方法，其特征在于，壓裂液、防砂劑、激活劑的用量重量比為100:（2-10）:（0.075-0.1）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑及其應(yīng)用，屬于油氣化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。該防砂劑由0.2?0.6重量份疏水改性劑、0.6?1.2重量份化學(xué)改性劑和2?4重量份有機(jī)溶劑通過簡單混合制成。所述疏水改性劑選自甲基丙烯酰氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、氨基烷基聚二甲基硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、聚[3?((2?氨乙基)氨基)丙基]甲基(二甲基)硅氧烷、γ?丙基三甲氧基硅烷等組分中的一種或多種；所述化學(xué)改性劑為含烯基的化合物。該防砂劑不僅可以用于對支撐劑的涂覆改性，在水中自聚集成簇，并經(jīng)由表面的含烯基的化合物聚合形成固結(jié)砂，從而達(dá)到防砂效果；該防砂劑還可以直接添加到壓裂液中，滲入地層形成疏水固結(jié)層，起到穩(wěn)定巖石壁面的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：魏泓宇,楊波,張浩,楊荻,羅朝剛,田鵬遠(yuǎn),唐丹,吳郁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都與盛能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19