CN101942296A - 一种纤维复合防砂材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油天然气开采防砂技术领域，具体涉及一种纤维复合防砂材料及其制备方法。所述纤维复合防砂材料，包括支撑剂、支撑剂表面的涂层、纤维，所述涂层包括树脂和抑水材料。所述纤维的质量为支撑剂质量的1％-5％，所述树脂的质量为支撑剂质量的3％-10％，所述抑水材料的质量为树脂质量的5％-15％。本发明在保证胶结性能的基础上，增加气相渗透率，减少水相渗透率，达到在相同含气饱和度条件下，能够采出更多的气，抑制并减少水的产出。本发明中纤维存在增加树脂的胶结强度，以保证树脂胶结失效后，纤维仍能够起到拉扯作用，保证复合体的强度，起到长效防砂的作用。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气开采防砂技术领域，具体涉及一种纤维复合防砂材料及其制备方法。
背景技术
防砂是胶结疏松的油气藏开发过程中控制储层出砂的工艺措施。青海柴达木盆地涩北气田储层主要为第四系粉砂岩和泥质粉砂岩，欠压实、成岩性差、胶结疏松，具有三高(高粘土、高泥质、高矿化度)一强(敏感性强)、出砂严重等特点。所出砂为细粉砂(粒度为0.04-0.07mm)，防砂难度极大。目前已研究出来的纤维复合防砂技术，对于含气饱和度高、隔层较大的气田，可以取得较好的效果。涩北气田存在三分之一左右的含水气层，涩北气藏要得到高效的开发，就必须开发这些气层。由于气藏的开发，气藏压力降低，开发如涩北气田的这类含水气层，出水加剧，出砂严重，使用常规的无筛管纤维复合防砂技术，会导致防砂作业后出水增加，出砂加剧，防砂效果差。因此，在开发此类含水气层时，需要将抑水与防砂相结合，提高这类含水气层的开发效果。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种纤维复合防砂材料及其制备方法，提高含水气层的开发效果。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种纤维复合防砂材料，包括支撑剂、支撑剂表面的涂层、纤维，所述涂层包括树脂和抑水材料。
上述方案中，所述纤维的质量为支撑剂质量的1％-5％，所述树脂的质量为支撑剂质量的3％-10％，所述抑水材料的质量为树脂质量的5％-15％。
上述方案中，所述涂层中还包括偶联剂，所述偶联剂为有机硅偶联剂，所述有机硅偶联剂的质量为树脂质量的0.2％-1.5％。
上述方案中，所述抑水材料为线性或环状甲基含氢聚硅氧烷。
上述方案中，所述树脂为酚醛树脂、改性酚醛树脂、环氧树脂、石油树脂、烯烃树脂和有机硅树脂中的一种或几种的混合物。
上述方案中，所述支撑剂为石英砂或陶粒。
上述方案中，所述纤维为陶瓷纤维或玻璃纤维。
上述方案中，所述纤维的长度为2mm-15mm，直径为8um-20um。
上述方案中，所述纤维中添加纤维质量1％-2％的抑水材料。
一种纤维复合防砂材料的制备方法，所述方法包括：在纤维中加入抑水材料，使纤维润湿均匀；将支撑剂加热到60℃，在搅拌的条件下，加入树脂、偶联剂及抑水材料，搅拌成均匀的混合物；在20℃-30℃条件下，将上述混合物风干至不相互粘连时加入经抑水处理好的纤维，继续搅拌均匀，彻底风干。
与现有技术相比，本发明技术方案产生的有益效果如下：
本发明在保证胶结性能的基础上，增加气相渗透率，减少水相渗透率，达到在相同含气饱和度条件下，能够采出更多的气，抑制并减少水的产出。本发明中纤维存在增加树脂的胶结强度，以保证树脂胶结失效后，纤维仍能够起到拉扯作用，保证复合体的强度，起到长效防砂的作用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的纤维复合防砂材料的结构原理图；
图2为本发明实施例中石英砂经抑水处理前后气-水相渗性能改善情况图；
图3为本发明实施例中陶粒经抑水处理前后气-水相渗性能改善情况图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种纤维复合防砂材料，包括支撑剂、涂在支撑剂表面的涂层及纤维，涂层包括树脂、抑水材料和偶联剂。树脂主要起到胶结作用，在地层条件下可以将支撑剂中单个颗粒胶结成固结体；抑水材料可以提高颗粒表面的抑水性能，增加结合体的气相渗透性；纤维起到类似混凝土中钢筋的作用，纤维可以增加支撑剂涂层树脂的胶结强度，使形成的纤维和涂层的抑水支撑剂复合体强度增大，以保证树脂胶结失效后，纤维仍能够起到拉扯作用，保证复合体的强度。在树脂中加入偶联剂，是为了增加树脂的胶结能力，偶联剂可以与支撑剂、树脂以及纤维表面形成氢键，使树脂更容易将支撑剂和纤维固结在一起，且强度更大。
所用纤维的质量为支撑剂质量的1％-5％，所用树脂的质量为支撑剂质量的3％-10％，所用抑水材料的质量为树脂质量的5％-15％，所用偶联剂的质量为树脂质量的0.2％-1.5％。纤维中添加入纤维质量1％-2％的抑水材料。
在实际应用中，支撑剂可为石英砂或陶粒；树脂可为酚醛树脂、改性酚醛树脂、环氧树脂、石油树脂、烯烃树脂和有机硅树脂中的一种或几种的混合物；抑水材料可为线性或环状甲基含氢聚硅氧烷；偶联剂可为有机硅偶联剂；纤维可为陶瓷纤维或玻璃纤维，纤维的长度为2mm-15mm，直径为8um-20um。
本发明还提供了一种纤维复合防砂材料的制备方法，具体包括：在纤维中加入抑水材料，使纤维润湿均匀；将支撑剂加热到60℃，在搅拌的条件下，加入树脂、偶联剂及抑水材料，搅拌成均匀的混合物；在20℃-30℃条件下，将上述混合物风干至不相互粘连时加入经抑水处理好的纤维，继续搅拌均匀，彻底风干。
实施例1：
选用长度为4mm，直径为15um的陶瓷纤维5g，加入0.05g线性甲基含氢聚硅氧烷，使纤维润湿均匀；
涂层材料准备，将25g改性酚醛树脂，1.25g线性甲基含氢聚硅氧烷和0.05g有机硅偶联剂在搅拌条件下混合均匀；
选用40-60目兰州石英砂500g，洗净风干，将石英砂加热到60℃，在搅拌的条件下，加入涂层材料混合物(树脂、偶联剂及抑水材料)，搅拌成均匀的混合物。在20℃-30℃条件下，将其风干至不相互粘连时加入经抑水处理好的纤维，继续搅拌均匀，彻底风干，就制备好了纤维复合防砂材料。
实施例2：
选用长度为6mm，直径为20um的陶瓷纤维5g，加入0.075g线性甲基含氢聚硅氧烷，使纤维润湿均匀；
涂层材料准备，将37.5g改性酚醛树脂，3.75g线性甲基含氢聚硅氧烷和0.3g有机硅偶联剂在搅拌条件下混合均匀；
选用40-60目宜兴陶粒500g，洗净风干，将陶粒加热到60℃，在搅拌的条件下，加入涂层材料混合物(树脂、偶联剂及抑水材料)，搅拌成均匀的混合物。在20℃-30℃条件下，将其风干至不相互粘连时加入经抑水处理好的纤维，继续搅拌均匀，彻底风干，就制备好了纤维复合防砂材料。
实施例3：
选用长度为8mm，直径为20um的陶瓷纤维5g，加入0.1g线性甲基含氢聚硅氧烷，使纤维润湿均匀；
涂层材料准备，将50g改性酚醛树脂，7.5g线性甲基含氢聚硅氧烷和0.75g有机硅偶联剂在搅拌条件下混合均匀；
选用40-60目兰州石英砂500g，洗净风干，将石英砂加热到60℃，在搅拌的条件下，加入涂层材料混合物(树脂、偶联剂及抑水材料)，搅拌成均匀的混合物。在20℃-30℃条件下，将其风干至不相互粘连时加入经抑水处理好的纤维，继续搅拌均匀，彻底风干，就制备好了纤维复合防砂材料。
将未添加抑水材料，只使用树脂处理的树脂涂层石英砂和树脂涂层陶粒，测其气相渗透率和水相渗透率，与添加抑水材料的树脂制备的抑水树脂涂层石英砂和抑水树脂涂层陶粒，测其气相渗透率和水相渗透率。实验效果对比见图2和图3。
如图2所示，在40％含气饱和度条件下，添加抑水材料涂层的石英砂的气相相对渗透率与未添加抑水材料涂层的石英砂相比提高了6倍。
如图3所示，在30％含气饱和度条件下，添加抑水材料涂层的陶粒的气相相对渗透率与未添加抑水材料涂层的陶粒相比提高了5倍。
在支撑剂涂层中添加抑水材料处理，能够有效地提高其气相渗透率，具有一定的控水性能。
涩北气田存在三分之一左右的含水气层，涩北气藏要得到高效的开发，就必须开发这些含水气层。对于含水气层，使用常规纤维复合防砂技术作业导致产水增加，防砂效果差。
使用本发明提供的纤维复合防砂材料在青海涩北一号气田的涩2-16井和涩北二号气田涩7-10-2井进行防砂作业，防砂后产气量平均增加到原来的1.55倍，最小增加到原来的1.26倍，产水平均降低24.25％，见表1。使用本发明开采油气已超过16个月。
表1纤维复合抑水涂层砂防砂效果
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纤维复合防砂材料，包括支撑剂、支撑剂表面的涂层、纤维，其特征在于：所述涂层包括树脂和抑水材料。
2.如权利要求1所述的纤维复合防砂材料，其特征在于：所述纤维的质量为支撑剂质量的1％-5％，所述树脂的质量为支撑剂质量的3％-10％，所述抑水材料的质量为树脂质量的5％-15％。
3.如权利要求1或2所述的纤维复合防砂材料，其特征在于：所述涂层中还包括偶联剂，所述偶联剂为有机硅偶联剂，所述有机硅偶联剂的质量为树脂质量的0.2％-1.5％。
4.如权利要求1所述的纤维复合防砂材料，其特征在于：所述抑水材料为线性或环状甲基含氢聚硅氧烷。
5.如权利要求1所述的纤维复合防砂材料，其特征在于：所述树脂为酚醛树脂、改性酚醛树脂、环氧树脂、石油树脂、烯烃树脂和有机硅树脂中的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的纤维复合防砂材料，其特征在于：所述支撑剂为石英砂或陶粒。
7.如权利要求1所述的纤维复合防砂材料，其特征在于：所述纤维为陶瓷纤维或玻璃纤维。
8.如权利要求7所述的纤维复合防砂材料，其特征在于：所述纤维的长度为2mm-15mm，直径为8um-20um。
9.如权利要求1所述的纤维复合防砂材料，其特征在于：所述纤维中添加纤维质量1％-2％的抑水材料。
10.一种纤维复合防砂材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在纤维中加入抑水材料，使纤维润湿均匀；
将支撑剂加热到60℃，在搅拌的条件下，加入树脂、偶联剂及抑水材料，搅拌成均匀的混合物；
在20℃-30℃条件下，将上述混合物风干至不相互粘连时加入经抑水处理好的纤维，继续搅拌均匀，彻底风干。
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