CN106590562A - 活性洗油固砂剂、制备方法及其应用 - Google Patents

活性洗油固砂剂、制备方法及其应用 Download PDF

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齐升东
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Abstract

本发明涉及一种活性洗油固砂剂，重量组份如下：环氧树脂20‑30％，甲基丙烯酸5‑15％，甲基丙烯酸十八酯5‑15％，乙二醇单丁醚10‑30％，正丁醇10‑20％，二甲基乙醇胺10‑20％，过氧化苯甲酰5‑7％，去离子水10‑15％。正丁醇和乙二醇单丁醚混合溶液预溶解环氧树脂，在过氧化苯甲酰引发下将甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸接枝到环氧树脂上，加入适量的二甲基乙醇胺和去离子水调节pH即可制得。本活性固砂剂可在60℃以下快速固化，偶联剂可加强树脂与砂岩表面的粘结性，保证树脂固结物的强度，同时具有极强的吸油能力，保留固结砂岩的渗透率，从而稳定地层结构或形成具有一定强度和渗透率的人工井壁。

Description

活性洗油固砂剂、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于油田化学领域，具体地，涉及一种油田开采过程中能够在低温、中低矿化度含水条件下对井壁附近疏松的砂岩具有胶固作用的新型树脂液固砂剂，应用于出砂油井开采过程中把疏松砂岩的地层砂或充填到地层的砾石胶结起来，从而稳定地层结构或形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，达到防止地层出砂的目的。
背景技术
随着油田各区块油藏开发的不断深入，油田在开采过程中,由于施工作业对油井砂岩造成破坏或者地层的砂岩本身胶结疏松，地层原始压力系统被破坏，使得油井大量出砂从而造成卡泵、砂埋油层等严后果,导致地层含水上升，油水井出砂问题日益严重，从而对油水井正常生产造成极大影响，石油产量降低甚至停产。目前，油田有很多新井及老井眼的侧钻井均面临着先期防砂问题，如何解决在低温、中低矿化度含水条件下地层砂的固结，从根本上防止地层出砂问题就显得非常重要。
要解决在低温、中低矿化度含水条件下地层砂的固结问题，克服机械防砂机械防砂作业后，井内有遗留物，影响后期作业，同时修井费用高等问题，必须从油藏环境条件入手，研究和开发适应于油藏条件的新型化学防砂剂。化学防砂是利用化学药剂把疏松砂岩的地层砂或充填到地层的砾石胶结起来，从而稳定地层结构或形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，达到防止地层出砂的目的。
发明内容
为克服现有防砂技术的缺陷，本发明从高分子的分子设计理论出发，提供一种新型活性洗油固砂剂体系，该固砂剂具有超强的固结强度和洗油固砂效果，用于出砂油井开采过程中能够把疏松砂岩的地层砂或充填到地层的砾石胶结起来，从而稳定地层结构或形成具有一定强度和渗透率的人工井壁。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
活性洗油固砂剂，重量百分比组份如下：
优选地，重量百分比组份如下：环氧树脂28％；甲基丙烯酸6％；甲基丙烯酸十八酯4％；乙二醇单丁醚18％；正丁醇18％；二甲基乙醇胺8％；过氧化苯甲酰6％；去离子水12％。
优选地，环氧树脂28％；甲基丙烯酸4％；甲基丙烯酸十八酯6％；乙二醇单丁醚18％；正丁醇18％；二甲基乙醇胺8％；过氧化苯甲酰6％；去离子水12％。
优选地，环氧树脂28％；甲基丙烯酸6％；甲基丙烯酸十八酯4％；乙二醇单丁醚24％；正丁醇12％；二甲基乙醇胺8％；过氧化苯甲酰6％；去离子水12％。
优选地，环氧树脂30％；甲基丙烯酸4％；甲基丙烯酸十八酯6％；乙二醇单丁醚27％；正丁醇9％；二甲基乙醇胺8％；过氧化苯甲酰6％；去离子水10％。
上述新型活性洗油固砂剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：首先通过一定比例的正丁醇和乙二醇单丁醚混合溶液预溶解环氧树脂；接着在过氧化苯甲酰引发下将甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸接枝到环氧树脂上；最后加入适量的二甲基乙醇胺和去离子水调节pH即可制得侧链接枝的改性环氧树脂洗油固砂剂。
优选的，在50℃下调节pH。
优选的，活性洗油固砂剂用于出砂油井中，应加入合适的固化剂和偶联剂。
优选地，活性洗油固砂剂用于出砂油井中，控制低压、低排量注入。
相对于现有技术，本发明具有如下优势：
(1)、活性洗油固砂剂对疏松的砂岩有强烈的亲和性，分子链上有极性基团羧基和环醚基团等，这些基团容易与砂粒表面的SiO2相结合。利用砂岩表面的特殊性质及某些催化条件，活性固砂剂可在60℃以下快速固化，偶联剂可加强树脂与砂岩表面的粘结性，保证树脂固结物的强度，同时具有极强的吸油能力，保留固结砂岩的渗透率，从而稳定地层结构或形成具有一定强度和渗透率的人工井壁。
(2)、活性洗油固砂剂易扩散，可以渗透到疏松砂岩中去，有利于砂粒间的粘结，增加了粘结能力。
(3)、活性洗油固砂剂使用方便、操作性能优良、可加热固化也可室温固化，满足钻井作业在户外进行的环境要求。
(4)、活性洗油固砂剂在固化时没有副反应产生，因此不易使粘结层产生缺陷。
附图说明
图1为活性洗油固砂剂的生产工艺流程示意图；
图2为侧链接枝改性环氧树脂合成路线图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明进行详细描述。
该活性洗油固砂剂，其重量百分比组份如下：
上述活性洗油固沙剂的可行性分析：侧链接枝的改性环氧树脂洗油固砂剂中，其主链上带有大量的强极性的羟烷基和环氧基。这些功能基团可与沙粒表面的极性基团(Si-OH)发生亲和作用，通过物理吸附和化学键(≡Si—O—C)、氢键强烈的粘附在砂粒表面，树脂之间的羟基也作用进行交联或者脱水缩合，使树脂形成网状结构，最终实现砂粒之间的固结作用。同时将极性的强亲水性基团和长链活性基团引入到环氧树脂分子骨架中，使其具有亲水性，降低油砂之间的表面张力，从而可在水中充分分散并稳定存在并具有清洗砂粒表面原油的能力。
上述活性洗油固砂剂的生产工艺，如图1所示，步骤如下：
首先通过正丁醇：乙二醇单丁醚＝3:1混合溶液溶解环氧树脂；接着在过氧化苯甲酰引发下将甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸接枝到环氧树脂上；最后加入适量的二甲基乙醇胺和去离子水调节PH即可制得侧链接枝的改性环氧树脂洗油固砂剂。
具体实施步骤如下：
用正丁醇：乙二醇单丁醚＝2:1混合溶液溶解环氧树脂于250ml四口烧瓶中。加入单体用量的5％～10％的阻聚剂，打开搅拌，调节加热温度60～70℃。
用一定比例的正丁醇和乙二醇单丁醚混合甲基丙烯酸(MAA)，甲基丙烯酸十八酯(SMA)，将定量的过氧化苯甲酰(BPO)在一定温度下溶解于上述混合液中，后倒入恒压滴液漏斗中。在N2保护下，以一定速度滴加到四口烧瓶中，约2h内滴完，然后恒温反应4h。合成过程中采用低速搅拌，转速维持在230转/分，因为转速过大则对分子链施加的剪切力也就过大，这样将会破坏分子链，即使分子的内部结构遭到破坏。
反应4h后，停止反应，待温度下降至60℃左右，量取大约10ml二甲基乙醇胺调节烧瓶内溶液PH7～8，快速搅拌1h后加入适量的去离子水得到改性自乳化环氧树脂乳液。
合成路线如图2所示。
实施例1
按m(油)：m(砂)＝1：4准确称取油田净砂(m砂)和原油(m油)，充分混合后置于烘箱，在油藏温度下老化4d，中间经常搅拌以确保油砂各处含油量均匀。该油砂的含油率为m油/(m砂+m油)。
取一定量的改性环氧树脂乳液、固化剂和硅烷偶联剂KH550或KH570搅拌均匀后加入适量的含油石英砂(粒径0.4-0.8mm)，充分搅拌后装入一端用橡皮塞塞紧的2.5cm×30cm玻璃管中，摇匀压实，然后用清水或乳液润湿，在60℃-70℃恒温水浴中浸泡72h～96h，打碎玻璃管，取出固结体，用岩心切割机将固结体切成2.5cm长的岩心，供测试抗压强度使用。
将固结砂加工成Φ2.5cm×2.5cm的岩心，在Instron万能试验机上测试其抗压强度，压缩速率为2mm/min～4mm/min，实验的研究结果表明固砂剂：砂＝1：4，固化剂用量2％～5％，偶联剂用量3％～5％，固结温度约为65℃，固结时间72～96h时固结效果能够达到8MP以上。
实验例2
某油田采油一厂稠油区块原油粘度25～90pa.s(30℃)，含沥青质15％。油层含砂量高，出砂严重。目前，平均日产油井砂100多方，平均含油率20％～30％。蒸汽吞吐开采时间较长，注汽效果和采油量明显下降。该洗油固砂体系在该现场固砂防砂采油研究表明：该体系可有效地稳定地层,又能有较高的渗透率,解除油层堵塞,提高油井产能。在采油周期内进行洗油固砂剂固砂施工作业19井，可将采油周期延长283d，累计增产573t，出砂量大大降低，防砂有效期长，大部分油井仍然有效，达到了控砂的效果。
实施例3
某油田在1995年投入开发，属疏松砂岩复杂断块油藏因油层埋藏浅，交结疏松，出砂严重。出砂和堵塞是该油田开发过程中遇到的主要难题，该油田某油区块初期投产18口井，有10口因出砂、堵塞而无法正常生产。该固砂体系实施结果表明：措施井应用8井次，成功6井次，成功率75％，防砂有效期达到500天以上。固砂剂防砂的油井平均单井日液8.4，日油1.4，含水70％。其中曲104斜更2井，日液达到了20方，日采油量10t，累计增产467t。
实施例4
某油井，油层厚度21.4m/层，生产前滤砂管遇阻后未防砂完井，生产7d后严重出砂，第一次进行固砂剂固砂作业，用量40m3，单位用量1.869m3/m,作业后产量较之前明显提高，平均日产油6t，累计增油175t。持续周期357d后，进行第二次固砂施工，增加活性固砂剂用量50m3，单位用量2.336m3/m，措施后平均日产油10t，日产水4m3/m，累计增产油484.6t。基本恢复了该井措施前的产量，增油效果明显，且无出砂情况，达到了控砂的目的。

Claims (10)

1.一种活性洗油固砂剂，其特征在于，重量百分比组份如下：
2.根据权利要求1所述的活性洗油固砂剂，其特征在于，重量百分比组份如下：环氧树脂28％；甲基丙烯酸6％；甲基丙烯酸十八酯4％；乙二醇单丁醚18％；正丁醇18％；二甲基乙醇胺8％；过氧化苯甲酰6％；去离子水12％。
3.根据权利要求1所述的活性洗油固砂剂，其特征在于，重量百分比组份如下：环氧树脂28％；甲基丙烯酸4％；甲基丙烯酸十八酯6％；乙二醇单丁醚18％；正丁醇18％；二甲基乙醇胺8％；过氧化苯甲酰6％；；去离子水12％。
4.根据权利要求1所述的活性洗油固砂剂，其特征在于，重量百分比组份如下：环氧树脂28％；甲基丙烯酸6％；甲基丙烯酸十八酯4％；乙二醇单丁醚24％；正丁醇12％；二甲基乙醇胺8％；过氧化苯甲酰6％；；去离子水12％。
5.根据权利要求1所述的活性洗油固砂剂，其特征在于，重量百分比组份如下：环氧树脂30％；甲基丙烯酸4％；甲基丙烯酸十八酯6％；乙二醇单丁醚27％；正丁醇9％；二甲基乙醇胺8％；过氧化苯甲酰6％；；去离子水10％。
6.权利要求1所述的活性洗油固砂剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：首先通过一定比例的正丁醇和乙二醇单丁醚混合溶液预溶解环氧树脂；接着在过氧化苯甲酰引发下将甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸接枝到环氧树脂上；最后加入适量的二甲基乙醇胺和去离子水调节pH即可制得侧链接枝的改性环氧树脂洗油固砂剂。
7.权利要求6所述的活性洗油固砂剂的制备方法，其特征在于，在500C下调节pH。
8.权利要求1所述的活性洗油固砂剂的应用，活性洗油固砂剂用于出砂油井中。
9.权利要求8所述的活性洗油固砂剂的应用，其特征在于，应加入合适的固化剂和偶联剂。
10.权利要求8-9所述的活性洗油固砂剂的应用，其特征在于，优选地，活性洗油固砂剂用于出砂油井中，控制低压、低排量注入。
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