CN109652046A - 一种高温固砂剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高温固砂剂及其制备和应用。所述高温固砂剂由如下重量份成分为原料制备得到：氢氧化钙300份、α‑烯基磺酸钠0.6‑1.5份、聚丙烯酸钠0.6‑1.5份、以及正硅酸乙酯45‑60份，聚亚酰胺3‑5份、甲阶段酚醛树脂15‑20份。本发明的固砂剂能完全满足油田生产需要，具有良好的应用效果及应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采领域，具体的说，本发明涉及一种高温固砂剂及其制备和应用。
背景技术
稠油油田在辽河油田分布较广，占整个油田产量的三分之二，高效进行稠油开发是提高原油产量的重要途径，然而稠油本身具有密度高，粘度大，地层胶结疏松的特点，因此，在注高温高压蒸汽热采的情况下，加剧了砂粒间的胶结物的破坏，使地层固结强度降低，从而在生产过程中造成油井出砂。出砂危害极大砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产作业；出砂也会使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡，造成油井生产周期缩短，严重影响了油田高效稳产，为此需要对稠油疏松出砂地层进行防砂。
目前，国内外稠油井防砂大多采用金属绕丝筛管防砂。金属绕丝管防砂，由于受到缝隙宽度的限制，因而它对粗、中粒径砂防砂效果好，而对细粉砂防砂效果不佳，而高温固砂剂对于粗、中砂粒及细粉砂均有很好的防砂效果。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种高温固砂剂；本发明的固砂剂，解决了稠油热采耐高温的问题，施工简单，易操作。同时针对辽河油田稠油出砂区块，通过室内实验对本发明的固砂剂固砂效果进行评定，使用性能优异；
本发明的另一目的在于提供所述的高温固砂剂的制备方法；
本发明的再一目的在于提供一种地层固砂的方法。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种高温固砂剂，其中，所述高温固砂剂含有如下重量份成分：氢氧化钙300份、α-烯基磺酸钠0.6-1.5份、聚丙烯酸钠0.6-1.5份、正硅酸乙酯45-60份，聚亚酰胺3-5份、以及甲阶段酚醛树脂15-20份。
其中所述的氢氧化钙、ɑ-烯基磺酸钠、聚丙烯酸钠、正硅酸乙酯、聚亚酰胺和甲阶段酚醛树脂均为市售工业品。
譬如，聚亚酰胺可以使用型号为PA66聚亚酰胺；甲阶段酚醛树脂可以为生产厂家为抚顺龙凤化工厂生产的LF-II的甲阶段酚醛树脂。
任何市售符合相应质量标准的上述产品均可用于本发明并实现本发明目的。
本发明通过添加聚亚酰胺和甲阶段酚醛树脂可以进一步增加耐温性及韧性，提高固化强度，并提高渗透率。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述ɑ-烯基磺酸钠可以为十二烷基ɑ-烯基磺酸钠至十六烷基ɑ-烯基磺酸钠。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述聚丙烯酸钠可以为粘均分子量为3000-4000的聚丙烯酸钠。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高温固砂剂由如下重量份成分为原料混合制备得到：氢氧化钙300份、α-烯基磺酸钠0.6-1.5份、聚丙烯酸钠0.6-1.5份、正硅酸乙酯45-60份，聚亚酰胺3-5份、以及甲阶段酚醛树脂15-20份。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)将氢氧化钙和α-烯基磺酸钠混合均匀得到第一混合物；
(2)将聚丙烯酸钠和步骤(1)得到的混合物混合均匀得到第二混合物；
(3)将正硅酸乙酯与步骤(2)得到的第二混合物混合均匀，得到第三混合物。
(4)将聚亚酰胺与步骤(3)得到的第三混合物混合均与，得到第四混合物；
(5)将甲阶段酚醛树脂与步骤(4)的到的第四混合物混合均匀，得到所述高温固砂剂。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)将α-烯基磺酸钠在搅拌条件下分三次加入到氢氧化钙粉体中，每次加入间隔3-10min，搅拌均匀得到第一混合物；
(2)在搅拌条件下，将聚丙烯酸钠分三次加入到步骤(1)得到的第一混合物中，每次加入间隔3-10min，搅拌均匀得到第二混合物；
(3)在搅拌条件下，将正硅酸乙酯喷洒到步骤(2)得到的第二混合物中，搅拌均匀得到第三混合物；
(4)将聚亚酰胺与步骤(3)得到的第三混合物混合均与，得到第四混合物；
(5)将甲阶段酚醛树脂与步骤(4)的到的第四混合物混合均匀，得到所述高温固砂剂。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)将α-烯基磺酸钠在搅拌条件下分三次加入到氢氧化钙粉体中，每次加入间隔3-10min，加完继续搅拌10-20min，得到第一混合物；
(2)在搅拌条件下，将聚丙烯酸钠分三次加入到步骤(1)得到的第一混合物中，每次加入间隔3-10min，加完继续搅拌20-30min，得到第二混合物；
(3)在搅拌条件下，将正硅酸乙酯喷洒到步骤(2)得到的第二混合物中，加完继续搅拌30-60min，得到第三混合物；
(4)将聚亚酰胺与步骤(3)得到的第三混合物混合均与，得到第四混合物；
(5)将甲阶段酚醛树脂与步骤(4)的到的第四混合物混合均匀，得到所述高温固砂剂。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)将α-烯基磺酸钠在搅拌条件下分三次加入到氢氧化钙粉体中，搅拌速度为300-500rpm，每次加入间隔3-10min，加完继续搅拌10-20min，得到第一混合物；
(2)在转速300-500rpm搅拌条件下，将聚丙烯酸钠分三次加入到步骤(1)得到的第一混合物中，每次加入间隔3-10min，加完继续搅拌20-30min，得到第二混合物；
(3)在转速300-500rpm搅拌条件下，将正硅酸乙酯喷洒到步骤(2)得到的第二混合物中，加完继续搅拌30-60min，得到第三混合物；
(4)在转速300-500rpm搅拌条件下，将聚亚酰胺加入到步骤(3)得到的第三混合物中，搅拌均匀得到第四混合物；
(5)在转速300-500rpm搅拌条件下，将甲阶段酚醛树脂加入到步骤(4)得到的第四混合物中，搅拌均匀得到所述高温固砂剂。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述氢氧化钙粉体中粒度小于44μm所占比例大于80％。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)称取300公斤氢氧化钙粉体，倒入粉体搅拌机中，以300r/min进行搅拌，在搅拌状况下，将称取的0.6公斤～1.5公斤ɑ-稀基磺酸钠均匀投入到搅拌机中，共分3次加入，每次间隔5min，继续搅拌10min；
(2)称取的0.6公斤～1.5公斤聚丙烯酸钠，在搅拌情况下均匀加入到搅拌机中，共分3次加入，每次间隔5min，继续搅拌20min；
(3)在搅拌情况下，向搅拌机中的粉体喷洒45公斤～60公斤正硅酸乙酯，喷洒装置采用电动喷雾器即可，边搅拌边喷洒，喷洒完毕继续搅拌30分钟；
(4)在搅拌情况下，向搅拌机中缓慢加入3公斤-5公斤聚亚酰胺份，继续搅拌10min；
(5)在搅拌情况下，向搅拌机中缓慢加入15公斤-20公斤甲阶段酚醛树脂，继续搅拌10min；分装成袋即可。
再一方面，本发明还提供了应用本发明任意一项所述高温固砂剂进行地层固砂的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将所述高温固砂剂配制成质量浓度为6-10％的水悬浮液，将水悬浮液注入井筒；
(2)用蒸汽将井筒中的水悬浮液替入地层；
(3)替入结束后焖井，然后正常生产。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)是利用60-80℃的水将高温固砂剂配制成水悬浮液。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在将水悬浮液注入井筒前进行常规注气的步骤，井口温度大于等于240℃。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在常规注气前对防砂地层预清洗的步骤。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在对防砂地层预清洗前对出砂井进行检泵冲砂，并将油管下至油层上部的步骤。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法具体包括如下步骤：
(1)对出砂井进行检泵冲砂,将油管下至油层上部,关闭套管阀门。
(2)对防砂地层预清洗。
(3)常规注汽,井口温度240℃以上。
(4)注入固砂剂悬浮液段塞,用60℃～80℃热水在15m3罐车中配液,将粉状固砂剂按6％～10％浓度，加入盛有热清水的罐车中,边打循环边用泵车注入,注入压力要低于地层破裂压力。
(5)用蒸汽将井筒中的固砂剂替入地层。
(6)焖井一段时间后，正常生产。
综上所述，本发明提供了一种高温固砂剂及其制备和应用。本发明的固砂剂具有如下优点：
通过室内评价表明，本发明的固砂剂产品，对辽河油田高升采油厂、冷家油田开发公司、曙光采油厂等稠油出砂区块的砂粒进行了固化实验，平均结果为：固化温度>180℃，固化时间≥3h,固化强度>6Mpa，渗透率损失小于27％，水相渗透率大于0.6μm2，防砂效果很好，现场实施表明，延长检泵周期约210d左右，同时成本不超过4500元/吨。本发明的固砂剂能完全满足油田生产需要，具有良好的应用效果及应用前景。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
合成1吨高温固砂剂实施例：
制备工艺过程：
(1)称取866公斤氢氧化钙粉体，倒入粉体搅拌机中，以300r/min进行搅拌，在搅拌状况下，将称取的1.8公斤ɑ-稀基磺酸钠均匀投入到搅拌机中，共分3次加入，每次间隔5min，继续搅拌10min。
(2)称取的1.8公斤聚丙烯酸钠，在搅拌情况下均匀加入到搅拌机中，共分3次加入，每次间隔5min，继续搅拌20min。
(3)在搅拌情况下，向搅拌机中的粉体喷洒130.6公斤正硅酸乙酯，喷洒装置采用电动喷雾器即可，边搅拌边喷洒，喷洒完毕继续搅拌20分钟；
(4)步骤(3)完成后，在搅拌情况下，向搅拌机中缓慢加入9公斤聚亚酰胺PA66，继续搅拌10min；
(5)步骤(4)完成后，在搅拌情况下，向搅拌机中缓慢加入44公斤甲阶段酚醛树脂LF-II，继续搅拌10min；分装成袋即可。
分装成袋即可。
其中，氢氧化钙价格650元/吨，ɑ-稀基磺酸钠价格12000元/吨，聚丙烯酸钠价格12000元/吨，正硅酸乙酯价格13000元/吨，聚亚酰胺价格25000元/吨，甲阶段酚醛树脂价格15000元/吨。因此该固砂剂成本不超过4500元/吨，远远低于目前油田采购固砂剂的价格标准。
实施例1中的高温固砂剂防砂效果评价：
以辽河油田欢喜岭采油厂齐108-02-06井为实施对像，加药浓度为6％，该井出砂较为严重，防砂前检泵周期为12天，采取防砂措施后，检泵周期为222天。固化温度及固化时间数据见表1所示，辽河油田高温固砂剂采购价格为11000元/吨，远远高于本发明。可见本发明在满足现场采油需要的同时，大大降低了生产成本。
表1实施例1固化温度及固化时间数据表
实施例2
合成1吨高温固砂剂实施例：
制备工艺过程：
(1)称取853公斤氢氧化钙粉体，倒入粉体搅拌机中，以300r/min进行搅拌，在搅拌状况下，将称取的2.3公斤ɑ-稀基磺酸钠均匀投入到搅拌机中，共分3次加入，每次间隔5min，继续搅拌10min。
(2)称取的2.3公斤聚丙烯酸钠，在搅拌情况下均匀加入到搅拌机中，共分3次加入，每次间隔5min，继续搅拌20min。
(3)在搅拌情况下，向搅拌机中的粉体喷洒142.4公斤正硅酸乙酯，喷洒装置采用电动喷雾器即可，边搅拌边喷洒，喷洒完毕继续搅拌30分钟；
(4)步骤(3)完成后，在搅拌情况下，向搅拌机中缓慢加入11公斤聚亚酰胺PA66，继续搅拌10min；
(5)步骤(4)完成后，在搅拌情况下，向搅拌机中缓慢加入50公斤甲阶段酚醛树脂LF-II，继续搅拌10min；分装成袋即可。
其中，氢氧化钙价格650元/吨，ɑ-稀基磺酸钠价格12000元/吨，聚丙烯酸钠价格12000元/吨，正硅酸乙酯价格13000元/吨，聚亚酰胺价格25000元/吨，甲阶段酚醛树脂价格15000元/吨。因此该固砂剂成本不超过4500元/吨，远远低于目前油田采购固砂剂的价格标准。
实施例2中的采油用低成本环保降粘剂效果评价：
以辽河油田曙光采油厂曙1-22-363C2井为实施对像，加药浓度为6％，该井出砂较为严重，防砂前检泵周期为13天，采取防砂措施后，检泵周期为213天。固化温度及固化时间数据见表2所示，辽河油田高温固砂剂采购价格为11000元/吨，远远高于本发明。可见本发明在满足现场采油需要的同时，大大降低了生产成本。
表2实施例2固化温度及固化时间数据表
实施例3
合成1吨高温固砂剂实施例：
制备工艺过程：
(1)称取826公斤氢氧化钙粉体，倒入粉体搅拌机中，以300r/min进行搅拌，在搅拌状况下，将称取的4.1公斤ɑ-稀基磺酸钠均匀投入到搅拌机中，共分3次加入，每次间隔5min，继续搅拌10min。
(2)称取的4.1公斤聚丙烯酸钠，在搅拌情况下均匀加入到搅拌机中，共分3次加入，每次间隔5min，继续搅拌20min。
(3)在搅拌情况下，向搅拌机中的粉体喷洒165.2公斤正硅酸乙酯，喷洒装置采用电动喷雾器即可，边搅拌边喷洒，喷洒完毕继续搅拌20分钟；
(4)步骤(3)完成后，在搅拌情况下，向搅拌机中缓慢加入13公斤聚亚酰胺PA66，继续搅拌10min；
(5)步骤(4)完成后，在搅拌情况下，向搅拌机中缓慢加入55公斤甲阶段酚醛树脂LF-II，继续搅拌10min；分装成袋即可。
其中，氢氧化钙价格650元/吨，ɑ-稀基磺酸钠价格12000元/吨，聚丙烯酸钠价格12000元/吨，正硅酸乙酯价格13000元/吨，聚亚酰胺价格25000元/吨，甲阶段酚醛树脂价格15000元/吨。因此该固砂剂成本不超过4500元/吨，远远低于目前油田采购固砂剂的价格标准。
实施例3中的高温固砂剂防砂效果评价：
以辽河油田高升采油厂高3-6-179为实施对像，加药浓度为6％，该井出砂较为严重，防砂前检泵周期为11天，采取防砂措施后，检泵周期为218天。固化温度及固化时间数据见表3所示，辽河油田高温固砂剂采购价格为11000元/吨，高于本发明。可见本发明在满足现场采油需要的同时，大大降低了生产成本。
表3实施例3固化温度及固化时间数据表
备注1、固砂剂固化时间、温度评价实验遵照下述步骤进行：
(1)按比例称取洗油后地层砂20g和固砂剂1.5g，混合均匀，装入下端带有不锈钢丝网的玻璃管中，玻璃管直径2.5cm，长度5.0cm；
(2)注入少量水浸透玻璃管中的固砂剂和砂子，玻璃管上端封上丝网；
(3)然后将玻璃管置于含有少量水的高温罐中，加热升温、时间如表1所示。
备注2、固砂剂性能室内评价实验遵照下述步骤进行：
(1)按比例称取洗油后地层砂20g和固砂剂1.5g，混合均匀，装入下端带有不锈钢丝网的玻璃管中，玻璃管直径2.5cm，长度5.0cm；
(2)注入少量水浸透玻璃管中的固砂剂和砂子，玻璃管上端封上丝网；
(3)然后将玻璃管置于含有少量水的高温罐中，加热升温至200℃；
(4)恒温3h，冷却后取玻璃管并敲碎玻璃管,测固化后的砂柱的渗透率和抗压强度。
(5)将固化后的砂柱，置于300℃的高温罐中7天，查看固结是否有变化。
结果如下表4所示：
表4、固砂剂性能实验数据
Claims (13)
1.一种高温固砂剂，其中，所述高温固砂剂含有如下重量份成分：氢氧化钙300份、α-烯基磺酸钠0.6-1.5份、聚丙烯酸钠0.6-1.5份、正硅酸乙酯45-60份，聚亚酰胺3-5份、以及甲阶段酚醛树脂15-20份。
2.根据权利要求1所述的高温固砂剂，其中，所述高温固砂剂由如下重量份成分为原料混合制备得到：氢氧化钙300份、α-烯基磺酸钠0.6-1.5份、聚丙烯酸钠0.6-1.5份、正硅酸乙酯45-60份，聚亚酰胺3-5份、以及甲阶段酚醛树脂15-20份。
3.根据权利要求2所述的高温固砂剂，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)将氢氧化钙和α-烯基磺酸钠混合均匀得到第一混合物；
(2)将聚丙烯酸钠和步骤(1)得到的混合物混合均匀得到第二混合物；
(3)将正硅酸乙酯与步骤(2)得到的第二混合物混合均匀，得到第三混合物；
(4)将聚亚酰胺与步骤(3)得到的第三混合物混合均匀，得到第四混合物；
(5)将甲阶段酚醛树脂与步骤(4)的到的第四混合物混合均匀，得到所述高温固砂剂。
4.根据权利要求3所述的高温固砂剂，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)将α-烯基磺酸钠在搅拌条件下分三次加入到氢氧化钙粉体中，每次加入间隔3-10min，搅拌均匀得到第一混合物；
(2)在搅拌条件下，将聚丙烯酸钠分三次加入到步骤(1)得到的第一混合物中，每次加入间隔3-10min，搅拌均匀得到第二混合物；
(3)在搅拌条件下，将正硅酸乙酯喷洒到步骤(2)得到的第二混合物中，搅拌均匀得到第三混合物；
(4)在搅拌条件下，将聚亚酰胺加入到步骤(3)得到的第三混合物中，搅拌均匀得到第四混合物；
(5)在搅拌条件下，将甲阶段酚醛树脂加入到步骤(4)得到的第四混合物中，搅拌均匀得到所述高温固砂剂。
5.根据权利要求4所述的高温固砂剂，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)将α-烯基磺酸钠在搅拌条件下分三次加入到氢氧化钙粉体中，每次加入间隔3-10min，加完继续搅拌10-20min，得到第一混合物；
(2)在搅拌条件下，将聚丙烯酸钠分三次加入到步骤(1)得到的第一混合物中，每次加入间隔3-10min，加完继续搅拌20-30min，得到第二混合物；
(3)在搅拌条件下，将正硅酸乙酯喷洒到步骤(2)得到的第二混合物中，加完继续搅拌30-60min，得到第三混合物；
(4)在搅拌条件下，将聚亚酰胺加入到步骤(3)得到的第三混合物中，搅拌均匀得到第四混合物；
(5)在搅拌条件下，将甲阶段酚醛树脂加入到步骤(4)得到的第四混合物中，搅拌均匀得到所述高温固砂剂。
6.根据权利要求5所述的高温固砂剂，其中，所述高温固砂剂由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)将α-烯基磺酸钠在搅拌条件下分三次加入到氢氧化钙粉体中，搅拌速度为300-500rpm，每次加入间隔3-10min，加完继续搅拌10-20min，得到第一混合物；
(2)在转速300-500rpm搅拌条件下，将聚丙烯酸钠分三次加入到步骤(1)得到的第一混合物中，每次加入间隔3-10min，加完继续搅拌20-30min，得到第二混合物；
(3)在转速300-500rpm搅拌条件下，将正硅酸乙酯喷洒到步骤(2)得到的第二混合物中，加完继续搅拌30-60min，得到第三混合物；
(4)在转速300-500rpm搅拌条件下，将聚亚酰胺加入到步骤(3)得到的第三混合物中，搅拌均匀得到第四混合物；
(5)在转速300-500rpm搅拌条件下，将甲阶段酚醛树脂加入到步骤(4)得到的第四混合物中，搅拌均匀得到所述高温固砂剂。
7.根据权利要求4～6任意一项所述的高温固砂剂，其中，所述氢氧化钙粉体中粒度小于44μm所占比例大于80％。
8.权利要求1～7任意一项所述的高温固砂剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
(1)将氢氧化钙和α-烯基磺酸钠混合均匀得到第一混合物；
(2)将聚丙烯酸钠和步骤(1)得到的混合物混合均匀得到第二混合物；
(3)将正硅酸乙酯与步骤(2)得到的第二混合物混合均匀，得到第三混合物；
(4)在搅拌条件下，将聚亚酰胺加入到步骤(3)得到的第三混合物中，搅拌均匀得到第四混合物；
(5)在搅拌条件下，将甲阶段酚醛树脂加入到步骤(4)得到的第四混合物中，搅拌均匀得到所述高温固砂剂。
9.应用权利要求1～7任意一项所述高温固砂剂进行地层固砂的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将所述高温固砂剂配制成质量浓度为6-10％的水悬浮液，将水悬浮液注入井筒；
(2)用蒸汽将井筒中的水悬浮液替入地层；
(3)替入结束后焖井，然后正常生产。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤(1)是利用60-80℃的水将高温固砂剂配制成水悬浮液。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述方法还包括在将水悬浮液注入井筒前进行常规注气的步骤，井口温度大于等于240℃。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括在常规注气前对防砂地层预清洗的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法还包括在对防砂地层预清洗前对出砂井进行检泵冲砂，并将油管下至油层上部的步骤。
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