CN112210363A - 具有示踪及固砂功能的支撑剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有示踪及固砂功能的支撑剂，包括陶粒、示踪材料、固砂材料及水；其重量百分比组成是:陶粒为85至95％，示踪材料为0.1至0.5％，固砂材料为0.1至1％，余量为水；制备方法为：按重量百分比称取示踪材料、固砂材料、陶粒和水；先将称取的示踪材料、固砂材料和水混合，在常温下搅拌5至20分钟；然后向示踪材料、固砂材料和水的混合物中倒入称取的陶粒，继续在常温下搅拌混匀；再将示踪材料、固砂材料、陶粒和水混合物置于干燥器中平铺风干，即得到冻胶状的成品；其可提高支撑剂在地层中的固结程度，降低压裂引起的地层出砂状况；支撑剂中嵌入具有示踪材料，可提高压裂过程中裂缝监测能力。

Description

具有示踪及固砂功能的支撑剂

技术领域

本发明涉及石油和天然气开采技术领域，涉及一种适用于油水井压裂的具有示踪及固砂功能的支撑剂。

背景技术

海洋石油资源丰富，但经过长期的注水开发，目前急需针对主力层解堵及小层改造进行压裂挖潜。海上油田主要以高孔高渗的疏松砂岩储层为主，成岩作用差，泥质含量高，压裂过程中必须考虑储层破坏引起的出砂问题；同时，压裂后如何精准认识井间连通规律、分析压裂效果以及产能也是提高疏松砂岩压裂改造的关键。

目前常规砂岩压裂特别是疏松砂岩压裂固砂以常规覆膜支撑剂为主，这种支撑剂以石英砂、陶粒为骨架，包覆酚醛树脂、环氧树脂等材料形成一个具有三维网状结构的整体。但是，其由于固化温度高、时间长，在复杂地层条件下会造成体系稳定性降低。而针对油水井压裂效果监测的方法多在压裂液中加入示踪剂，但随着压裂液的返排会造成地层示踪剂浓度降低，判别技术难度大，不具有长效性。

近年来，随着海上油田的开发，压裂过程中出现措施工艺与措施效果不对应的情况。因此，采用更为准确的动态监测方法，有效的对分段压裂每一级产量进行分析，评价分段压裂施工的效果，为进一步优化油田增产改造具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有示踪及固砂功能的支撑剂,以解决优化油田增产改造的技术问题。

为实现上述目的，本发明的具有示踪及固砂功能的支撑剂的具体技术方案如下：

一种具有示踪及固砂功能的支撑剂，其包括陶粒、示踪材料、固砂材料及水；其重量百分比组成是:陶粒为85至95％，示踪材料为0.1至0.5％，固砂材料为0.1至1％，余量为水。

前述的具有示踪及固砂功能的支撑剂，其中，所述陶粒为铝矾土，规格为20至40目；所述示踪材料为福苯甲酸类物质，该福苯甲酸类物质为1,3-二甲基氟苯甲酸；所述固砂材料为酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合物，酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合重量份数比为1:1；该偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；所述水为自来水或者蒸馏水。

本发明具有示踪及固砂功能的支撑剂的制备方法，其按照重量百分比称取示踪材料、固砂材料、陶粒和水；先将称取的示踪材料、固砂材料和水进行混合，在常温条件下搅拌5至20分钟；然后向示踪材料、固砂材料和水的混合物中倒入称取的陶粒，继续在常温条件下搅拌混匀；再将示踪材料、固砂材料、陶粒和水的混合物置于干燥器中平铺风干，即得到冻胶状的成品。

前述的具有示踪及固砂功能的支撑剂的制备方法，其中，所述陶粒、示踪材料、固砂材料及水的重量百分比组成是:陶粒为85至95％，示踪材料为0.1至0.5％，固砂材料为0.1至1％，余量为水。

前述的具有示踪及固砂功能的支撑剂的制备方法，其中，所述陶粒为铝矾土，规格为20至40目；所述示踪材料为福苯甲酸类物质，该福苯甲酸类物质为1,3-二甲基氟苯甲酸；所述固砂材料为酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合物，酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合重量份数比为1:1；该偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；所述水为自来水或者蒸馏水。

本发明的具有示踪及固砂功能的支撑剂具有以下优点：1、该支撑剂表层同时附着了固砂材料与示踪材料，在原有施工程序的基础上使用该新型支撑剂即可取得更全面的功效；2、该支撑剂中含有固砂材料与示踪材料，增强了支撑剂的固砂功能，可以减少后续固砂的程序，节约作业工期和成本；3、该支撑剂中引入示踪材料，产出液通过不同支撑剂后会携带不同的示踪剂，通过检测分析可以定性和定量判断每一个压裂层段的产液水平，为后续调整产液剖面提供数据支持。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面对本发明一种具有示踪及固砂功能的支撑剂做进一步详细的描述。

本发明具有示踪及固砂功能的支撑剂，其包括陶粒、示踪材料、固砂材料及水；其重量百分比组成是:陶粒为85至95％，示踪材料为0.1至0.5％，固砂材料为0.1至1％，余量为水。

本发明具有示踪及固砂功能的支撑剂，其中，所述陶粒为铝矾土，规格为20至40目；所述示踪材料为福苯甲酸类物质，该福苯甲酸类物质为1,3-二甲基氟苯甲酸；所述固砂材料为酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合物，酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合重量份数比为1:1；该偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；所述水为自来水或者蒸馏水。

本发明具有示踪及固砂功能的支撑剂的制备方法，其按照重量百分比称取示踪材料、固砂材料、陶粒和水；先将称取的示踪材料、固砂材料和水进行混合，在常温条件下搅拌5至20分钟；然后向示踪材料、固砂材料和水的混合物中倒入称取的陶粒，继续在常温条件下搅拌混匀；再将示踪材料、固砂材料、陶粒和水的混合物置于干燥器中平铺风干，即得到冻胶状的成品。

本发明具有示踪及固砂功能的支撑剂的制备方法，其中，所述陶粒、示踪材料、固砂材料及水的重量百分比组成是:陶粒为85至95％，示踪材料为0.1至0.5％，固砂材料为0.1至1％，余量为水。所述陶粒为铝矾土，规格为20至40目；所述示踪材料为福苯甲酸类物质，该福苯甲酸类物质为1,3-二甲基氟苯甲酸；所述固砂材料为酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合物，酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合重量份数比为1:1；该偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；所述水为自来水或者蒸馏水。

实施例一：

先制备固砂材料，称取0.5克酚醛树脂预缩聚体、0.5克乙烯基三甲氧基硅烷，再常温下搅拌混合均匀，作为固砂材料；

然后按照重量百分比称取1,3-二甲基氟苯甲酸85克，固砂材料1克、40目铝矾土0.5克，自来水13.5克；先将称取的1,3-二甲基氟苯甲酸、固砂材料和自来水进行混合，在常温条件下搅拌10分钟；然后向1,3-二甲基氟苯甲酸、固砂材料和自来水的混合物中倒入称取的铝矾土，继续在常温条件下搅拌混匀；再将1,3-二甲基氟苯甲酸、固砂材料、铝矾土和自来水的混合物置于干燥器中平铺风干，即得到冻胶状的成品。

实施例二：

对实施例一制备的具有示踪及固砂功能的支撑剂性能进行测试。

1、支撑剂的球度、圆度，测试结果如表1所示。

球度是对近似球状程度的量度。圆度是对支撑剂颗粒角锐利程度的量度。每个粒径规格选取支撑剂样品5至15g平铺，使用低倍放大镜(10至40倍)观察样品，随机选取至少20粒样品记录球度、圆度并取平均值。

表1支撑剂球度、圆度测试结果

粒径规格/μm	球度	圆度
			600-800	0.91	0.86
400-600	0.87	0.86
			200-400	0.89	0.84

支撑剂在地层中起支撑裂缝，形成高导流通道的作用。从分析结果来看，本发明支撑剂的圆度球度均大于0.8，具有良好的圆度球度性能，叠加后能够支撑地层流体的流动。

2、酸溶解度，测试结果如表2所示。

酸溶解度旨在确定支撑剂预算时的适宜性。首先配置12:3的HCl:HF(即质量为12％的HCl和质量为3％的HF)溶液100mL，称取5g支撑剂样品(精确到0.001g)放入酸液中，在66℃水浴中静置30min后过滤，通过支撑剂损失体积计算酸溶解度。

表2不同粒径规格样品酸溶解度

粒径规格/μm	酸溶解度/％
		600-800	2
400-600	2
		200-400	3

由实验数据可知，不同粒径的样品在酸溶液中静置后，酸溶解度均小于5％，能够满足支撑剂在压裂液的稳定。

3、浊度，测试结果如表3所示。

取30g支撑剂样品于100mL蒸馏水水中静置30min，再水平往复摇动60次后静置5min。使用医用针管抽出制备好的样本液体，使用散光式光电浊度仪对样本进行测试，浊度仪量程0FTU～200FTU，准确的±5％。

表3不同粒径样品的浊度测试结果

由实验数据可知，不同粒径规格的支撑剂经过测试浊度均小于80FTU，悬浮颗粒较少，满足现场使用的要求。

4、破碎率，测试结果如表4所示。

每个粒径规格取三份相同的支撑剂样品，每份5g。将样品平铺在破碎室中，再将破碎室放入液压机中，分别加压至30MPa、60MPa、90MPa，加压2min后取出筛析计算破碎率。

表4不同粒径样品的破碎率测试结果

本发明支撑剂在30MPa应力下保持稳定，在90MPa应力下破碎率小于5％，能够在压裂过程中高压下保持稳定。

5、支撑剂覆膜能力，测试结果如表5所示。

用分析天平称取6至8g覆膜支撑剂样品放于坩埚中，再将坩埚加盖后放置于927℃的马弗炉中灼烧2h。将加盖的坩埚和样品转入干燥器中冷却至室温，使用分析天平称取剩余支撑剂质量。

表5不同粒径样品的灼烧测试结果

一定质量支撑剂在树脂膜覆膜形成后进行灼烧，可以测量支撑剂与树脂膜之间的结合能力，进而评价覆膜支撑剂的固砂能力。本本发明支撑剂在灼烧后测量结果显示覆膜质量比均大于4％，能够满足地层条件下的固砂能力。

将本发明具有示踪及固砂功能的支撑剂应用在油井压裂过程中，用于支撑裂缝。在每一段压裂中，应用不同剂量示踪材料的支撑剂。支撑剂中的示踪材料可以实现固结，起到固砂作用，同时不同剂量示踪材料的支撑剂随着产出液的冲刷作用，示踪材料浓度与产出液中含水量成正比，通过产出液井口化验，可以定性和定量判断每一个压裂段的含水情况，为后续油藏分析和作业提供基础。

本发明实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。

本发明的具有示踪及固砂功能的支撑剂的性能原理是：该支撑剂的固砂作用是通过配方中的固砂材料实现，其主要成分为酚醛树脂预缩聚体，该材料可以在一定温度下发生聚结反应，使得陶粒之间有效粘接，形成有一定固结强度的聚集体，从而可以有效防止地层出砂。另外材料中具有不同剂量的示踪材料，通过在不同层段压裂时挤注不同剂量示踪材料的支撑剂，可以定性和定量判断每一个层段的产液水平，包括产油、含水率等关键数据，从而反馈每个层段压裂后的效果；由于示踪材料是固结在固砂材料中，不会一次性释放完全，具有缓慢释放的性质，可以满足长期的产液监测要求。通过固砂材料、示踪材料与陶粒复合制成的支撑剂，能够实现固砂与产液监测两方面的功能，使用效果理想。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种具有示踪及固砂功能的支撑剂，其特征在于，包括陶粒、示踪材料、固砂材料及水；其重量百分比组成是:陶粒为85至95％，示踪材料为0.1至0.5％，固砂材料为0.1至1％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的具有示踪及固砂功能的支撑剂，其特征在于，所述陶粒为铝矾土，规格为20至40目；

所述示踪材料为福苯甲酸类物质，该福苯甲酸类物质为1,3-二甲基氟苯甲酸；

所述固砂材料为酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合物，酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合重量份数比为1:1；该偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；

所述水为自来水或者蒸馏水。

3.一种如权利要求1所述的具有示踪及固砂功能的支撑剂的制备方法，其特征在于，

按照重量百分比称取示踪材料、固砂材料、陶粒和水；先将称取的示踪材料、固砂材料和水进行混合，在常温条件下搅拌5至20分钟；然后向示踪材料、固砂材料和水的混合物中倒入称取的陶粒，继续在常温条件下搅拌混匀；再将示踪材料、固砂材料、陶粒和水的混合物置于干燥器中平铺风干，即得到冻胶状的成品。

4.根据权利要求3所述的具有示踪及固砂功能的支撑剂的制备方法，其特征在于，所述陶粒、示踪材料、固砂材料及水的重量百分比组成是:陶粒为85至95％，示踪材料为0.1至0.5％，固砂材料为0.1至1％，余量为水。

5.根据权利要求3所述的具有示踪及固砂功能的支撑剂的制备方法，其特征在于，所述陶粒为铝矾土，规格为20至40目；

所述示踪材料为福苯甲酸类物质，该福苯甲酸类物质为1,3-二甲基氟苯甲酸；

所述固砂材料为酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合物，酚醛树脂预缩聚体与偶联剂的混合重量份数比为1:1；该偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；

所述水为自来水或者蒸馏水。