CN113322058A

CN113322058A - 一种应用于海域环境的相变支撑剂及其制备方法

Info

Publication number: CN113322058A
Application number: CN202110732554.0A
Authority: CN
Inventors: 曲占庆; 甘伦; 刘晓强; 郭天魁; 樊家铖; 侯健; 徐鸿志; 贺甲元
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2021-08-31
Anticipated expiration: 2041-06-30
Also published as: CN113322058B

Abstract

本发明实施例涉及一种应用于海域环境的相变支撑剂及其制备方法，所述相变支撑剂包括：环氧树脂作为固化体系，选用酚醛胺环氧树脂固化剂作为环氧树脂固化剂，2‑甲基咪唑作为固化促进剂，选用纳米SiO₂作为乳化剂，选用胍胶水溶液作为乳液溶剂。

Description

一种应用于海域环境的相变支撑剂及其制备方法

技术领域

本发明实施例涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种应用于海域环境的相变支撑剂及其制备方法。

背景技术

天然气水合物具有分布范围广、规模大、能量密度高等特点，据科学估测水合物储量是已探知石油、天然气储量的2倍，是未来最具有开发潜力的清洁能源，常规的降压法开发水合物藏产能低，无法实现产业化开发，水合物藏储层改造是实现商业开采的必要手段。现阶段海域水合物藏泥质含量高，渗透率低，传统支撑剂嵌入程度大，且难以向储层深处运移，无法实现对水合物储层改造后的有效支撑和充填，因此如何提高支撑剂在储层改造处的有效输送、减少在储层中的嵌入，形成储层改造后的有效支撑和充填，是目前水合物储层改造开发急需解决的问题。

环氧树脂作为一种廉价、来源广泛的材料，它具有固化后强度高、密度小、粒径均匀等特点，是油田相变支撑剂的理想材料，但由于环氧树脂密度较大，使用常规的乳化剂难以在水中形成可长时间稳定的水包油乳液，且矿化度对常规乳化剂的性能有较大影响。所以，本文提出了一种应用于海域环境的相变支撑剂的研制。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种应用于海域环境的相变支撑剂及其制备方法，旨在解决现有技术中。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种应用于海域环境的相变支撑剂，所述相变支撑剂包括：

环氧树脂作为固化体系，选用酚醛胺环氧树脂固化剂作为环氧树脂固化剂，2-甲基咪唑作为固化促进剂，选用纳米SiO₂作为乳化剂，选用胍胶水溶液作为乳液溶剂。

为了实现上述目的，本发明还提供一种上述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，包括如下步骤：

取环氧树脂并向其中加入弹性橡胶体颗粒搅拌均匀后，加入非活性稀释剂搅拌稀释，得到稀释后的环氧树脂；

向稀释后的环氧树脂中加入环氧树脂固化剂酚醛胺环氧树脂和固化促进剂2-甲基咪唑，得到环氧树脂及固化剂体系；

向水中加入胍胶搅拌至预设黏度后，加入乳化剂纳米SiO₂搅拌均匀，得到乳化剂水溶液；

向所述环氧树脂及固化剂体系中加入乳化剂水溶液搅拌，得到应用于海域环境的相变支撑剂。

优选地，所述取环氧树脂并向其中加入弹性橡胶体颗粒搅拌均匀后，加入非活性稀释剂搅拌稀释，得到稀释后的环氧树脂的步骤，包括：

取环氧树脂并向其中加入5％的弹性橡胶体颗粒搅拌均匀后，加入非活性稀释剂搅拌稀释，得到稀释后的环氧树脂，其中，环氧树脂和非活性稀释剂的质量比为8:1。

优选地，所述环氧树脂为E51型，所述非活性稀释剂为无水乙醇。

优选地，所述向所述稀释后的环氧树脂中加入环氧树脂固化剂酚醛胺环氧树脂和固化促进剂2-甲基咪唑，得到环氧树脂及固化剂体系的步骤，包括：

向稀释后的环氧树脂中加入T31环氧树脂固化剂酚醛胺环氧树脂和固化促进剂2-甲基咪唑，其中，环氧树脂与T31环氧树脂固化剂的质量比为4:1，固化促进剂2-甲基咪唑的质量环氧树脂的质量的10％。

优选地，所述向水中加入胍胶搅拌至预设黏度后，加入乳化剂纳米SiO₂搅拌均匀，得到乳化剂水溶液的步骤，包括：

向水中加入胍胶搅拌至50mPa.s后，加入乳化剂纳米SiO₂搅拌均匀，得到乳化剂水溶液。

优选地，所述向所述环氧树脂及固化剂体系中加入乳化剂水溶液搅拌，得到所述应用于海域环境的相变支撑剂的步骤，包括：

向所述环氧树脂及固化剂体系中加入乳化剂水溶液搅拌直至油水比达到1:7，得到所述应用于海域环境的相变支撑剂。

优选地，所述乳化剂水溶液中SiO2浓度为0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％时，所述相变支撑剂的粒径分别为4.5mm、2.0mm、1.7mm、1.2mm、1.0mm、0.8mm。

本发明采用环氧树脂作为相变材料，并对其进行增韧改性使其克服脆性较强以及颗粒缺口敏感等缺陷，使用成本更低且制备工艺更为简便，适合油田现场应用；固化剂选用酚醛胺环氧树脂固化剂，并使用2-甲基咪唑作为固化促进剂，使环氧树脂在较低的温度环境下即可快速固化，对裂缝进行有效支撑；相变支撑剂体系选用纳米SiO₂作为乳化剂，从而降低矿化度对乳液稳定性的影响，且所形成的乳液具有更好的稳定性能更好的对海域环境进行有效支撑，纳米颗粒可于乳液表面形成保护层，降低大量液滴接触时聚并现象的发生；相变支撑剂体系选用胍胶水溶液作为携带液，增加溶剂黏度从而提高所得乳液的悬浮能力以增加其稳定性。

进一步地，本发明具有制备方便、成本低廉、性能稳定、适用于不同温度和矿化度环境且相变速度快的树脂相变支撑剂，能够有效提高支撑剂在储层中的波及范围，对储层改造后所形成的远端裂缝及微小裂缝进行有效支撑，从而提高采收率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为不同SiO₂乳化剂浓度与相变支撑剂的粒径的关系；

图2为本发明应用于海域环境的相变支撑剂的一运移实验结果；

图3为本发明应用于海域环境的相变支撑剂的又一运移实验结果；

图4为本发明应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法一实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种应用于海域环境的相变支撑剂，所述相变支撑剂包括：环氧树脂作为固化体系，选用酚醛胺环氧树脂固化剂作为环氧树脂固化剂，2-甲基咪唑作为固化促进剂，选用纳米SiO₂作为乳化剂，选用胍胶水溶液作为乳液溶剂。

本发明还提供一种上述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，请参阅图4，该应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法包括如下步骤：

步骤S100，取环氧树脂并向其中加入弹性橡胶体颗粒搅拌均匀后，加入非活性稀释剂搅拌稀释，得到稀释后的环氧树脂；

具体实现时，所述步骤S100包括：

步骤S110，取环氧树脂并向其中加入5％的弹性橡胶体颗粒搅拌均匀后，加入非活性稀释剂搅拌稀释，得到稀释后的环氧树脂，其中，环氧树脂和非活性稀释剂的质量比为8:1。

更具体地，取E51型环氧树脂并向其中加入5％的弹性橡胶体颗粒搅拌均匀后，加入非活性稀释剂无水乙醇搅拌稀释，得到稀释后的环氧树脂，其中，环氧树脂和非活性稀释剂的质量比为8:1

步骤S200，向稀释后的环氧树脂中加入环氧树脂固化剂酚醛胺环氧树脂和固化促进剂2-甲基咪唑，得到环氧树脂及固化剂体系；

具体实现时，所述步骤S200包括：

步骤S210，向稀释后的环氧树脂中加入T31环氧树脂固化剂酚醛胺环氧树脂和固化促进剂2-甲基咪唑，其中，环氧树脂与T31环氧树脂固化剂的质量比为4:1，固化促进剂2-甲基咪唑的质量环氧树脂的质量的10％。

步骤S300，向水中加入胍胶搅拌至预设黏度后，加入乳化剂纳米SiO₂搅拌均匀，得到乳化剂水溶液；

具体实现时，所述步骤S300包括：向水中缓慢加入胍胶并进行搅拌直至达到预设黏度，随后加入纳米SiO₂粉末并搅拌均匀。

优选地，向水中加入胍胶搅拌至50mPa.s后，加入乳化剂纳米SiO₂搅拌均匀，得到乳化剂水溶液。

步骤S400，向所述环氧树脂及固化剂体系中加入乳化剂水溶液搅拌，得到应用于海域环境的相变支撑剂。

具体地，所述步骤S400，包括：

步骤S410，向所述环氧树脂及固化剂体系中加入乳化剂水溶液搅拌直至油水比达到1:7，得到所述应用于海域环境的相变支撑剂。

其中，所述乳化剂水溶液中SiO2浓度为0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％时，所述相变支撑剂的粒径分别为4.5mm、2.0mm、1.7mm、1.2mm、1.0mm、0.8mm。

不同SiO₂乳化剂浓度与所得相变支撑剂粒径的关系验证

在所述环氧树脂与稀释剂无水乙醇的质量比为8:1，环氧树脂与T31环氧树脂固化剂的质量比为4:1，固化促进剂的用量为环氧树脂质量的10％，胍胶水溶液的黏度为50mPa.s时，乳化剂纳米SiO₂的用量与得到的相变支撑剂的粒径的关系，如表1所示。

表1不同SiO₂乳化剂浓度与所得相变支撑剂粒径的关系

序号	SiO<sub>2</sub>乳化剂浓度(％)	所得相变支撑剂粒径(mm)
			1	0.02	4.5
2	0.04	2.0
			3	0.06	1.7
4	0.08	1.2
			5	0.1	1.0
6	0.12	0.8

本发明提供的相变支撑剂，在纳米SiO2乳化剂浓度的增加，所得树脂支撑剂的粒径减小，当乳化剂浓度分别为0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％时，所得支撑剂的粒径分别为4.5mm、2.0mm、1.7mm、1.2mm、1.0mm、0.8mm，所得不同粒径支撑剂可满足海域环境下储层改造的应用需要。

该相变支撑剂固化评价

对该应用于海域环境的相变支撑剂体系进行不同温度下的固化时间以及不同粒径的固化支撑剂的抗压强度进行评价，明确其性能以确定其使用界限。

(1)不同温度环境下固化时间评价

将该应用于海域环境的相变支撑剂在不同温度下进行固化，通过固化时间得到不同温度下的固化速率，如表2以及图1。

表2该相变支撑剂不同温度下固化时间的评价

序号	温度(℃)	硬化时间(min)	完全固化时间(min)
				7	0	48	63
8	5	37	49
				9	10	28	41
10	15	16	28
				11	20	10	18

由表2评价结果可看出，在使用酚醛胺环氧树脂固化剂作为环氧树脂固化剂，2-甲基咪唑为固化促进剂时，当温度环境为0℃室温环境，环氧树脂相变支撑剂在48min后出现硬化，完全固化则需要63min，当温度升至5℃时，完全固化需要49min，在这两温度环境下固化时间均过长；当温度升至15℃以上时，完全固化时间缩短至30min以内，可达到储层改造后储层缓慢闭合的时间需要，满足现场应用需要，因此所得到的环氧树脂相变支撑剂体系适用于常温或低温的储层环境，可对储层改造后形成的裂缝进行有效支撑。

(2)该相变支撑剂固化强度的评价

将该相变支撑剂在不同乳化剂条件下得到的不同粒径的固体支撑剂进行强度评价，通过评价其破碎压力得到其抗压强度，评价结果如表3所示。

表3该相变支撑剂的粒径与破碎压力之间的关系

由表3可以看出，由于环氧树脂中加入了橡胶弹性体颗粒，环氧树脂的脆性和缺口敏感程度降低，韧性明显增强，因此固化后环氧树脂颗粒具有良好的抗压强度，粒径为4.5mm的相变支撑剂颗粒的破碎压力为23MPa，随着粒径的降低，颗粒的破碎压力明显升高，当相变支撑剂粒径为0.8mm时，破碎压力接近60MPa，可满足海域环境下的生产需要。

不同黏度胍胶溶液对该相变支撑剂的运移能力的关系评价

通过制作了小型可视化的支撑剂运移沉降装置，在确定缝内流速为0.5m/s、砂比为5％、相变支撑剂粒径选用2mm，分别评价预设黏度(即胍胶黏度)为5mPa·s、10mPa·s、20mPa·s、40mPa·s、50mPa·s的胍胶水溶液的沉降运移能力，并根据所形成的沉积颗粒高度评价相变支撑剂的运移能力，评价结果分别如表4、图2及图3所示。

表4不同预设黏度与相变支撑剂的运移能力关系

由表4可以看出，由于所得相变支撑剂密度相较于常规支撑剂明显降低，且相较于固体颗粒，液体支撑剂具有更好的形变能力从而防止裂缝的堵塞，因此环氧树脂液体相变支撑剂的运移能力明显提高，通过图2和图3中小型可视化裂缝运移沉降装置得到当缝内流速为0.5m/s、砂比为5％、支撑剂粒径为2mm的条件下，当胍胶溶液密度为5mPa·s时所产生的沉积颗粒高度为8mm，当胍胶黏度升高至50mPa·s时，未产生的颗粒沉积，具有良好的运移能力，可有效运移至远端裂缝以及细小分支缝，对储层改造后裂缝进行有效支撑。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种应用于海域环境的相变支撑剂，其特征在于，所述相变支撑剂包括：

2.一种如权利要求1所述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，其特征在于，所述取环氧树脂并向其中加入弹性橡胶体颗粒搅拌均匀后，加入非活性稀释剂搅拌稀释，得到稀释后的环氧树脂的步骤，包括：

4.如权利要求3所述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为E51型，所述非活性稀释剂为无水乙醇。

5.如权利要求2所述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，其特征在于，所述向所述稀释后的环氧树脂中加入环氧树脂固化剂酚醛胺环氧树脂和固化促进剂2-甲基咪唑，得到环氧树脂及固化剂体系的步骤，包括：

6.如权利要求2所述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，其特征在于，所述向水中加入胍胶搅拌至预设黏度后，加入乳化剂纳米SiO₂搅拌均匀，得到乳化剂水溶液的步骤，包括：

7.如权利要求2所述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，其特征在于，所述向所述环氧树脂及固化剂体系中加入乳化剂水溶液搅拌，得到所述应用于海域环境的相变支撑剂的步骤，包括：

8.如权利要求2所述的应用于海域环境的相变支撑剂的制备方法，其特征在于，所述乳化剂水溶液中SiO2浓度为0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％时，所述相变支撑剂的粒径分别为4.5mm、2.0mm、1.7mm、1.2mm、1.0mm、0.8mm。