CN115368883B - 一种树脂石英砂复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于原油开采防砂领域，涉及一种树脂石英砂复合材料及其制备方法，复合材料包括粒径为0.62‑1.3mm的A型粒和颗粒径为0.61‑1.2mm的B型颗粒，A型颗粒包括通过喷涂包裹在石英砂表面的环氧树脂E44层，以及通过喷涂均匀包裹在环氧树脂E44层外表面的聚乙烯醇；B型颗粒包括通过喷涂包裹在石英砂表面的固化剂层，以及通过喷涂均匀包裹在固化剂层外表面的聚乙烯醇，固化剂层与石英砂表面层之间还形成有硅烷偶联剂层，固化剂为脂肪族胺类固化剂2432；A型颗粒和B型颗粒的石英砂表面均预先吸附有硅烷偶联剂。复合材料颗粒之间不粘连，可低温固化，抗压强度高。
Description
技术领域
本发明属于原油开采防砂领域，具体涉及一种树脂石英砂复合材料及其制备方法。
背景技术
石油开采中，井下有泥沙，会随原油进入油路，侵蚀地面设备。为了将泥沙有效拦截在井下，开发了可固化树脂包覆石英砂等具备一定强度的颗粒，并将其注入地层，在地层下树脂固化粘连形成过滤层，进而拦截泥沙。中国专利文献(申请号为201310528545.5)公开一种双层包胶防砂颗粒及其制备方法，包括A型颗粒和B型颗粒，A型颗粒是在石英砂/陶粒基体外依次包覆有树脂涂覆膜、外隔离剂；B型颗粒是在石英砂/陶粒基体外依次包覆有环氧树脂固化剂涂覆膜、外隔离剂；石英砂/陶粒的粒径为0.4～0.8mm，或者为0.6～1.1mm。其存在如下技术缺陷：外隔离剂选用石蜡，小颗粒之间有粘连，流动性欠佳，水下不溶，固化后树脂中容易有残留成分，影响使用强度；2、所需固化温度较高，24小时养护强度偏低。
发明内容
为了克服上述现有技术中的问题，本发明提供一种树脂石英砂复合材料及其制备方法，以特选的环氧树脂E44结合美国空气公司生产的脂肪族胺类固化剂2432，满足树脂低温有效固化，形成抗压强度更高的过滤层，同时以聚乙烯醇作为包衣材料，颗粒之间不粘连、结块，流动性较好，有效避免使用堵管。
为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：一种树脂石英砂复合材料，包括粒径为0.62-1.3mm的A型粒和粒径为0.61-1.2mm的B型颗粒，A型颗粒包括粒径为0.6-1.1mm的石英砂、通过喷涂包裹在石英砂表面的环氧树脂E44层，以及通过喷涂均匀包裹在环氧树脂E44层外表面的聚乙烯醇包衣材料；B型颗粒包括粒径为0.6-1.1mm的石英砂、通过喷涂包裹在石英砂表面的固化剂层，以及通过喷涂均匀包裹在固化剂层外表面的聚乙烯醇包衣材料，固化剂层与石英砂表面层之间还形成有硅烷偶联剂层，固化剂为脂肪族胺类固化剂2432；A型颗粒和B型颗粒的石英砂表面均预先吸附有硅烷偶联剂；使用时，A型颗粒与B型颗粒的质量比为1：1。
进一步的，硅烷偶联剂为KH-540、KH-550、KH-560或KH-570中的任意一种，优选KH-540且用量为石英砂质量的2％，使用时可有效改善固化树脂在石英砂表面的粘结有效性，提高使用强度，延长过滤层的水下使用寿命。
本发明还提供了上述的树脂石英砂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
预混步骤，将硅烷偶联剂与石英砂混合搅拌，使得硅烷偶联剂均匀吸附在石英砂表面，烘干备用；
喷涂步骤，将步骤(1)烘干后的硅烷偶联剂吸附的石英砂在振动筛的作用下均匀落下至第一喷涂层，根据颗粒类型均匀喷涂环氧树脂E44或固化剂；然后落至第二喷涂层，根据颗粒类型均匀喷涂聚乙烯醇溶液；最后，落入烘干层进行热风烘干；颗粒下落过程中，在热风作用下，使颗粒始终在运动状态，且能在各层停留适当时间，以便与包覆材料的量相匹配，进而保证颗粒达到设计量的包覆，且包覆层均匀和完整。
进一步的，聚乙烯醇溶液的质量浓度为3-6％。
进一步的，本发明还提供了喷涂设备，用于实现上述喷涂步骤，包括自上而下依次设置的所述的第一喷涂层、第二喷涂层和烘干层；第一喷涂层的顶部设有所述振动筛，该层的位于振动筛下方的侧壁上沿周向均匀设有第一雾化喷嘴；第二喷涂层的侧壁上沿周向均匀设有第二雾化喷嘴；烘干层的侧壁下部开设有热风进口。本发明设备简单，使用方便，便于热风量控制，一方面促进颗粒运动，保证均匀包裹设定材料层；另一方便协调颗粒下落速度，使与设计的包覆量相匹配。
与现有技术相比，本发明提供的树脂石英砂复合材料颗粒分散性好，无粘连，具有较好的流动性，施工方便性好，利于地层顺利注入；可实现水下低温固化(满足寒冷地区开采需求)，24h养护，强度达12Mpa；工作周期长，井下使用至少1年不出砂，适应井温为10-300℃。
附图说明
图1为本发明树脂石英砂复合材料的结构示意图。
图2为本发明实施例中的喷涂设备的结构示意图。
图中附图标记为：1、振动筛，2、喷涂设备本体，2-1、第一喷涂层，2-2、第二喷涂层，2-3、烘干层，3、第一雾化喷嘴，4、第二雾化喷嘴，5、鼓风机，6、湿气排出口，7、输送设备，8、包装设备，9-1、石英砂，9-2、偶联剂，9-3、树脂层或固化剂层、9-4、包衣层。
具体实施方式
本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明下面结合实施例作进一步详述：
以下实施例和对比实施例中的包覆颗粒制备工艺均基于图1所示的喷涂设备完成。该喷涂设备包括喷涂设备本体，喷涂设备本体包括自上而下依次设置的所述的第一喷涂层、第二喷涂层和烘干层；第一喷涂层的顶部设有所述振动筛，该层的位于振动筛下方的侧壁上沿周向均匀设有第一雾化喷嘴；第二喷涂层的侧壁上沿周向均匀设有第二雾化喷嘴；烘干层的侧壁下部开设有热风进口，用于自下向上鼓入热风。具体的还设有与热风进风口连接的鼓风机，鼓风机向热风进风口鼓入热风。烘干层还设有湿气出口，用于将带有水蒸气的热风排出喷涂设备本体。
以下实施例和对比实施例的复合材料性能的实验室检测方法参考申请号为201310528545.5的专利中的测试方法，水温为10-12℃。
实施例1：
一种树脂石英砂复合材料，包括粒径为0.62-1.3mm的A型粒和粒径为0.61-1.2mm的B型颗粒，A型颗粒包括粒径为0.6-1.1mm的石英砂、通过喷涂包裹在石英砂表面的环氧树脂E44层，以及通过喷涂均匀包裹在环氧树脂E44层外表面的聚乙烯醇；B型颗粒包括粒径为0.6-1.1mm的石英砂、通过喷涂包裹在石英砂表面的固化剂层，以及通过喷涂均匀包裹在固化剂层外表面的聚乙烯醇，固化剂层与石英砂表面层之间还形成有硅烷偶联剂层，固化剂为脂肪族胺类固化剂2432；A型颗粒和B型颗粒的石英砂表面均预先吸附有硅烷偶联剂；使用时，A型颗粒与B型颗粒的质量比为1：1。
硅烷偶联剂为KH-540，用量为石英砂质量的5％。
本实施例的树脂石英砂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
预混步骤，将6kg硅烷偶联剂与300kg石英砂混合搅拌，使得硅烷偶联剂均匀吸附在石英砂表面，烘干备用；
喷涂步骤，将步骤(1)烘干后的硅烷偶联剂吸附的石英砂在振动筛的作用下均匀落下至第一喷涂层，根据颗粒类型均匀喷涂环氧树脂E44或固化剂；然后落至第二喷涂层，根据颗粒类型均匀喷涂聚乙烯醇水溶液(质量浓度为3-6％)；最后，落入烘干层进行热风烘干；颗粒下落过程中，在热风作用下，使颗粒始终在运动状态，且能在各层停留适当时间(约0.5秒)，以便与包覆材料的量相匹配，进而保证颗粒达到设计量的包覆，且包覆层均匀和完整。本步骤中环氧树脂E44的用量为8kg，固化剂的用量为5％。
本实施例提供的树脂石英砂复合材料，表面包裹完整，无粘连，养护24小时的平均抗压强度为12Mpa，。
实施例2
本实施例，与实施例1不同的是硅烷偶联剂依次等量替换为KH-550，KH-560、KH-570，养护24小时抗压强度为5-6Mpa。
对比实施例1
本实施例，与实施例1不同的是固化剂等质量替换为T31、T593，并分别养护24小时抗压强度为≤5Mpa固化。
对比实施例2
本实施例，与实施例1不同的是树脂等质量替换为HF9200、FF9900、JN8002，养护24小时抗压强度为≤5Mpa固化。
应用例
本发明实施例1产品在大港油田港新125号井中的使用情况：有效厚度为6.0m(3层)，适用后日产油提升192％，累计使用超1年，累积增油4908t，无触砂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种树脂石英砂复合材料，其特征在于：包括粒径为0.62-1.3mm的A型粒和粒径为0.61-1.2mm的B型颗粒，A型颗粒包括粒径为0.6-1.1mm的石英砂、通过喷涂包裹在石英砂表面的环氧树脂E44层，以及通过喷涂均匀包裹在环氧树脂E44层外表面的聚乙烯醇包衣材料；B型颗粒包括粒径为0.6-1.1mm的石英砂、通过喷涂包裹在石英砂表面的固化剂层，以及通过喷涂均匀包裹在固化剂层外表面的聚乙烯醇包衣材料，固化剂层与石英砂表面层之间还形成有硅烷偶联剂层，固化剂为脂肪族胺类固化剂2432；A型颗粒和B型颗粒的石英砂表面均预先吸附有硅烷偶联剂；使用时，A型颗粒与B型颗粒的质量比为1：1；硅烷偶联剂为KH-540；硅烷偶联剂用量为石英砂质量的5%。
2.一种如权利要求1所述的树脂石英砂复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
预混步骤，将硅烷偶联剂与石英砂混合搅拌，使得硅烷偶联剂均匀吸附在石英砂表面，烘干备用；
喷涂步骤，将烘干后的硅烷偶联剂吸附的石英砂在振动筛的作用下均匀落下至第一喷涂层，根据颗粒类型均匀喷涂环氧树脂E44或固化剂；然后落至第二喷涂层，根据颗粒类型均匀喷涂聚乙烯醇包衣溶液；最后，落入烘干层进行热风烘干；颗粒下落过程中，在热风作用下，使颗粒始终在运动状态，且能在各层停留适当时间，以便与包覆材料的量相匹配，进而保证颗粒达到设计量的包覆，且包覆层均匀和完整。
3.根据权利要求2所述的树脂石英砂复合材料的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇溶液的质量浓度为3-6%。
4.根据权利要求2所述的树脂石英砂复合材料的制备方法，其特征在于，喷涂步骤通过喷涂设备实现，喷涂设备包括喷涂设备本体，喷涂设备本体包括自上而下依次设置的所述的第一喷涂层、第二喷涂层和烘干层；第一喷涂层的顶部设有所述振动筛，该层的位于振动筛下方的侧壁上沿周向均匀设有第一雾化喷嘴；第二喷涂层的侧壁上沿周向均匀设有第二雾化喷嘴；烘干层的侧壁下部开设有热风进口。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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