CN203238214U

CN203238214U - 一种树脂覆膜砂

Info

Publication number: CN203238214U
Application number: CN 201320057380
Authority: CN
Inventors: 仲景儒; 张建军; 赵洪忠; 陈楠; 元容震; 刘玉梅; 邵恒玉; 郝玲; 刘满军; 韩宗正; 吴峻; 章晓烨
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-01-31

Abstract

本实用新型提供了一种树脂覆膜砂，该树脂覆膜砂包括支撑剂以及支撑剂外包覆的两层树脂层，其中，支撑剂粒度为0.45mm～0.8mm或0.8mm～1.2mm，内层树脂层厚度为4～10μm，外层树脂层厚度为4～10μm。本实用新型的树脂覆膜砂应用于人工井壁防砂技术或地层深部防砂技术中，既可应用于普通防砂井上，还可应用于小井眼或套管变型井上。应用本实用新型的树脂覆膜砂不需要钻掉井筒内的树脂砂塞，采用热污水冲砂的方式即可清理掉留在井底的树脂砂塞。可简化施工步骤，降低施工成本，扩大树脂砂防砂技术的应用范围。

Description

一种树脂覆膜砂

技术领域

本实用新型涉及一种树脂覆膜砂，所述的树脂覆膜砂主要应用于石油开采油、气、水井生产领域，是人工井壁防砂技术和压裂防砂技术（也叫地层深部防砂技术）的重要材料。

背景技术

目前，辽河油田许多出砂区块已进入开发中后期，由于油井产量下降、套管损坏等原因，生产成本升高，效益显著下降。为提高油井效益、稳定区块产量，出砂井开窗侧钻越来越多，例如出砂比较严重的曙三区和曙四区，有生产井280口左右，其中侧钻井近120口，侧钻井占42%。有一些井已经侧钻了2次、甚至侧钻了3次。

开窗侧钻从井眼尺寸上分有两种：一种是7”井眼侧钻成5¹/₂”井眼或5”井眼，另一种是5¹/₂”井眼侧钻成4”井眼。对5¹/₂”井眼或5”井眼来说，无论是机械防砂还是化学防砂都有一套十分成熟的防砂技术。而对于侧钻成4”的油井来说，由于井眼变小，机械防砂技术不能适应，只可采用化学防砂技术。

化学防砂技术有两类，一类是化学固砂技术，这类技术施工比较简单、成本低，但对地层渗透率有所伤害，通常应用在油井出砂初期。这个时期油井出砂量不大，地层能量足，采用固砂措施后对油井产量影响不大。伴随着油井生产已经进入中后期，地层能量下降很快，而化学固砂技术多年来没有取得有效的进展，依然存在着对地层渗透率的伤害，因此这项技术已经逐渐被淘汰。另一类技术是树脂砂防砂，这类防砂技术初期主要以人工井壁防砂技术为代表，它是通过将树脂砂填充到油层出砂造成的亏空部位并形成挡砂层来达到防砂目的的。与化学固砂技术比较，树脂砂防砂技术防砂效果较好，但施工比较复杂，成本较高。

近几年发展起来的地层深部防砂技术（压裂防砂技术）是一种典型的树脂砂防砂技术，它是利用携砂液携带树脂砂通过高压泵车组，将树脂砂填充到地层亏空部位和泵车组压开的裂缝中，树脂砂在地层温度和固化剂作用下发生固化胶结，具有一定的强度和渗透能力，在地层深部形成高渗透过滤带，阻止地层砂流入井筒，达到防砂目的。这项技术的突出特点是改变了油层渗流方式，使井筒附近的径向流变为线型流（防砂原理示意图参见图1），不但可以有效地防治一般地层出砂，对于难于防治的细粉砂也有显著的效果。该技术既是一项防砂措施，某种程度上也是一项增产措施，特别是油井进入生产中后期，防砂效果更突出。

地层深部防砂技术也有一个不能省略的环节，就是需要钻塞，钻塞作业是比较复杂和精细的操作过程，对于4”井眼的侧钻井来说，现有的地层深部防砂技术应用受到限制，原因是小井眼钻塞工具缺乏，操作经验少，作业难度大，施工风险高；在4”井眼中作业，只能下2”油管，它所能承受的负荷相对较小，操作不当易造成油管断脱事故。

如果能充分发挥地层深部防砂技术的优点，同时克服该技术在小井眼施工中的缺点，将为小井眼防砂提供一项有效的防砂措施。为适应现场需要，开展小井眼地层深部防砂技术研究十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的树脂覆膜砂，应用于人工井壁防砂技术和压裂防砂技术（也叫地层深部防砂技术），简化施工步骤，降低施工成本，扩大树脂砂防砂技术的应用范围。

本实用新型提供了一种树脂覆膜砂，该树脂覆膜砂包括支撑剂以及支撑剂外包覆的两层树脂层：内层树脂层和外层树脂层，其中，支撑剂粒度为0.45mm～0.8mm或0.8mm～1.2mm，内层树脂层厚度为4～10μm，外层树脂层厚度为4～10μm。

并在此基础上，进一步优选内层树脂层和外层树脂层总厚度为8-15μm左右，更优选为10μm。

其中，优选所述支撑剂为石英砂或陶粒。

支撑剂强度应达到中石油行业标准（SY/T5108-2006）所要求强度。

其中，进一步优选所述内层树脂层为热塑性酚醛树脂层；外层树脂层为热固性酚醛树脂层。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型中所选用的内层树脂、外层树脂均可商业购买，生产厂家较多，生产的树脂品牌号各有不同。在采购树脂时，需要参考产品使用说明，或相关产品手册确定。其中，内层树脂软化点温度，可根据设计要求筛选，内层树脂的固化方式以采用内置固化剂或受热固化为宜。外层树脂应采用低温固化（小于30℃～45℃），需外加固化剂。为了便于在支撑剂上涂覆树脂，所选用的树脂以固态粉剂为佳，也可选用液态树脂。

在本实用新型的一具体实施方案中，本实用新型的内层树脂层的热塑性酚醛树脂优选为软化点为55℃的热塑性酚醛树脂，本领域技术人员根据说明书的记载，结合其自身掌握的现有技术知识，可以清楚的知晓这种热塑性酚醛树脂，譬如辽宁锦成化工耐火材料有限公司生产的红山牌酚醛树脂。

本实用新型的外层树脂层的热固性酚醛树脂为固化温度在30℃以上优选在30～45℃即能固化的热固性酚醛树脂，本领域技术人员根据说明书的记载，结合其自身掌握的现有技术知识，可以清楚的知晓这种热塑性酚醛树脂，譬如大石桥市联合化工厂生产的219酚醛树脂。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型优选内层覆层的热塑性酚醛树脂与支撑剂质量比为3.5：100～5.0：100；外层覆层的热固性酚醛树脂与支撑剂质量比为2.0：100～3.0：100。可根据具体加工方式及支撑剂表面的差异而略有不同。

为了进一步提高本实用新型的覆膜砂性能，本实用新型优选所述内层覆层还包括内层固化剂和助剂，所述内层固化剂为乌洛托品（六次甲基四胺），所述助剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷（硅烷偶联剂KH-550）；优选所述内层固化剂与内层的热塑性酚醛树脂质量比为1：10，所述助剂与支撑剂的质量比为1.5：1000。

所述树脂覆膜砂是按照以下方法制备得到的：

将支撑剂加热至120℃以上，通常为120～130℃，与内置固化剂和助剂的内层树脂物料混合，在支撑剂外表面形成内层树脂层；

上述物料再与混有稀释剂的外层树脂混合，干燥冷却、筛分，得到所述树脂覆膜砂。

所述的稀释剂可以采用常用的乙醇或甲醇；

而稀释剂用量优选为将外层树脂溶液粘度调节为30～50mPa·s；

而达到上述粘度时外层树脂溶液中的热固性酚醛树脂浓度为40～50%。

另一方面，本实用新型还提供了所述树脂覆膜砂的制备方法，该方法包括：

将支撑剂加热至120℃以上（通常为120～130℃），与内置固化剂和助剂的内层树脂物料混合，在支撑剂外表面形成内层树脂层；

其中内层树脂物料的初始温度为常温即可。

支撑剂与内置固化剂和助剂的内层树脂物料混合搅拌均匀后，树脂被包覆在支撑剂表面，肉眼看不到树脂，温度即为支撑剂的温度；

其中的混合对搅拌时间或速度没有严格要求，本领域技术人员可以根据其掌握的现有技术其他覆膜砂的标准来控制混合的搅拌时间，来使得覆膜砂内层树脂达到适当的程度，而本实用新型优选的是混合至内层树脂表面温度降至90℃左右。

上述物料再与混有稀释剂的外层树脂混合，干燥冷却、筛分得到所述树脂覆膜砂。

当在支撑剂外表面形成内层树脂层时，此时的支撑剂已经与内层树脂完成了包覆，同时表面温度已经下降至90℃左右，加入的外层树脂为常温即可；

树脂固化需要一个过程，如果高温时间过长几十分钟就会完全固化，随着包覆过程的延续，支撑剂不断在冷却中，特别是外层树脂中的稀释剂在蒸发过程中带走大量热量，使支撑剂表面温度迅速下降，因此外层的热固性酚醛树脂不会完全被固化；

本实用新型将支撑剂加热至120～130℃后，加入内层树脂，待内层树脂表面温度降至90℃左右后，再加入外层树脂，室温下混合，利用支撑剂的余热即可进行稀释剂的蒸发，同时确保外层树脂不会被完全固化，待整体产品降温至室温后，即可得到合格的覆膜砂产品。

所述干燥是指外层树脂中的稀释剂被蒸发的过程，本实用新型利用支撑剂的热量可以完成干燥过程。

干燥过程也可以在常温下自然晾晒完成的，所以干燥过程也包括冷却过程，当产品冷却至常温后，过筛即成松散的树脂覆膜砂产品。

另一方面，本实用新型还提供了所述的树脂砂在人工井壁防砂技术或地层深部防砂技术中的应用。具体应用时，本实用新型的树脂砂不但可以与现有的普通树脂砂一样作为防砂剂应用于普通防砂井上，还可以应用于小井眼或套管变型井上，取得良好的防砂效果。

本实用新型的树脂砂进行压裂防砂的方法包括：向待处理地层注入前置液压开地层，待压力平稳时加入支撑剂填充裂缝前端，砂比10%～30%，再加入本实用新型所述的树脂覆膜砂，砂比20%～15%，且控制所添加的树脂覆膜砂量为地层出砂量的1.5倍体积比以上；顶替出油管，关井、泄压48h后，用热污水冲出井筒内树脂砂塞，投产。

本实用新型中，所述砂比是指砂（采用支撑剂时，指支撑剂）与携砂液体积之比。

为了进一步增强本实用新型覆膜砂的效果，并缩短施工时间，本实用新型进一步优选先将覆膜砂和固化剂混合均匀后，再加入至地层；

更优选所述固化剂为3%稀盐酸溶液；

再进一步优选固化剂用量为固化剂用量一般视施工井树脂砂具体用量而定，一般约为8～10t左右。

在使用这种树脂覆膜砂进行防砂施工时，覆膜砂在混砂车内与悬浮能力极强的携砂液和外层树脂固化剂混合，形成覆膜砂砂浆，砂浆含砂量可根据设计要求调整，一般为 5%-30%，砂浆被输送到泵车组，通过泵车组加压打进压开裂缝的地层或因出砂造成亏空的地层，在地层温度和固化剂作用下，覆膜砂发生固化反应，形成具有一定强度和高渗透性的过滤屏障，阻止地层砂流入井筒，而液体（水、原油）可通过高渗透屏障流入井筒，达到防砂目的。

在此防砂过程中，携砂液为常温液体、地层温度一般在50℃以上，因为携砂液用量大，对近井地带的地层可以形成短暂冷却环境，当近井地带缓慢升温至30℃以上时，外层树脂在固化剂作用下发生固化反应，外层树脂首先固化，为树脂覆膜砂高渗透屏障提供了最初的强度，室内测定树脂砂岩心抗压强度大于2.0MPa。此时由于温度不高，内层树脂没有固化，采用油田热污水（90℃）冲出井筒内外层已经固化的树脂覆膜砂塞。利用热污水的原因是：加温井筒内的树脂砂塞，树脂砂塞被加温后，内层树脂首先开始软化，可以使树脂砂塞强度下降，便于从井筒内冲出。随着被携砂液冷却的地层温度升高（>55℃），及时间的延长，内层树脂被固化，12h后抗压强度将大于5.8MPa，形成高强度的挡砂屏障。

本实用新型的树脂覆膜砂，可以应用于人工井壁防砂技术或地层深部防砂技术（压裂防砂技术）中，本实用新型的树脂砂不但可与传统的树脂砂一样应用在普通防砂井上，还可以在小井眼或套管（轻微）变型井上使用。应用本实用新型的树脂覆膜砂不需要钻掉井筒内的树脂砂塞，采用热污水冲砂的方式即可清理掉留在井底的树脂砂塞。可简化施工步骤，降低施工成本，扩大树脂砂防砂技术的应用范围。

附图说明

图1为树脂砂防砂原理示意图，其中1为井筒，2为覆膜砂，6为地层；

图2为树脂覆膜砂结构示意图，其中3为支撑剂，4为内层热塑性酚醛树脂层，5为外层热固性酚醛树脂层。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例详细说明本实用新型技术方案的实施和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本实用新型的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

一种新型树脂覆膜砂的配方：支撑剂采用石英砂，石英砂性能指标应达到 SY/T5108-2006（压裂支撑剂性能指标及测试推荐做法）相关规定要求，粒径为0.45mm-0.8mm或0.8mm-1.2mm，树脂砂重量配比为石英砂：热塑性酚醛树脂粉(软化点为55℃)：热塑性酚醛树脂固化剂（乌洛托品）：硅烷偶联剂（助剂，KH550）：热固性酚醛树脂液（固含量为50%）：热固性酚醛树脂固化剂（3%盐酸水溶液）=100：4：0.4：0.15：3：150。

制备方法：

本实施例所制备的树脂覆膜砂的结构参见图2，其中3为支撑剂，4为内层热塑性酚醛树脂层，5为外层热固性酚醛树脂层。内层树脂层厚度为4～10μm，外层树脂层厚度4～10μm。

实施例2

称取200kg低密度陶粒，其性能指标应达到SY/T5108-2006（压裂支撑剂性能指标及测试推荐做法）相关规定要求，粒径为0.5mm-0.8mm，在高温滚筒加热炉中加热至120℃，取出热陶粒装入混砂机，迅速加入8kg热塑性酚醛树脂粉剂及0.8kg乌洛托品，混合90s，再加入6kg液态热固性酚醛树脂，混合180s后，取出树脂砂，常温下放置晒干，用10目筛子筛分，装袋保存。本实施例所制备的树脂覆膜砂的结构参见图2所示，其中内层树脂层厚度为4～10μm，外层树脂层厚度4～10μm。

实施例3具体应用实施例

某井出砂严重无法正常生产，需要采用压裂防砂措施。处理井段956.6m～1015.6m，油层有效厚度13.1m，共10层。按设计要求完成井筒准备后，上压裂车组开始施工。首先泵注前置液40m³压开地层，待压力平稳时加入石英砂15t，砂比10%～30%，再加入实施例2制备的树脂覆膜砂15t，砂比20%～15%；顶替出油管，关井、泄压48h后，用热污水冲出井筒内树脂砂塞，投产。

其他应用实施例：

截止到2012年4月底，本实用新型的树脂覆膜砂支撑剂现场应用24井次，施工成功率100%，有效率90%，累计增加措施油井产量17012t，收到了良好的经济效益。该项技术的油井措施前后生产情况见附表1。

2011年7月5日，采用小井眼地层深部防砂技术对欢2-7-2012C进行了现场施工。施工井段1628.5m-1648.4m，施工前该井出砂，检泵周期短，渗透率下降，有水无油，关井。施工时用携砂液170m³，石英砂支撑剂12m³，树脂覆膜砂支撑剂10m³，防砂投产后，初期日产液20m³，含水80%，日产油4t，目前日产油5t，截止2012年4月底，该井一直正常生产，累计增油1024t。

洼15-13C，于2010年3月8日施工，施工前该井因出砂长期停产，施工用携砂液150m³，石英砂支撑剂10m³，树脂覆膜砂支撑剂10m³，施工后日产油3.4t，截止到2012年4月底，该井一直正常生产，累计增油1756t。

附表1、实施例1树脂覆膜砂支撑剂的油井应用前后生产情况

Claims

1.一种树脂覆膜砂，其特征在于，该树脂覆膜砂包括支撑剂以及支撑剂外包覆的两层树脂层：内层树脂层和外层树脂层，其中，支撑剂粒度为0.45mm～0.8mm或0.8mm～1.2mm，内层树脂层厚度为4～10μm，外层树脂层厚度4～10μm。

2.根据权利要求1所述的树脂覆膜砂，其特征在于，内层树脂层和外层树脂层总厚度为8-15μm。

3.根据权利要求2所述的树脂覆膜砂，其特征在于，内层树脂层和外层树脂层总厚度为10μm。

4.根据权利要求1所述的树脂覆膜砂，其特征在于，所述支撑剂为石英砂或陶粒。

5.根据权利要求1所述的树脂覆膜砂，其特征在于，内层树脂层为热塑性酚醛树脂层；外层树脂层为热固性酚醛树脂层。