JP7005072B1 - 低温硬化型高強度被覆砂材料およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温硬化型高強度被覆砂材料およびその製造方法を提供する。【解決手段】低温硬化型被覆砂材料は、成分Ａ、Ｂを含み、成分Ａは、石英砂、樹脂および硬化剤を含み、成分Ｂは改質硬化剤を含み、前記低温硬化型被覆砂材料において、成分Ａは６０質量％～８０質量％であり、成分Ｂは２０質量％～４０質量％である。本発明に記載の被覆砂材料は、石英砂に対し、樹脂で被覆処理を施し、改質硬化剤と組み合わせることにより、速い凝固速度と高い固結強度で水中に固結することで、水中安定性を長期間維持することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、油田における化学的砂防の分野に属し、具体的には、低温硬化型高強度被覆砂材料およびその製造方法に関する。
油井での出砂は、石油開発の過程で解決する必要がある一般的で重要な問題である。採掘強度の増加に伴い、砂の産出量はますます深刻化しており、油田の生産に深刻な影響を及ぼし、油井の生産量の低下または停止を招き、設備の損傷などが発生し、操業費と後処理の難しさが大幅に増加し、そして油田の生産と収益に一連の問題をもたらす。したがって、石油貯留層のための砂固定および砂防材料および技術の開発は、油田の関連分野における主要な科学的および技術的問題である。
現在、国内外で主に機械的砂防、化学的砂防を採用しており、化学的砂防は主に地層内の出砂を基本的に制御する。主なタイプは２つある。１つは砂固定剤を使用して緩い砂を固結することであり、もう１つは被覆砂を地層内に固めて砂ろ過システムを形成することである。現在、国内の被覆砂の砂防技術では、室温での固結速度は比較的遅く、通常は数日かかり、強度が低く、建設費が比較的高い。
したがって、高強度、高固結速度、および優れた耐食性を備えた被覆砂システムを開発することは非常に重要である。
本発明の主な目的は、従来の技術的問題に対して、低温硬化型高強度被覆砂材料およびその製造方法を提供することである。該被覆砂は水中で固結することができ、固結時間は短く、圧縮強度が高く、腐食性に優れている。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
低温硬化型被覆砂材料であって、成分ＡとＢを含み、成分Ａは石英砂、樹脂、硬化剤、潤滑剤を含み、成分Ｂは、改質硬化剤を含み、前記低温硬化型被覆砂材料の成分Ａは６０質量％～８０質量％で、成分Ｂは２０質量％～４０質量％である。
低温硬化型被覆砂材料であって、成分ＡとＢを含み、成分Ａは石英砂、樹脂、硬化剤、潤滑剤を含み、成分Ｂは、改質硬化剤を含み、前記低温硬化型被覆砂材料の成分Ａは６０質量％～８０質量％で、成分Ｂは２０質量％～４０質量％である。
さらに、前記成分Ａにおいて、石英砂、樹脂、硬化剤の質量比は、８０～３００：８～１０：１であり、好ましくは、１００～１２０：８～１０：１であり、前記成分Ａの潤滑剤の質量は、石英砂の質量の５％である。
さらに、前記樹脂はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂で、Ｅ－５１、Ｅ４４、Ｅ４２、Ｅ３５、Ｅ２０、Ｅ１２のうちの１種または複数種を含む。前記硬化剤は、改質フェナルカミン類で、メチルエレネート改質フェナルカミン及びカルダノール改質フェナルカミンの少なくとも１種を含み、前記潤滑剤は、ステアリン酸カルシウムである。
さらに、成分Ｂの改質硬化剤の調製方法は、ポリアミン硬化剤、乳酸およびエタノールを混合して中和し、最後に中和した生成物と水を乳化することである。
よりさらに、成分Ｂの改質硬化剤の調製方法において、前記ポリアミン硬化剤は、改質フェナルカミン類で、メチルエレネート改質フェナルカミン及びカルダノール改質フェナルカミンの少なくとも１種を含む。前記ポリアミン硬化剤、乳酸とエタノールの質量比は１～４：１：２～５で、前記中和した生成物と水の質量比は１～３：１で、好ましくは、１：１である。
本発明は、上記の低温硬化型被覆砂材料の製造方法をさらに提供する。成分ＡとＢを、質量比に従って均一に混合して、固結させ、低温硬化型被覆砂材料を得る。
前記固結温度は２０～６０℃で、固結時間は１２～２４ｈである。
さらに、成分Ａ、Ｂを混合する前に、成分Ａに対して、次の処理を実行する。
石英砂を秤量して、それに樹脂と硬化剤を加え、均一に攪拌し、次に潤滑剤を加えて均一に混合し、室温で風乾し、粉砕して分散させる。
砂の固定と砂防における前記低温硬化型被覆砂材料の適用。
従来の技術と比較して、本発明は以下の利点を有する。
（１）本発明は、石英砂を被覆処理することにより石英砂の耐圧縮性を高め、水性硬化剤と組み合わせて使用し、硬化速度が速く、固結体の固結強度および耐食性を向上させる。
（２）本発明に記載の被覆砂材料は、水中で固結することができ、長期間耐食性を維持し、十分な圧縮強度を満たすことができる。
（３）本発明に記載の砂防材料は、より少ない材料を使用し、製造方法が単純で、製造コストが低く、使用プロセスが簡単で、推進使用しやすい。
（１）本発明は、石英砂を被覆処理することにより石英砂の耐圧縮性を高め、水性硬化剤と組み合わせて使用し、硬化速度が速く、固結体の固結強度および耐食性を向上させる。
（２）本発明に記載の被覆砂材料は、水中で固結することができ、長期間耐食性を維持し、十分な圧縮強度を満たすことができる。
（３）本発明に記載の砂防材料は、より少ない材料を使用し、製造方法が単純で、製造コストが低く、使用プロセスが簡単で、推進使用しやすい。
以下の詳細な説明はすべて例示的なものであり、本発明のさらなる説明を提供することを意図していることに留意されたい。特に明記しない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
なお、本明細書で使用される用語は、具体的な実施形態を説明するためだけのものであり、本発明による例示的な実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、文脈が明確に別段の指示をしない限り、単数形は複数形も含むことを意図している。また、「含有」および／または「含む」という用語が使用される場合、それらは、特徴、ステップ、操作、および／またはそれらの組み合わせの存在を示すことも理解されるべきである。
当業者が本発明の技術的解決手段をより明確に理解できるようにするために、本発明の技術的解決手段を具体的な実施例と併せて以下に詳細に説明する。
１．改質硬化剤の調製
カルダノール改質フェナルカミン１０部、乳酸１０部およびエタノール２０部を混合し、室温で１時間攪拌し、水４０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
１０部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
カルダノール改質フェナルカミン１０部、乳酸１０部およびエタノール２０部を混合し、室温で１時間攪拌し、水４０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
１０部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
１．改質硬化剤の調製
カルダノール改質フェナルカミン１０部、乳酸５部およびエタノール１５部を混合し、室温で１時間攪拌し、水３０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤ｌはＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
１０部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を取得する。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
カルダノール改質フェナルカミン１０部、乳酸５部およびエタノール１５部を混合し、室温で１時間攪拌し、水３０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤ｌはＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
１０部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を取得する。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
１．改質硬化剤の調製
カルダノール改質フェナルカミン１５部、乳酸５部およびエタノール２０部を混合して、室温で１時間攪拌し、水４０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
１０部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を取得する。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
カルダノール改質フェナルカミン１５部、乳酸５部およびエタノール２０部を混合して、室温で１時間攪拌し、水４０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
１０部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を取得する。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
１．改質硬化剤の調製
カルダノール改質フェナルカミン１０部、乳酸５部およびエタノール１５部を混合し、室温で１時間攪拌し、水３０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
９部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を取得する。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
カルダノール改質フェナルカミン１０部、乳酸５部およびエタノール１５部を混合し、室温で１時間攪拌し、水３０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
９部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を取得する。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
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被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
１．改質硬化剤の調製
カルダノール改質フェナルカミン１０部、乳酸５部およびエタノール１５部を混合し、室温で１時間攪拌し、水３０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
８部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
カルダノール改質フェナルカミン１０部、乳酸５部およびエタノール１５部を混合し、室温で１時間攪拌し、水３０部を加えて３０分間攪拌し、乳黄色液体の生成物を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
２．被覆砂の調製
８部のエポキシ樹脂Ｅ５１およびカルダノール改質フェナルカミン１部を、ミキサーに加えて均一に攪拌し、砂１００部を秤量してミキサーに入れて樹脂と均一に混合し、ステアリン酸カルシウム５部を加え、攪拌して分散させ、最後に、樹脂被覆砂を換気されて乾燥した場所に広げ、２４時間空気中に置いてから、粉砕して被覆砂を得る。前記カルダノール改質フェナルカミン硬化剤はＤＦ４２２８である。
３．固結したコアの調製
被覆砂７０部を一端がガーゼの付いたガラス管に充填し、改質硬化剤３０部をガラス管に注いで被覆砂を濡らし、５０°Ｃの水中で２４時間固化して固結したコアを得る。
実施例１～５で得られた固結したコアに対して、性能検出を実行し、具体的な検出方法は次のとおりである。
１、圧縮強度：ユニバーサル試験機を使用して、ＳＹ／Ｔ５２７６規格に従って圧縮強度を測定する。
２、耐食性：固結したコアを異なる溶液媒体に入れて１か月間浸し、浸す前後の固結したコアの圧縮強度を測定して比較する。
１、圧縮強度：ユニバーサル試験機を使用して、ＳＹ／Ｔ５２７６規格に従って圧縮強度を測定する。
２、耐食性：固結したコアを異なる溶液媒体に入れて１か月間浸し、浸す前後の固結したコアの圧縮強度を測定して比較する。
上記の実施例は、本発明の好ましい実施形態であるが、本発明の実施形態は、上記の実施例によって限定されない。本発明の精神および原理から逸脱することなく行われたその他の変更、修正、置換、組み合わせ、および簡略化はすべて同等の置換方法であるべきで、それらはすべて本発明の保護範囲に含まれる。
Claims (9)
- 低温硬化型被覆砂材料であって、
成分Ａ、Ｂを含み、
成分Ａが石英砂、樹脂、硬化剤および潤滑剤を含み、成分Ｂが改質硬化剤を含み、低温硬化型被覆砂材料における成分Ａが６０質量％～８０質量％で、成分Ｂが２０質量％～４０質量％であり、
成分Ａにおいて、前記樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂で、Ｅ－５１、Ｅ４４、Ｅ４２、Ｅ３５、Ｅ２０、Ｅ１２の１種または複数種を含み、前記硬化剤は、改質フェナルカミン類で、カルダノール改質フェナルカミンであり、
成分Ｂにおける前記改質硬化剤の調製方法は、ポリアミン硬化剤、乳酸およびエタノールを混合して中和し、中和した生成物を水と乳化することである、
成分Ｂにおける改質硬化剤の調製方法に記載のポリアミン硬化剤は、改質フェナルカミン類で、カルダノール改質フェナルカミンである、
ことを特徴とする低温硬化型被覆砂材料。 - 成分Ａにおいて、石英砂、樹脂と硬化剤の質量比は、８０～３００：８～１０：１である、
ことを特徴とする請求項１に記載の低温硬化型被覆砂材料。 - 成分Ａにおいて、前記潤滑剤は、ステアリン酸カルシウムである、
ことを特徴とする請求項１に記載の低温硬化型被覆砂材料。 - 前記ポリアミン硬化剤、乳酸とエタノールの質量比は、１～４：１：２～５であり、前記中和した生成物と水の質量比は、１～３：１である、
ことを特徴とする請求項１に記載の低温硬化型被覆砂材料。 - 前記成分Ａにおける石英砂、樹脂と硬化剤の質量比は、１００～１２０：８～１０：１である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の低温硬化型被覆砂材料。 - 成分ＡとＢを質量比で均一に混合した後、固結させ、低温硬化型被覆砂材料を得る、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の低温硬化型被覆砂材料の製造方法。 - 前記固結温度は２０～６０℃で、固結時間は１２～２４ｈである、
ことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。 - 成分Ａ、Ｂを混合する前に、成分Ａに対して成分Ａの調整方法として、次の処理を実行し、
石英砂を秤量して、それに樹脂および硬化剤を加え、均一に攪拌した後、潤滑剤を加えて均一に混合し、室温で風乾した後、粉砕して分散させる、
ことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。 - 砂の固定および砂防における請求項１～５のいずれか一項に記載の低温硬化型被覆砂材料の適用。
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