一種低溫延時固化防砂支撐劑及其制備方法，低溫延時固化防砂體系的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油（氣）開采用助劑技術領域，具體涉及一種低溫延時固化防砂支撐 劑，同時還涉及一種低溫延時固化防砂支撐劑的制備方法及使用該低溫延時固化防砂支撐 劑的低溫延時固化防砂體系。
【背景技術】
[0002] 在油氣井開采的過程中，油井出砂危害很大。若大量出砂，則使地層嚴重虧空，在 儲層套管外易形成空穴，引起地層塌陷、套管破裂變形，甚至使油井報廢。在油田壓裂生產 中，主要是使用化學防砂的方法來堅固井壁、完井處理以達到防止油井出砂的目的。而化學 防砂所用的防砂支撐劑主要是樹脂覆膜支撐劑；用于制備化學防砂支撐劑的樹脂主要是酚 醛樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂和環氧樹脂。其中酚醛樹脂、呋喃樹脂和聚氨酯樹脂的固化 溫度很高，在70°C以上的溫度下，可以形成滿足防止油井出砂的固結強度；但是在低溫下， 特別是溫度低于40°C的條件下，很難固化或固化強度很低，難以達到防砂的要求。環氧樹脂 在低溫條件下雖然可以固化，但其產品在存儲運輸過程中易引起粘連，穩定性差，同時它必 須在有機溶劑的分散劑中才能固化，在有水的環境中固化強度很低甚至不固化。
[0003] 在疏松砂巖油層開采的中后期，射開的油層越來越多，出砂層也多，防砂難度增 大，有些油層還需要防砂具有延時性。所以有必要研究一種在低溫條件下固化強度高的可 延時固化的化學防砂，來滿足復雜油井的防砂需求。
[0004] 現有技術中，CN104357042A公開了一種覆膜支撐劑及其制備方法，該覆膜支撐 劑含有石英砂和包覆在石英砂外表面的預固化樹脂層，所述預固化樹脂層外層還包覆可 固化樹脂層，所述可固化樹脂層含有軟化點為85-1KTC的熱塑性酚醛樹脂和酚醛樹脂固 化劑，相對100重量份的所述熱塑性酚醛樹脂，所述酚醛樹脂固化劑的含量為10-30重量 份；且所述預固化樹脂層由環氧值為0. 01-0. 32mol/100g的雙酚A型環氧樹脂、環氧值為 0. 45-0. 65mol/100g的酚醛環氧樹脂和環氧樹脂固化劑固化得到；相對100重量份的石英 砂，所述預固化樹脂層的含量為1-10重量份，所述可固化樹脂層的含量為1-20重量份。其 中，所述酚醛樹脂固化劑為六亞甲基四胺；所述環氧樹脂固化劑為二氨基二苯基甲烷、二氨 基二苯基砜和間苯二胺中的一種或多種。該覆膜支撐劑是先在石英砂表面涂覆一層含雙酚 A型環氧樹脂和酚醛環氧樹脂及環氧樹脂固化劑的預固化膜，再涂覆一層含熱塑性酚醛樹 脂和酚醛樹脂固化劑的可固化膜，通過覆膜得到在高溫條件下（200~300°C)固化的支撐 劑。但是，該支撐劑在低溫條件下的固化性能很差，且生產工藝復雜，覆膜強度低，存在不結 合、易脫落的缺點，在存儲運輸過程中易結塊，不易保存；在施工過程中的固結時間不能人 為控制，只能高溫固化限制了其使用范圍。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種低溫延時固化防砂支撐劑，解決現有的樹脂覆膜防砂支 撐劑耐溫性能差，低溫不能固化的問題。
[0006] 本發明的第二個目的是提供一種低溫延時固化防砂支撐劑的制備方法。
[0007] 本發明的第三個目的是提供一種使用上述低溫延時固化防砂支撐劑的低溫延時 固化防砂體系。
[0008] 為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：
[0009] -種低溫延時固化防砂支撐劑，包括支撐劑顆粒，所述支撐劑顆粒包括石英砂和 包覆在石英砂表面的復合樹脂層，所述復合樹脂層包括樹脂內層和樹脂外層；所述樹脂內 層為由熱塑性酚醛樹脂形成的熱塑性酚醛樹脂層；
[0010] 所述樹脂外層為混合樹脂層，所述混合樹脂層由以下重量份數的組分組成：混 合樹脂1. 〇~3. 5份、樹脂固化劑0. 01~0. 02份、硅烷偶聯劑0. 005~0. 02份、分散劑 0. 05~0. 1份；其中，所述混合樹脂為熱塑性酚醛樹脂與環氧樹脂的質量比為70:30的混 合物；
[0011] 所述石英砂、樹脂內層與樹脂外層的混合樹脂的質量比為100:0. 5~2. 0:1. 0~ 3. 5〇
[0012] 所述支撐劑顆粒的粒徑為40~70目（212~425ym)。
[0013] 本發明的低溫延時固化防砂支撐劑，支撐劑顆粒包括石英砂和從內到外依次包覆 在石英砂表面的樹脂內層和樹脂外層形成的復合樹脂層，內層為熱塑性酚醛樹脂層，外層 為主要由熱塑性酚醛樹脂和環氧樹脂混合形成的樹脂膜；表面包覆的復合樹脂層實現了防 砂支撐劑的初步固化，提高了防砂支撐劑的抗壓強度，避免其在包裝、存儲、運輸及栗入的 過程中結塊，保證了其的質量穩定性；同時提高了防砂支撐劑的耐溫性能，同時提高了防砂 支撐劑的抗壓強度，能適應不同溫度的地層；該防砂支撐劑可以在低溫甚至常溫下發生固 化，克服了現有的樹脂覆膜防砂支撐劑耐溫性能差、低溫不能固化的問題。
[0014] 所述的低溫延時固化防砂支撐劑，還包括聚酯纖維，所述聚酯纖維與支撐劑顆粒 的質量比為1~3:100。
[0015] 將支撐劑顆粒與聚酯纖維按比例混合即得所述防砂支撐劑，加入聚酯纖維可以提 高防砂體系的固化強度，提高固結體的導流能力和滲透率。
[0016] 本發明的低溫延時固化防砂支撐劑，主要由上述的支撐劑顆粒和聚酯纖維混合而 成，聚酯纖維的加入提高了固結強度和滲透率；實驗表明，含有聚酯纖維的低溫延時固化防 砂支撐劑在加入固化劑后固結強度可以達到6~lOMPa，固結體的滲透率可達110ym2 ?cm。
[0017] 所述聚酯纖維為聚酯粗纖維，平均直徑1. 2mm，平均長度8mm。
[0018] 所述熱塑性酚醛樹脂為硼改性酚醛樹脂、硅改性酚醛樹脂、磷改性酚醛樹脂、鉬改 性酚醛樹脂中的任意一種或多種。當所述熱塑性酚醛樹脂為上述多種改性酚醛樹脂的混合 物時，可按任意比混合。
[0019] 所述熱塑性酚醛樹脂的軟化點為85~110°C。
[0020] 所述環氧樹脂為酚醛環氧樹脂；所述環氧樹脂的環氧值為0. 4~0. 6mol/100g。
[0021] 所述樹脂固化劑為六亞甲基四胺與三乙醇胺的混合物；六亞甲基四胺與三乙醇胺 的比例為任意比。
[0022] 所述硅烷偶聯劑為氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅氧烷、聚環氧乙烷、聚環 氧丙烷中的任意一種或多種。當所述硅烷偶聯劑為多種物質的混合物時，比例為任意比。
[0023] 所述分散劑為硬脂酸鈣、硅酸鈣、膠體二氧化硅、硬脂酸鎂中的任意一種或多種。 當所述分散劑為多種物質的混合物時，比例為任意比。
[0024] -種上述的低溫延時固化防砂支撐劑的制備方法，包括將石英砂加熱至100~ 180°C，攪拌條件下加入熱塑性酚醛樹脂進行一次包覆；后依次加入混合樹脂、樹脂固化劑、 硅烷偶聯劑、分散劑進行二次包覆，冷卻即得支撐劑顆粒。
[0025] 所述石英砂的粒徑為200~450ym。
[0026] 優選的，上述制備方法中，加入熱塑性酚醛樹脂后持續攪拌50~100s后再加入混 合樹脂；加入硅烷偶聯劑后持續攪拌50~80s后再加入分散劑；加入分散劑后再持續攪拌 30~50s。所述攬摔的轉速為60~80rpm。
[0027] 所述的低溫延時固化防砂支撐劑的制備方法，還包括將所得支撐劑顆粒與聚酯纖 維混合，即得所述低溫延時固化防砂支撐劑。
[0028] 本發明的低溫延時固化防砂支撐劑的制備方法，采用雙層覆膜技術，先在石英砂 表面包覆熱塑性酚醛樹脂層，再包覆混合樹脂形成的樹脂外層，兩層樹脂層實現了防砂支 撐劑的初步固化，提高了防砂的抗壓強度，避免其在包裝、存儲、運輸及栗入的過程中結塊; 該制備方法工藝簡單，操作方便，易于實現自動化控制，適合大規模工業化生產。
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