專利名稱：一種高強度高滲透選擇性防砂套管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種采油用高強度高滲透選擇性防砂套管，屬于采油技術領域。
背景技術：
油田原油粘稠度大，巖層空隙率低，空隙連通性差，給采油工作帶來了很大困難。為了提高原油采收率及采油速度，傳統的方法是采用壓裂支撐劑來提高巖層空隙率和空隙連通性。常用的壓裂支撐劑主要為石英砂和陶粒砂。石英砂價格低廉，但是強度不高，抗破碎能力較差，破碎時產生大量的碎片和細粉砂，這些細粉砂在裂縫中遷移并堵塞裂縫，從而降低裂縫的導通能力；陶粒砂的抗破碎能力高，但其價格較貴，并且其密度較大，在施工中要求攜砂液的粘度高，能量耗費大，整個工程費用也很高。上述壓裂支撐劑無法同時滿足低成本與高抗破碎能力的要求。傳統支撐劑獲得高強度的方式為在骨料顆粒的表面包覆一層或者多層樹脂膜。但由于井下環境非常復雜，支撐劑表面的樹脂膜會受到巖層中油、油氣、水、鹽水，以及通常伴隨的蒸汽、酸堿腐蝕性液體、微生物等的侵蝕，造成包覆層的腐蝕、降解、脫落等，從而無法真正提高支撐劑的強度。更為重要的是，近年來，井壁周圍出砂對于采油工作的危害日益凸顯:主要表現為:使地面和井下設備嚴重磨蝕，甚至造成砂卡；使得沖砂檢泵、地面清罐等維修工作量劇增；砂埋油層或井筒砂堵會造成油井停產；出砂嚴重時還會引起井壁甚至油層坍塌從而造成油井報廢。因此，急需一種適用于井壁周圍防砂的防砂工具。但是，傳統壓裂支撐劑為顆粒狀，只適合在閉合壓力下填充巖層間隙使用，不適用于井壁周圍防砂，并且鑒于傳統壓裂支撐劑的高成本以及強度低的缺陷，若對傳統顆粒狀的壓裂支撐劑進行簡單結構改變，將其用于井壁周圍防砂，則需要綜合考量其對于固化成型性、高強度、高透油阻水性能等多重性能的要求。

發明內容
因此，本發明要解決的技術問題在于提供一種適于固化成型的、具有較高強度以及較高的透油阻水性能的能夠適用于井壁周圍防砂的防砂套管。為此，本發明提供一種高強度高滲透率選擇性防砂套管，包括管體，適于插入井壁周圍，所述管體包括以下組分:骨料顆粒、包覆于所述骨料顆粒表面的樹脂以及用于固化所述樹脂的聚硫醇固化劑，所述樹脂為環氧值為0.23-0.56eq/100g的環氧改性有機硅樹脂，所述樹脂與所述骨料顆粒的重量百分比為0.5-10:100，所述聚硫醇固化劑與所述樹脂的重量百分比為:15-20:100。
所述管體的組分中還包括添加在樹脂中的高分子表面活性劑以及疏水性高分子，所述高分子表面活性劑與所述樹脂的重量百分比為:0.5-3:100，所述疏水性高分子與所述樹脂的重量百分比為:0.5-8:100。所述高分子表面活性劑中的憎水單元與所述疏水性高分子中的憎水基團相對應。
所述高分子表面活性劑為聚甲基氫硅氧烷或聚醚二甲基硅氧烷，所述疏水性高分子為聚硅氧烷或聚硅氧烷衍生物。所述骨料顆粒為粒徑為0.425mm-l.18mm水洗石英砂、酸洗石英砂或者普通石英砂。本發明還提供一種高強度高滲透選擇性防砂套管的制備方法，依次包括以下步驟:
A.將骨料顆粒倒入混砂機中攪拌，并加入液態的環氧值為0.23-0.56eq/100g的環氧改性有機硅樹脂，所述環氧改性有機硅樹脂與所述骨料顆粒的重量百分比為0.5-10:100，并攪拌形成均勻骨料顆粒-液態樹脂混合料；
B.向經過所述步驟A處理得到的混合料中加入液態聚硫醇固化劑，所述聚硫醇固化劑與所述環氧改性有機硅樹脂重量百分比為:15-20:100，以使所述環氧改性有機硅樹脂在所述骨料顆粒表面覆膜，得到初步固化的骨料顆粒-樹脂膜混合料；
C.將步驟B中得到的骨料顆粒-樹脂膜混合料從混砂鍋中取出，裝入管狀的模具中夯實，待所述骨料顆粒-樹脂膜混合料完全固化后脫模，得到高滲透高強度的防砂套管。在所述步驟A中，所述骨料顆粒為粒徑為0.425mm-l.18mm水洗石英砂、酸洗石英砂或者普通石英砂。在所述步驟B中，在加入所述液態聚硫醇固化劑之前還包括先加入高分子表面活性劑后加入疏水性高分子的步驟，所述高分子表面活性劑與所述樹脂的重量百分比為:
0.5-3:100，所述疏水性高分子與所述樹脂膜的重量百分比為:0.5-8:100。在所述步驟B中，加入的所述高分子表面活性劑的憎水單元與所述疏水性高分子中的憎水基團相對應。 所述疏水性高分子為聚硅氧烷或聚硅氧烷衍生物；所述高分子表面活性劑為聚甲
基氫硅氧烷或聚醚二甲基硅氧烷。本發明的所述高分子表面活性劑中的憎水單元與所述疏水性高分子中的憎水基團相對應。其中舉例說明所述的相對應的涵義，如果高分子表面活性劑為聚醚二甲基硅氧，其中重復的憎水單元為二甲基硅氧，疏水性高分子的憎水基團為二甲基硅氧烷，則說高分子表面活性劑中的憎水單元與疏水性高分子中的憎水基團相對應。本發明高強度高滲透防砂套管具有以下優點:
1.本發明提供的高強度高滲透率選擇性防砂套管，包括管體，適于插入井壁周圍，所述管體包括以下組分:骨料顆粒、包覆于所述骨料顆粒表面的樹脂膜以及用于固化所述樹脂膜的聚硫醇固化劑，所述樹脂膜為環氧值為0.23-0.56eq/100g的環氧改性有機硅樹脂膜，所述樹脂膜與所述骨料顆粒的重量百分比為0.5-10:100，所述聚硫醇固化劑與所述樹脂膜的重量百分比為:15-20:100。本發明的防砂套管采用管體結構，適于插入井下與井壁配合，能夠適用于井壁防砂。環氧值為0.23-0.56eq/100g環氧改性有機樹脂具有較高的強度、附著力以及固化收縮率，在不需要引入硅烷偶聯劑作為粘結劑的情況下即能與骨料顆粒保持較好的粘結強度，穩定性較好，避免了傳統支撐劑中在基體表面覆膜后容易導致膜體脫落從而造成強度以及導流能力降低的缺陷。并且，環氧改性有機硅樹脂的分子中的硅決定了其固結體的疏水性能，透油阻水。同時，加入分子中含有硫元素的聚硫醇固化劑，其不但滿足普通固化劑較好的韌性和常溫下固化環氧的性能，提高成型性，并且其能夠與環氧改性有機硅樹脂相互作用提高成品的強度以及耐鹽水的性能，而且，其分子中的硫元素進一步提高了其疏水性能，從而使得本發明的防砂套管在不引入外界疏水層的情況下就能保證較高的透油阻水性能。2.本發明提供的高強度高滲透選擇性防砂套管，所述管體的組分中還包括添加在樹脂中的高分子表面活性劑以及疏水性高分子，所述高分子表面活性劑與所述樹脂的重量百分比為:0.5-3:100，所述疏水性高分子與所述樹脂的重量百分比為:0.5-8:100。本發明的防砂套管，加入高分子表面活性劑，一方面相對于低分子表面活性劑而言，高分子表面活性劑的分散性、增稠性更優，可以使加入的固化劑以及疏水性高分子在包覆有樹脂的基體周圍分散的更加均勻；另一方面，由于表面張力趨于減小趨勢的存在，在樹脂固化的過程中長鏈的高分子表面活性劑上非極性的憎水單元不斷向樹脂膜外層遷移，從而形成非憎水單元與樹脂固化時生成的交聯網絡緊密纏結，進一步提高了樹脂與表面顆粒的粘結性，高分子表面活性劑中的憎水單元基本存在于樹脂膜的表層，在樹脂層固化的過程中引入的疏水性高分子中的憎水基團與該高分表面活性劑中憎水單元相對應(例如，所述疏水性高分子為聚硅氧烷或聚硅氧烷衍生物；所述高分子表面活性劑為聚甲基氫硅氧烷或聚醚二甲基硅氧烷)，由于相同的基團具有很強的親和能力，使得疏水性高分子與處于樹脂層表層的高分子表面活性劑上的憎水單元間形成很強的靜電引力作用，使得樹脂固化時疏水性高分子通過靜電引力作用逐漸遷移至樹脂層表層，相當于在樹脂層表面形成了一層耐腐蝕的疏水層，而其中高分子表面活性劑起到緊密連接疏水高分子以及樹脂的作用。而這種作用力在酸堿性環境下以及高壓沖擊下不易受到破壞而造成樹脂層的降解、脫落，基本處于支撐劑表層的疏水性高分子可以牢固地與樹脂結合在一起，既提高了支撐劑的耐腐蝕性能，同時又提高了耐腐蝕性能的穩定性。
具體實施例方式實施例1
本實施例提供的高強度高滲透率防砂套管，包括管體，適于插入井壁周圍，所述管體包括以下組分:粒徑為0.425mm-0.85mm的普通石英砂顆粒、包覆于所述石英砂顆粒表面的樹脂、用于固化所述樹脂的聚硫醇固化劑(由科寧化工中國有限公司生產，型號為Capcure3-800,目前，該公司已經被BASF公司收購)以及添加在所述樹脂中的聚甲基氫硅氧烷以及聚硅氧烷，其中，所述樹脂為環氧值為0.23eq/100g的環氧改性有機硅樹脂由東莞市金門石化有限公司生產，型號為HG-41)，所述樹脂與所述石英砂顆粒的重量百分比為
0.5:100，所述聚硫醇固化劑與所述樹脂的重量百分比為15:100，所述聚甲基氫硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為0.5:100，所述聚硅氧烷為聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷，所述聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為0.5:100。本實施例提供的上述高強度高滲透防砂套管的制備方法，依次包括以下步驟:
A.將粒徑為0.425mm-0.85mm的普通石英砂顆粒倒入混砂機中攪拌，并加入液態的環氧值為0.23eq/100g的環氧改性有機硅樹脂，所述環氧改性有機硅樹脂與所述骨料顆粒的重量百分比為0.5:100,并攪拌形成均勻的骨料顆粒-液態樹脂混合料；
B.向經過所述步驟A處理得到的骨料顆粒-液態樹脂混合料中先加入聚甲基氫硅氧烷后加入聚硅氧烷，所述聚甲基氫硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為0.5:100，所述聚硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為0.5:100，在所述樹脂固化前，向混合料中加入液態聚硫醇固化劑，所述聚硫醇固化劑與所述環氧改性有機硅樹脂重量百分比為15:100，以使所述環氧改性有機硅樹脂在所述骨料顆粒表面覆膜，得到初步固化的骨料顆粒-樹脂膜混合料；
C.將步驟B中得到的骨料顆粒-樹脂膜混合料從混砂鍋中取出，裝入管狀的模具中夯實，待所述骨料顆粒-樹脂膜混合料完全固化后脫模，得到高滲透高強度的防砂套管。將本實施例得到的防砂套管采用滲透率測定儀進行滲透率測試，得到其滲透率為100 μ m2，從而，本實施例提供的防砂套管具有較高的滲透率。將本實施例得到的防砂套管采用萬能試驗機測試其抗折強度及抗壓強度，得到其抗彎折強度為6.12MPa，其抗壓強度15.32MPa，從而，本實施例提供的防砂套管具有較高的強度。將本實施例得到的防砂套管采用接觸角測定儀測試其對于油和水的選擇性，得到其與水和油的接觸角分別為140.3°和60.3°，從而，本實施例提供的防砂套管透油阻水性能較高。將本實施例得到的防砂套管，在90°C下放入2%的KCl溶液中浸泡24h、72h、120h測試抗折強度分別為6.09MPa、6.0lMPa,6.03MPa,抗壓強度分別為15.09MPa、15.13MPa、15.09MPa,從而，本實施例提供的防砂套管抗老化性能較高。實施例2
本實施例提供的高強度高滲透率防砂套管，包括管體，適于插入井壁周圍，所述管體包括以下組分:粒徑為0.85mm-l.18mm的水洗石英砂顆粒、包覆于所述石英砂顆粒表面的樹脂、用于固化所述樹脂的聚硫醇固化劑(由科寧化工中國有限公司生產，型號為Capcure3-800,目前，該公司已經被BASF公司收購)以及添加在所述樹脂中的聚醚二甲基硅氧烷以及聚硅氧烷衍生物，其中，所述樹脂為環氧值為0.56eq/100g的環氧改性有機硅樹月旨(由東莞市金門石化有限公司生產，型號為HG-41)，所述樹脂與所述石英砂顆粒的重量百分比為10:100，所述聚硫醇固化劑與所述樹脂的重量百分比為20:100，所述聚醚二甲基硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為3:100，所述聚硅氧烷為聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷，所述聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為8:100。本實施例提供的上述高強度高滲透防砂套管的制備方法，依次包括以下步驟:
A.將粒徑為0.85mm-l.18mm的水洗石英砂顆粒倒入混砂機中攪拌，并將加入液態的環氧值為0.56eq/100g的環氧改性有機硅樹脂，所述環氧改性有機硅樹脂與所述石英砂顆粒的重量百分比為10:100，并攪拌形成均勻的骨料顆粒-液態樹脂混合料；
B.向經過所述步驟A處理得到的骨料顆粒-液態樹脂混合料中先加入聚醚二甲基硅氧烷后加入聚硅氧烷衍生物，所述聚醚二甲基硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為3:100，所述聚硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為8:100，在所述樹脂固化前，向混合料中加入液態聚硫醇固化劑，所述聚硫醇固化劑與所述環氧改性有機硅樹脂重量百分比為20:100，以使所述環氧改性有機硅樹脂在所述骨料顆粒表面覆膜，得到初步固化的骨料顆粒-樹脂膜混合料；
C.將步驟B中得到的骨料顆粒-樹脂膜混合料從混砂鍋中取出，裝入管狀的模具中夯實，待所述骨料顆粒-樹脂膜混合料完全固 化后脫模，得到高滲透高強度的防砂套管。將本實施例得到的防砂套管采用滲透率測定儀進行滲透率測試，得到其滲透率為102 μ m2，從而，本實施例提供的防砂套管具有較高的滲透率。將本實施例得到的防砂套管采用萬能試驗機測試其抗折強度及抗壓強度，得到其抗彎折強度為6.65MPa，其抗壓強度15.42MPa，從而，本實施例提供的防砂套管具有較高的強度。將本實施例得到的防砂套管采用接觸角測定儀測試其對于油和水的選擇性，得到其與水和油的接觸角分別為141.3°和63.3°，從而，本實施例提供的防砂套管透油阻水性能較高。將本實施例得到的防砂套管，在90°C下放入2%的KCl溶液中浸泡24h、72h、120h測試抗折強度分別為6.1OMPa,6.0lMPa,6.08MPa,抗壓強度分別為15.08MPa、15.17MPa、14.39MPa，從而，本實施例提供的防砂套管抗老化性能較高。實施例3
本實施例提供的高強度高滲透率防砂套管，包括管體，適于插入井壁周圍，所述管體包括以下組分:粒徑為0.85mm-l.18mm的酸洗石英砂顆粒、包覆于所述石英砂顆粒表面的樹脂、用于固化所述樹脂的聚硫醇固化劑(由科寧化工中國有限公司生產，型號為Capcure3-800,目前，該公司已經被BASF公司收購)以及添加在所述樹脂中的聚醚二甲基硅氧烷以及聚硅氧烷，其中，所述樹脂為環氧值為0.45eq/100g的環氧改性有機硅樹脂(由東莞市金門石化有限公司生產，型號為HG-41)，所述樹脂與所述石英砂顆粒的重量百分比為2:100，所述聚硫醇固化劑與所述樹脂的重量百分比為18:100，所述聚醚二甲基硅氧烷(其分子式為(CH3)3Si0 [ (CH3)HSi0]nSi (CH3)3,由廣州市東征化玻儀器有限公司生產)與所述樹脂的重量百分比為2:100，所述聚硅氧烷為聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷，所述聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為6:100。本實施例提供的上述高強度高滲透防砂套管的制備方法，依次包括以下步驟:
A.將粒徑為0.85mm-l.18mm的酸洗石英砂顆粒倒入混砂機中攪拌，并加入液態的環氧值為0.45eq/100g的環氧改性有機硅樹脂，所述環氧改性有機硅樹脂與所述石英砂顆粒的重量百分比為2:100，并攪拌形成均勻的骨料顆粒-液態樹脂混合料；
B.向經過所述步驟A處理得到的骨料顆粒-液態樹脂混合料中先加入聚醚二甲基硅氧烷后加入聚硅氧烷，所述聚醚二甲基硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為2:100，所述聚硅氧烷與所述樹脂的重量百分比為6:100，在所述樹脂固化前，向混合料中加入液態聚硫醇固化劑，所述聚硫醇固化劑與所述環氧改性有機硅樹脂重量百分比為18:100，以使所述環氧改性有機硅樹脂在所述骨料顆粒表面覆膜，得到初步固化的骨料顆粒-樹脂膜混合料；
C.將步驟B中得到的骨料顆粒-樹脂膜混合料從混砂鍋中取出，裝入管狀的模具中夯實，待所述骨料顆粒-樹脂膜混合料完全固化后脫模，得到高滲透高強度的防砂套管。將本實施例得到的防砂套管采用滲透率測定儀進行滲透率測試，得到其滲透率為108 μ m2，從而，本實施例提供的防砂套管具有較高的滲透率。將本實施例得到的防砂套管采用萬能試驗機測試其抗折強度及抗壓強度，得到其抗彎折強度為7.25MPa，其抗壓強度14.92MPa，從而，本實施例提供的防砂套管具有較高的強度。將本實施例得到的防砂套管采用接觸角測定儀測試其對于油和水的選擇性，得到其與水和油的接觸角分別為139.3°和63.3°，從而，本實施例提供的防砂套管透油阻水性能較高。將本實施例得到的防砂套管，在90°C下放入2%的KCl溶液中浸泡24h、72h、120h測試抗折強度分別為6.20MPa、6.05MPa、6.07MPa,抗壓強度分別為14.98MPa、15.17MPa、14.38MPa，從而，本實施例提供的防砂套管抗老化性能較高。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之`中。
權利要求
1.一種高強度高滲透選擇性防砂套管，其特征在于:包括管體，適于插入井壁周圍，所述管體包括以下組分:骨料顆粒、包覆于所述骨料顆粒表面的樹脂以及用于固化所述樹脂的聚硫醇固化劑，所述樹脂為環氧值為0.23-0.56eq/100g的環氧改性有機硅樹脂，所述樹脂與所述骨料顆粒的重量百分比為0.5-10:100，所述聚硫醇固化劑與所述樹脂的重量百分比為:15-20:100。
2.根據權利要求1所述的高強度高滲透選擇性防砂套管，其特征在于:所述管體的組分中還包括添加在樹脂中的高分子表面活性劑以及疏水性高分子，所述高分子表面活性劑與所述樹脂的重量百分比為:0.5-3:100，所述疏水性高分子與所述樹脂的重量百分比為:0.5-8:100。
3.根據權利要求2所述的高強度高滲透選擇性防砂套管，其特征在于:所述高分子表面活性劑中的憎水單元與所述疏水性高分子中的憎水基團相對應。
4.根據權利要求3所述的高強度高滲透選擇性防砂套管，其特征在于:所述高分子表面活性劑為聚甲基氫硅氧烷或聚醚二甲基硅氧烷，所述疏水性高分子為聚硅氧烷或聚硅氧燒衍生物。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的高強度高滲透選擇性防砂套管，其特征在于:所述骨料顆粒為粒徑為0.425mm-l.18mm水洗石英砂、酸洗石英砂或者普通石英砂。
6.一種高強度高滲透選擇性防砂套管的制備方法，其特征在于:依次包括以下步驟: A.將骨料顆粒倒入混砂機中攪拌，并加入液態的環氧值為0.23-0.56eq/100g的環氧改性有機硅樹脂，所述環氧改性有機硅樹脂與所述骨料顆粒的重量百分比為0.5-10:100，并攪拌形成均勻的骨料顆粒-液態樹脂混合料； B.向經過所述步驟A處理得到的混合料中加入液態聚硫醇固化劑，所述聚硫醇固化劑與所述環氧改性有機硅樹脂重量百分比為:15-20:100，以使所述環氧改性有機硅樹脂在所述骨料顆粒表面覆膜，得到初步固化的骨料顆粒-樹脂膜混合料； C.將步驟B中得到的骨料顆粒-樹脂膜混合料從混砂鍋中取出，裝入管狀的模具中夯實，待所述骨料顆粒-樹脂膜混合料完全固化后脫模，得到高滲透高強度的防砂套管。
7.根據權利要求6所述的高強度高滲透選擇性防砂套管的制備方法，其特征在于:在所述步驟A中，所述骨料顆粒為粒徑為0.425mm-l.18mm水洗石英砂、酸洗石英砂或者普通石英砂。
8.根據權利要求6或7所述的高強度高滲透選擇性防砂套管的制備方法，其特征在于:在所述步驟B中，在加入所述液態聚硫醇固化劑之前還包括先加入高分子表面活性劑后加入疏水性高分子的步驟，所述高分子表面活性劑與所述樹脂的重量百分比為:0.5-3:100,所述疏水性高分子與所述樹脂膜的重量百分比為:0.5-8:100。
9.根據權利要求8所述的高強度高滲透選擇性防砂套管的制備方法，其特征在于:在所述步驟B中，加入的所述高分子表面活性劑的憎水單元與所述疏水性高分子中的憎水基團相對應。
10.根據權利要求9所述的高強度高滲透選擇性防砂套管的制備方法，其特征在于:所述疏水性高分子為聚硅氧烷或聚硅氧烷衍生物；所述高分子表面活性劑為聚甲基氫硅氧烷或聚醚二甲基硅氧烷。
全文摘要
本發明提供的高強度高滲透防砂套管，包括管體，適于插入井壁周圍，所述管體包括以下組分骨料顆粒、包覆于所述骨料顆粒表面的樹脂膜以及用于固化所述樹脂膜的聚硫醇固化劑，所述樹脂膜為環氧值為0.23-0.56eq/100g的環氧改性有機硅樹脂膜，所述樹脂膜與所述骨料顆粒的重量百分比為0.5-10:100，所述聚硫醇固化劑與所述樹脂膜的重量百分比為15-20:100。其具有較高強度以及較高的透油阻水性能的能夠適用于井壁周圍防砂的防砂套管。
文檔編號C04B26/14GK103172305SQ20121057221
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者秦升益, 王光, 胡寶苓, 許智超, 鐘毓娟 申請人:北京仁創科技集團有限公司