本發(fā)明涉及油田防砂領域，尤其涉及一種活性洗油固砂劑及其制備方法與應用。
背景技術：
隨著油田各區(qū)塊油藏開發(fā)的不斷深入，油田在開采過程中，由于施工作業(yè)對油井砂巖造成破壞或者地層的砂巖本身膠結疏松，地層原始壓力系統(tǒng)被破壞，使得油井大量出砂從而造成卡泵、砂埋油層等嚴后果,導致地層含水上升，油水井出砂問題日益嚴重，從而對油水井正常生產(chǎn)造成極大影響，石油產(chǎn)量降低甚至停產(chǎn)。目前，油田有很多新井及老井眼的側鉆井均面臨著先期防砂問題，如何解決在低溫、中低礦化度含水條件下地層砂的固結，從根本上防止地層出砂問題就顯得非常重要。
技術實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供一種活性洗油固砂劑及其制備方法與應用，該固砂劑能夠根本上防止地層出砂。
本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：
一種活性洗油固砂劑，包括以下重量百分比的原料：
優(yōu)選地，包括以下重量百分比的原料：
優(yōu)選地，還包括偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑的重量百分比為3～5％。
優(yōu)選地，還包括固化劑，所述固化劑為聚酰胺或乙二胺。
優(yōu)選地，所述固化劑的重量百分比為2～5％。
本發(fā)明還提供了一種上述活性洗油固砂劑的制備方法，包括以下步驟：
a)向環(huán)氧樹脂中加入正丁醇和乙二醇單丁醚，溶解，得到混合液；
b)向步驟a)得到的所述混合液中加入過氧化苯甲酰、甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸，合成側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
c)再向步驟b)得到的所述側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入二甲基乙醇胺和去離子水，即得活性洗油固砂劑。
優(yōu)選地，步驟c)在40～60℃下加入二甲基乙醇胺和去離子水。
優(yōu)選地，步驟a)中還包括向所述環(huán)氧樹脂中加入偶聯(lián)劑和固化劑。
本發(fā)明還提供了一種上述活性洗油固砂劑的應用，用于油井出砂防治。
本發(fā)明提供了一種活性洗油固砂劑及其制備方法與應用，該活性洗油固砂劑中包括20～30wt％的環(huán)氧樹脂、4～15wt％的甲基丙烯酸、4～15wt％的甲基丙烯酸十八酯、10～30wt％的二乙醇單丁醚、10～20wt％的正丁醇、10～20wt％的二甲基乙醇胺、5～7wt％的過氧化苯甲酰和10～20wt％的去離子水。本發(fā)明制備得到的活性洗油固砂劑對疏松的砂巖有強烈的親和性，分子鏈上有極性基團羧基和環(huán)醚基團等，這些基團容易與砂粒表面的SiO2相結合；并且固砂劑易擴散，可以滲透到疏松砂巖中去，有利于砂粒間的粘結，增加了粘結能力。另外活性洗油固砂劑使用方便、操作性能優(yōu)良、可加熱固化也可室溫固化，滿足鉆井作業(yè)在戶外進行的環(huán)境要求，且沒有副反應產(chǎn)生，因此不易使粘結層產(chǎn)生缺陷，從根本上防止地層出砂。
具體實施方式
本發(fā)明公開了一種活性洗油固砂劑及其制備方法與應用，本領域技術人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當改進工藝參數(shù)實現(xiàn)。特別需要指出的是，所述類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及引用已經(jīng)通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現(xiàn)和應用本發(fā)明技術。
本發(fā)明提供的一種活性洗油固砂劑，包括以下重量百分比的原料：
上述技術方案中，活性洗油固砂劑對疏松的砂巖有強烈的親和性，分子鏈上有極性基團羧基和環(huán)醚基團等，這些基團容易與砂粒表面的SiO2相結合；并且固砂劑易擴散，可以滲透到疏松砂巖中去，有利于砂粒間的粘結，增加了粘結能力。另外活性洗油固砂劑使用方便、操作性能優(yōu)良、可加熱固化也可室溫固化，滿足鉆井作業(yè)在戶外進行的環(huán)境要求，且沒有副反應產(chǎn)生，因此不易使粘結層產(chǎn)生缺陷。
在本發(fā)明中，環(huán)氧樹脂的重量百分比為20～30％；在本發(fā)明的實施例中，環(huán)氧樹脂的重量百分比為22～28％。
在本發(fā)明的實施例中，環(huán)氧樹脂為酚醛環(huán)氧樹脂，其分子式如下：
在本發(fā)明中，甲基丙烯酸的重量百分比為4～15％；在本發(fā)明的實施例中，甲基丙烯酸的重量百分比為4～6％。
在本發(fā)明中，甲基丙烯酸十八酯的重量百分比為4～15％；在本發(fā)明的實施例中，甲基丙烯酸十八酯的重量百分比為4～6％
在本發(fā)明中，乙二醇單丁醚的重量百分比為10～30％；在本發(fā)明的實施例中，乙二醇單丁醚的重量百分比為18～24％。
在本發(fā)明中，正丁醇的重量百分比為10～20％；在本發(fā)明的實施例中，正丁醇的重量百分比為12～18％。
在本發(fā)明中，過氧化苯甲酰的重量百分比為5～7％；在本發(fā)明的實施例中，過氧化苯甲酰的重量百分比為5.5～6.5％。
在本發(fā)明中，二甲基乙醇胺的重量百分比為10～20％；在本發(fā)明的實施例中，二甲基乙醇胺的重量百分比為12～18％。
在本發(fā)明中，去離子水的重量百分比為10～20％；在本發(fā)明的實施例中，去離子水的重量百分比為10～16％。
為了加強活性洗油固砂劑與砂巖表面的粘結性，保證活性洗油固砂劑的強度，同時提高活性洗油固化劑的吸油能力。在本發(fā)明的實施例中，活性洗油固砂劑中還包括偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
在本發(fā)明的實施例中，偶聯(lián)劑的重量百分比為3～5％；在其他實施例中，偶聯(lián)劑的重量百分比為3.5～4.5％。
為了使得活性洗油固砂劑能夠在60℃以下快速固化。在本發(fā)明的實施例中，活性洗油固砂劑中還包括固化劑，固化劑為乙二胺或是聚酰胺。
在本發(fā)明的實施例中，固化劑的重量百分比為2～5％；在其他實施例中，固化劑的重量百分比為3～4％。
本發(fā)明還提供了一種權利要求1所述的活性洗油固砂劑的制備方法，包括以下步驟：
a)向環(huán)氧樹脂中加入正丁醇和乙二醇單丁醚，溶解，得到混合液；
b)向步驟a)得到的所述混合液中加入過氧化苯甲酰、甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸，合成側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
c)再向步驟b)得到的所述側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入二甲基乙醇胺和去離子水，即得活性洗油固砂劑。
其中，環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸十八酯、乙二醇單丁醚、正丁醇、二甲基乙醇胺、過氧化苯甲酰均同上所述，在此不再贅述。
上述技術方案制備得到的活性洗油固砂劑，對疏松的砂巖有強烈的親和性，固砂劑上有極性基團羧基和環(huán)醚基團等，這些基團容易與砂粒表面的SiO2相結合；并且固砂劑易擴散，可以滲透到疏松砂巖中去，有利于砂粒間的粘結，增加了粘結能力。另外活性洗油固砂劑使用方便、操作性能優(yōu)良、可加熱固化也可室溫固化，滿足鉆井作業(yè)在戶外進行的環(huán)境要求，且沒有副反應產(chǎn)生，因此不易使粘結層產(chǎn)生缺陷。
向環(huán)氧樹脂中加入正丁醇和乙二醇單丁醚，溶解，得到混合液。在本發(fā)明的實施例中，溶解溫度為60～70℃。
得到混合液后，向其中加入過氧化苯甲酰、甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸，合成側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；在本發(fā)明中，甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸在過氧化苯甲酰引發(fā)下，接枝到環(huán)氧樹脂上，化學反應式如下：
在本發(fā)明的實施例中，得到混合液后，向其中加入甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以勻速地將過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中，2h滴完，然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物。反應過程中采用低速攪拌，轉速維持在230r/min，因為轉速過大則對分子鏈施加的剪切力也就過大，這樣將會破壞分子鏈，即使分子的內(nèi)部結構遭到破壞。
得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物后，向其中加入二甲基乙醇胺和去離子水，即得活性洗油固砂劑。
在本發(fā)明的實施例中，在40～60℃下加入二甲基乙醇胺和去離子水。二甲基乙醇胺用于調(diào)節(jié)側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物的PH值，使得溶液的PH值為7～8，而去離子水主要起到乳化作用。
在本發(fā)明的實施例中，還包括向環(huán)氧樹脂中加入偶聯(lián)劑和固化劑。
其中偶聯(lián)劑和固化劑均同上所述，在此不再贅述。
本發(fā)明制備得到的活性洗油固砂劑，其主鏈上帶有大量的強極性的羥烷基和環(huán)氧基。這些功能基團可與沙粒表面的極性基團(Si-OH)發(fā)生親和作用，通過物理吸附和化學鍵(≡Si—O—C)、氫鍵強烈的粘附在砂粒表面，樹脂之間的羥基也作用進行交聯(lián)或者脫水縮合，使樹脂形成網(wǎng)狀結構，最終實現(xiàn)砂粒之間的固結作用。同時將極性的強親水性基團和長鏈活性基團引入到環(huán)氧樹脂分子骨架中，使其具有親水性，降低油砂之間的表面張力，從而可在水中充分分散并穩(wěn)定存在并具有清洗砂粒表面原油的能力。
本發(fā)明還提供了一種活性洗油固砂劑的應用，用于油井出砂防治。
本發(fā)明提供的活性洗油固砂劑對疏松的砂巖有強烈的親和性，容易與砂粒結合，用于油井出砂防治。
在本發(fā)明的實施例中，固砂劑應用于出砂粒徑為0.4～0.8mm地層狀況。
活性洗油固砂劑對疏松的砂巖有強烈的親和性，分子鏈上有極性基團羧基和環(huán)醚基團等，這些基團容易與砂粒表面的SiO2相結合。利用砂巖表面的特殊性質(zhì)及某些催化條件，活性固砂劑可在60℃以下快速固化，偶聯(lián)劑可加強樹脂與砂巖表面的粘結性，保證樹脂固結物的強度，同時具有極強的吸油能力，保留固結砂巖的滲透率，從而穩(wěn)定地層結構或形成具有一定強度和滲透率的人工井壁。
為了進一步說明本發(fā)明，以下結合實施例對本發(fā)明提供的活性洗油固砂劑及其制備方法與應用進行詳細描述。
實施例1
向20kg環(huán)氧樹脂中加入12kg正丁醇、18kg乙二醇單丁醚、3kg乙二胺和3.5kg 3-氨基丙基三乙氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入4kg甲基丙烯酸十八酯和6kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以3kg/h的速度將5.5kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入12kg二甲基乙醇胺和16kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例2
向22kg環(huán)氧樹脂中加入18kg正丁醇、10kg乙二醇單丁醚、4kg乙二胺和4kg 3-氨基丙基三乙氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入6kg甲基丙烯酸十八酯和6kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以3kg/h的速度將6kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入10kg二甲基乙醇胺和14kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例3
向20kg環(huán)氧樹脂中加入15kg正丁醇、20kg乙二醇單丁醚、2kg聚酰胺和3.5kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入4kg甲基丙烯酸十八酯和4kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以3.5kg/h的速度將6.5kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入15kg二甲基乙醇胺和10kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例4
向30kg環(huán)氧樹脂中加入10kg正丁醇、10kg乙二醇單丁醚、2kg聚酰胺和3kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入10kg甲基丙烯酸十八酯和10kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以2.5kg/h的速度將5kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入10kg二甲基乙醇胺和10kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例5
向25kg環(huán)氧樹脂中加入14kg正丁醇、11kg乙二醇單丁醚、5kg聚酰胺和3kg 3-氨基丙基三乙氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入7kg甲基丙烯酸十八酯和8kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以3.5kg/h的速度將7kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入10kg二甲基乙醇胺和10kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例6
向20kg環(huán)氧樹脂中加入20kg正丁醇、22kg乙二醇單丁醚、2kg乙二胺和3kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入4g甲基丙烯酸十八酯和4kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以2.5kg/h的速度將5kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入10kg二甲基乙醇胺和10kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例7
向20kg環(huán)氧樹脂中加入10kg正丁醇、10kg乙二醇單丁醚、5kg聚酰胺和5kg 3-氨基丙基三乙氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入15kg甲基丙烯酸十八酯和4kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以3kg/h的速度將6kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入10kg二甲基乙醇胺和15kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例8
向20kg環(huán)氧樹脂中加入10kg正丁醇、10kg乙二醇單丁醚、3kg乙二胺和3kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入4kg甲基丙烯酸十八酯和15kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以2.5kg/h的速度將5kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入10kg二甲基乙醇胺和20kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例9
向22kg環(huán)氧樹脂中加入15kg正丁醇、12kg乙二醇單丁醚、3kg聚酰胺和2kg 3-氨基丙基三乙氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入5kg甲基丙烯酸十八酯和4kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以2.5kg/h的速度將5kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入12kg二甲基乙醇胺和12kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
實施例10
向20kg環(huán)氧樹脂中加入10kg正丁醇、24kg乙二醇單丁醚、3kg乙二胺和3.5kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在60℃下溶解，得到混合液；
向混合液中加入5kg甲基丙烯酸十八酯和4kg甲基丙烯酸，攪拌均勻后，倒入恒壓滴液漏斗中。在N2保護下，以2.25kg/h的速度將5.5kg過氧化苯甲酰滴加到四口燒瓶中然后恒溫反應4h，合成得到側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物；
再向側鏈接枝的改性環(huán)氧樹脂聚合物中加入10kg二甲基乙醇胺和10kg去離子水，攪拌均勻，即得活性洗油固砂劑。
1、抗壓強度測試
按m(油)：m(砂)＝1：4準確稱取油田凈砂(m砂)和原油(m油)，充分混合后置于烘箱，在油藏溫度下老化4d，中間經(jīng)常攪拌以確保油砂各處含油量均勻，得到含油石英砂。該油砂的含油率為m油/(m砂+m油)＝20％。
將含油石英砂分成10份，分別加入取實施例1～10制得的活性洗油固砂劑加入到含油石英砂(粒徑0.6mm)，其中固砂劑：含油石英砂＝1：4。充分攪拌后裝入一端用橡皮塞塞緊的2.5cm×30cm玻璃管中，搖勻壓實，然后用清水或乳液潤濕，在65℃恒溫水浴中浸泡72h～96h，打碎玻璃管，取出固結體，加工成Φ2.5cm×2.5cm的巖心，在Instron萬能試驗機上測試其抗壓強度，壓縮速率為2mm/min～4mm/min，實驗的研究結果表明抗壓強度能夠達到8MP以上。
2、油井出砂防治試驗
1)某油田采油一廠稠油區(qū)塊原油粘度25～90pa.s(30℃)，含瀝青質(zhì)15％。油層含砂量高，出砂嚴重。目前，平均日產(chǎn)油井砂100多方，平均含油率20％～30％。蒸汽吞吐開采時間較長，注汽效果和采油量明顯下降。將實施例1～10制得的活性洗油固砂劑應用在該現(xiàn)場，研究表明：本發(fā)明制得的活性洗油固砂劑可有效地穩(wěn)定地層，又能有較高的滲透率，解除油層堵塞，提高油井產(chǎn)能。在采油周期內(nèi)進行洗油固砂劑固砂施工作業(yè)19井，可將采油周期延長283d，累計增產(chǎn)573t，出砂量大大降低，防砂有效期長，大部分油井仍然有效，達到了控砂的效果。
2)某油田在1995年投入開發(fā)，屬疏松砂巖復雜斷塊油藏因油層埋藏淺，交結疏松，出砂嚴重。出砂和堵塞是該油田開發(fā)過程中遇到的主要難題，該油田某油區(qū)塊初期投產(chǎn)18口井，有10口因出砂、堵塞而無法正常生產(chǎn)。將實施例1～10制得的活性洗油固砂劑，用于上述油井出砂防治，結果表明：措施井應用8井次，成功6井次，成功率75％，防砂有效期達到500天以上。固砂劑防砂的油井平均單井日液8.4，日油1.4，含水70％。其中曲104斜更2井，日液達到了20方，日采油量10t，累計增產(chǎn)467t。
3)某油井，油層厚度21.4m/層，生產(chǎn)前濾砂管遇阻后未防砂完井，生產(chǎn)7d后嚴重出砂，用實施例1制得的活性洗油固砂劑進行第一次固砂作業(yè)，用量40m3，單位用量1.869m3/m，作業(yè)后產(chǎn)量較之前明顯提高，平均日產(chǎn)油6t，累計增油175t。持續(xù)周期357d后，再用用實施例1制得的活性洗油固砂劑進行第二次固砂作業(yè)，增加活性固砂劑用量50m3，單位用量2.336m3/m，措施后平均日產(chǎn)油10t，日產(chǎn)水4m3/m，累計增產(chǎn)油484.6t。基本恢復了該井措施前的產(chǎn)量，增油效果明顯，且無出砂情況，達到了控砂的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。