一种油水选择透过性防砂材料及其制备方法与流程

1.本发明属于石油开采过程中井下过滤技术领域，涉及一种油水选择透过性防砂材料及其制备方法。


背景技术：

2.油井出砂是石油开采过程中普遍存在的棘手问题，会导致油井减产甚至停产，造成疏油设备损坏等，增加作业成本和后处理难度，给油田增产增收带来一系列问题。因此，开发油藏的固砂和防砂材料和技术是油田相关领域的重大科学技术难题。
3.目前国内外主要采用机械防砂和化学防砂，化学防砂中有一大类为树脂涂覆砂，常用的树脂有酚醛树脂、脲醛树脂及呋喃树脂等。然而，现有树脂涂覆砂胶结抗压强度低，耐水有效期短，不具备油水选择透过性，其应用受到一定程度的限制。
4.中国发明专利cn105199698b公开了一种新型低温涂敷砂，由a、b两种组分按照1:1的重量比配置，其中a组份包括：石英砂、粘结剂、偶联剂、分散剂和促进剂；b组份包括：石英砂、固化剂、偶联剂、分散剂和促进剂。该涂敷砂的效果为：固化速度快，早期强度高，适用的油层温度范围广，产品在45-260℃条件下24h即可以产生较高的早期强度；该产品45℃抗折强度为2.67-5.01mpa。但该低温涂敷砂的抗压强度及油水选择性能有待进一步提高。
5.中国发明专利cn1219846c公开了一种油井防砂材料，该油井防砂材料由硫铝酸盐水泥、纤维、耦联剂、分散剂、增渗剂与水混制而成；硫铝酸盐水泥水灰比0.44～2.0，纤维加量为水泥质量的0.5％～5％，耦联剂加量为水泥质量0.1％～1％，分散剂加量为水泥质量的0.1％～1％，增渗剂加量为水泥质量的5％～20％。硬化后水测渗透率达500
×
10-3
μm2以上，抗压强度8-12mpa，抗折强度4mpa以上，孔隙内有相互交织的纤维水泥石，和地层砂有很好的胶结性能；造格低廉，有较宽使用温度范围、在20℃-120℃之间，有较高抗腐蚀性。
6.中国发明专利cn101942296b公开了一种纤维复合防砂材料及其制备方法，所述纤维复合防砂材料，包括支撑剂、支撑剂表面的涂层、纤维，所述涂层包括树脂和抑水材料。所述纤维的质量为支撑剂质量的1％-5％，所述树脂的质量为支撑剂质量的3％-10％，所述抑水材料的质量为树脂质量的5％-15％。该发明在保证胶结性能的基础上，增加气相渗透率，减少水相渗透率，达到在相同含气饱和度条件下，能够采出更多的气，抑制并减少水的产出。该发明中纤维存在增加树脂的胶结强度，以保证树脂胶结失效后，纤维仍能够起到拉扯作用，保证复合体的强度，起到长效防砂的作用。
7.因此，提高传统涂覆砂固结后的抗压强度及耐水性，以适应更广泛的油井，是目前油田领域亟待解决的关键问题。


技术实现要素：

8.本发明主要目的是提供一种油水选择透过性防砂材料及其制备方法，本发明所述防砂材料通过对石英砂进行改性，提高防砂材料的固结强度，从而实现防砂材料既具有较好的油水选择透过性能，有可长久保持水下固结强度的优势。
9.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
10.本发明提供一种油水选择透过性防砂材料，其包括a、b组分；a组分包括石英砂和偶联剂；b组分包括树脂和固化剂；在所述防砂材料中a组分的质量分数为60％-95％，b组分的质量分数为5％-40％。
11.进一步地，a组分中石英砂和偶联剂的质量比为20-60:1。
12.进一步地，b组分中树脂和固化剂的质量比为1-4:1。
13.进一步地，所述的偶联剂为硅烷类或铝酸酯化合物。
14.更进一步地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560，硅烷偶联剂kh-570和铝酸酯偶联剂dl411中的一种或几种。
15.进一步地，所述的树脂为环氧树脂，包括缩水甘油醚类环氧树脂，缩水甘油酯类环氧树脂，缩水甘油胺类环氧树脂，线型脂肪族类环氧树脂，脂肪族类环氧树脂中的任意一种。
16.进一步地，所述的固化剂为改性酚醛胺类，包括桐酸甲酯改性酚醛胺及腰果酚改性酚醛胺中任意一种。
17.本发明还提供以上所述油水选择透过性防砂材料的制备方法，将组分a和b按质量比混合均匀后，在20-100℃的温度下固结5-24h，即得。
18.进一步地，在组分a、b混合前，将组分a进行如下处理：
19.准确称取石英砂，向其中加入无水乙醇和乙酸，搅拌均匀后，再依次加入去离子水、偶联剂，在800～1200r/min搅拌2～4h，60～80℃烘干。
20.与现有技术相比，本发明具有以下优势：
21.(1)本发明通过偶联剂对石英砂进行疏水改性，降低石英砂表面能，疏水的长烷基链会提高亲油性能，在使用过程中，提高油井的油水选择透过性能。
22.(2)本发明所述的防砂材料井下固结后，能够长久保持耐水性，并能满足足够的抗压强度。
23.(3)本发明所述防砂材料用料少、制备方法简单，生产成本低，易于推广使用。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
25.图1为本发明实施例1-6所述油水选择透过性防砂材料的抗压性能曲线图；
26.图2为本发明实施例7-10所述油水选择透过性防砂材料的抗压性能曲线图；
27.图3为本发明实施例1-10所述油水选择透过性防砂材料接触角对比图。
具体实施方式
28.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
30.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
31.实施例1
32.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比30:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于60℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度为10.6mpa，水接触角110.58
°
。
33.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
34.实施例2
35.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比27:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于60℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度为12.51mpa，水接触角108.17
°
。
36.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
37.实施例3
38.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比24:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于60℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度为15.64mpa，水接触角105.68
°
。
39.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为腰果酚改性酚醛胺。
40.实施例4
41.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比21:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于60℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度为19.9mpa，水接触角为97.98
°
。
42.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
43.实施例5
44.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得
改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比18:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于60℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度为23.9mpa，水接触角为90.54
°
。
45.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
46.实施例6
47.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比15:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于60℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度35.98mpa，水接触角85.6
°
。
48.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
49.实施例7
50.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比30:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于60℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度9.63mpa，水接触角109.58
°
。
51.所述树脂为环氧树脂e44，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
52.实施例8
53.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比21:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于60℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度为12.5mpa，水接触角为101.35
°
。
54.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂dl411，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
55.实施例9
56.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比21:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于80℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度为17.4mpa，水接触角95.8
°
。
57.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
58.实施例10
59.一种油水选择透过性防砂材料的制备：准确称量石英砂30份，加入90份无水乙醇，
2份乙酸，10份去离子水，再加入偶联剂1份，800r/min搅拌2h，然后在80℃条件下烘干，即得改性石英砂；将改性石英砂，树脂和固化剂按照质量比21:2:1混合均匀，装入ф2.5cm
×
5cm的玻璃管中，置于100℃恒温水浴中固结12小时，敲碎玻璃管取出固结砂；然后测定固结砂的抗压强度为19.25mpa，水接触角为90.68
°
。
60.所述树脂为环氧树脂e51，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550，所述的固化剂为桐酸甲酯改性酚醛胺。
61.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。