專利名稱：一種纖維復(fù)合防砂材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣開采防砂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維復(fù)合防砂材料及其 制備方法。
背景技術(shù)：
防砂是膠結(jié)疏松的油氣藏開發(fā)過程中控制儲(chǔ)層出砂的工藝措施。青海柴達(dá)木盆地 澀北氣田儲(chǔ)層主要為第四系粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，欠壓實(shí)、成巖性差、膠結(jié)疏松，具有三高 (高粘土、高泥質(zhì)、高礦化度)一強(qiáng)(敏感性強(qiáng))、出砂嚴(yán)重等特點(diǎn)。所出砂為細(xì)粉砂(粒度 為0. 04-0. 07mm)，防砂難度極大。目前已研究出來的纖維復(fù)合防砂技術(shù)，對(duì)于含氣飽和度 高、隔層較大的氣田，可以取得較好的效果。澀北氣田存在三分之一左右的含水氣層，澀北 氣藏要得到高效的開發(fā)，就必須開發(fā)這些氣層。由于氣藏的開發(fā)，氣藏壓力降低，開發(fā)如澀 北氣田的這類含水氣層，出水加劇，出砂嚴(yán)重，使用常規(guī)的無篩管纖維復(fù)合防砂技術(shù)，會(huì)導(dǎo) 致防砂作業(yè)后出水增加，出砂加劇，防砂效果差。因此，在開發(fā)此類含水氣層時(shí)，需要將抑水 與防砂相結(jié)合，提高這類含水氣層的開發(fā)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種纖維復(fù)合防砂材料及其制備方法，提高含水氣層 的開發(fā)效果。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種纖維復(fù)合防砂材料，包括支撐 劑、支撐劑表面的涂層、纖維，所述涂層包括樹脂和抑水材料。上述方案中，所述纖維的質(zhì)量為支撐劑質(zhì)量的_5%，所述樹脂的質(zhì)量為支撐 劑質(zhì)量的3% -10%，所述抑水材料的質(zhì)量為樹脂質(zhì)量的5% -15%。上述方案中，所述涂層中還包括偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為有機(jī)硅偶聯(lián)劑，所述有機(jī)硅 偶聯(lián)劑的質(zhì)量為樹脂質(zhì)量的0. 2% -1. 5%。上述方案中，所述抑水材料為線性或環(huán)狀甲基含氫聚硅氧烷。上述方案中，所述樹脂為酚醛樹脂、改性酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、石油樹脂、烯烴樹脂 和有機(jī)硅樹脂中的一種或幾種的混合物。上述方案中，所述支撐劑為石英砂或陶粒。上述方案中，所述纖維為陶瓷纖維或玻璃纖維。上述方案中，所述纖維的長度為2mm-15mm，直徑為8um_20um。上述方案中，所述纖維中添加纖維質(zhì)量-2%的抑水材料。一種纖維復(fù)合防砂材料的制備方法，所述方法包括在纖維中加入抑水材料，使纖 維潤濕均勻；將支撐劑加熱到60°C，在攪拌的條件下，加入樹脂、偶聯(lián)劑及抑水材料，攪拌 成均勻的混合物；在20°C -30°C條件下，將上述混合物風(fēng)干至不相互粘連時(shí)加入經(jīng)抑水處 理好的纖維，繼續(xù)攪拌均勻，徹底風(fēng)干。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下
本發(fā)明在保證膠結(jié)性能的基礎(chǔ)上，增加氣相滲透率，減少水相滲透率，達(dá)到在相同 含氣飽和度條件下，能夠采出更多的氣，抑制并減少水的產(chǎn)出。本發(fā)明中纖維存在增加樹脂 的膠結(jié)強(qiáng)度，以保證樹脂膠結(jié)失效后，纖維仍能夠起到拉扯作用，保證復(fù)合體的強(qiáng)度，起到 長效防砂的作用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的纖維復(fù)合防砂材料的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中石英砂經(jīng)抑水處理前后氣_水相滲性能改善情況圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中陶粒經(jīng)抑水處理前后氣_水相滲性能改善情況圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種纖維復(fù)合防砂材料，包括支撐劑、涂在支撐 劑表面的涂層及纖維，涂層包括樹脂、抑水材料和偶聯(lián)劑。樹脂主要起到膠結(jié)作用，在地層 條件下可以將支撐劑中單個(gè)顆粒膠結(jié)成固結(jié)體；抑水材料可以提高顆粒表面的抑水性能， 增加結(jié)合體的氣相滲透性；纖維起到類似混凝土中鋼筋的作用，纖維可以增加支撐劑涂層 樹脂的膠結(jié)強(qiáng)度，使形成的纖維和涂層的抑水支撐劑復(fù)合體強(qiáng)度增大，以保證樹脂膠結(jié)失 效后，纖維仍能夠起到拉扯作用，保證復(fù)合體的強(qiáng)度。在樹脂中加入偶聯(lián)劑，是為了增加樹 脂的膠結(jié)能力，偶聯(lián)劑可以與支撐劑、樹脂以及纖維表面形成氫鍵，使樹脂更容易將支撐劑 和纖維固結(jié)在一起，且強(qiáng)度更大。所用纖維的質(zhì)量為支撐劑質(zhì)量的_5%，所用樹脂的質(zhì)量為支撐劑質(zhì)量的 3% _10%，所用抑水材料的質(zhì)量為樹脂質(zhì)量的5% -15%，所用偶聯(lián)劑的質(zhì)量為樹脂質(zhì)量的 0. 2% -1. 5%。纖維中添加入纖維質(zhì)量-2%的抑水材料。在實(shí)際應(yīng)用中，支撐劑可為石英砂或陶粒；樹脂可為酚醛樹脂、改性酚醛樹脂、環(huán) 氧樹脂、石油樹脂、烯烴樹脂和有機(jī)硅樹脂中的一種或幾種的混合物；抑水材料可為線性或 環(huán)狀甲基含氫聚硅氧烷；偶聯(lián)劑可為有機(jī)硅偶聯(lián)劑；纖維可為陶瓷纖維或玻璃纖維，纖維 的長度為2mm-15mm，直徑為8um_20um。本發(fā)明還提供了一種纖維復(fù)合防砂材料的制備方法，具體包括在纖維中加入抑 水材料，使纖維潤濕均勻；將支撐劑加熱到60°C，在攪拌的條件下，加入樹脂、偶聯(lián)劑及抑 水材料，攪拌成均勻的混合物；在20°C -30°C條件下，將上述混合物風(fēng)干至不相互粘連時(shí)加 入經(jīng)抑水處理好的纖維，繼續(xù)攪拌均勻，徹底風(fēng)干。實(shí)施例1 選用長度為4mm，直徑為15um的陶瓷纖維5g，加入0. 05g線性甲基含氫聚硅氧烷， 使纖維潤濕均勻；涂層材料準(zhǔn)備，將25g改性酚醛樹脂，1. 25g線性甲基含氫聚硅氧烷和0. 05g有機(jī) 硅偶聯(lián)劑在攪拌條件下混合均勻；選用40-60目蘭州石英砂500g，洗凈風(fēng)干，將石英砂加熱到60°C，在攪拌的條件 下，加入涂層材料混合物(樹脂、偶聯(lián)劑及抑水材料)，攪拌成均勻的混合物。在20°C-3(TC 條件下，將其風(fēng)干至不相互粘連時(shí)加入經(jīng)抑水處理好的纖維，繼續(xù)攪拌均勻，徹底風(fēng)干，就制備好了纖維復(fù)合防砂材料。實(shí)施例2 選用長度為6mm，直徑為20um的陶瓷纖維5g，加入0. 075g線性甲基含氫聚硅氧 烷，使纖維潤濕均勻；涂層材料準(zhǔn)備，將37. 5g改性酚醛樹脂，3. 75g線性甲基含氫聚硅氧烷和0. 3g有機(jī) 硅偶聯(lián)劑在攪拌條件下混合均勻；選用40-60目宜興陶粒500g，洗凈風(fēng)干，將陶粒加熱到60°C，在攪拌的條件下，加 入涂層材料混合物(樹脂、偶聯(lián)劑及抑水材料)，攪拌成均勻的混合物。在20°C-30°C條件 下，將其風(fēng)干至不相互粘連時(shí)加入經(jīng)抑水處理好的纖維，繼續(xù)攪拌均勻，徹底風(fēng)干，就制備 好了纖維復(fù)合防砂材料。實(shí)施例3 選用長度為8mm，直徑為20um的陶瓷纖維5g，加入0. Ig線性甲基含氫聚硅氧烷， 使纖維潤濕均勻；涂層材料準(zhǔn)備，將50g改性酚醛樹脂，7. 5g線性甲基含氫聚硅氧烷和0. 75g有機(jī)硅 偶聯(lián)劑在攪拌條件下混合均勻；選用40-60目蘭州石英砂500g，洗凈風(fēng)干，將石英砂加熱到60°C，在攪拌的條件 下，加入涂層材料混合物(樹脂、偶聯(lián)劑及抑水材料)，攪拌成均勻的混合物。在20°C-3(TC 條件下，將其風(fēng)干至不相互粘連時(shí)加入經(jīng)抑水處理好的纖維，繼續(xù)攪拌均勻，徹底風(fēng)干，就 制備好了纖維復(fù)合防砂材料。將未添加抑水材料，只使用樹脂處理的樹脂涂層石英砂和樹脂涂層陶粒，測其氣 相滲透率和水相滲透率，與添加抑水材料的樹脂制備的抑水樹脂涂層石英砂和抑水樹脂涂 層陶粒，測其氣相滲透率和水相滲透率。實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比見圖2和圖3。如圖2所示，在40%含氣飽和度條件下，添加抑水材料涂層的石英砂的氣相相對(duì) 滲透率與未添加抑水材料涂層的石英砂相比提高了 6倍。如圖3所示，在30%含氣飽和度條件下，添加抑水材料涂層的陶粒的氣相相對(duì)滲 透率與未添加抑水材料涂層的陶粒相比提高了 5倍。在支撐劑涂層中添加抑水材料處理，能夠有效地提高其氣相滲透率，具有一定的 控水性能。澀北氣田存在三分之一左右的含水氣層，澀北氣藏要得到高效的開發(fā)，就必須開 發(fā)這些含水氣層。對(duì)于含水氣層，使用常規(guī)纖維復(fù)合防砂技術(shù)作業(yè)導(dǎo)致產(chǎn)水增加，防砂效果差。使用本發(fā)明提供的纖維復(fù)合防砂材料在青海澀北一號(hào)氣田的澀2-16井和澀北二 號(hào)氣田澀7-10-2井進(jìn)行防砂作業(yè)，防砂后產(chǎn)氣量平均增加到原來的1. 55倍，最小增加到原 來的1. 26倍，產(chǎn)水平均降低24. 25%，見表1。使用本發(fā)明開采油氣已超過16個(gè)月。表1纖維復(fù)合抑水涂層砂防砂效果
權(quán)利要求
一種纖維復(fù)合防砂材料，包括支撐劑、支撐劑表面的涂層、纖維，其特征在于所述涂層包括樹脂和抑水材料。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合防砂材料，其特征在于所述纖維的質(zhì)量為支撐劑質(zhì) 量的_5%，所述樹脂的質(zhì)量為支撐劑質(zhì)量的3% -10%，所述抑水材料的質(zhì)量為樹脂質(zhì) 量的 5% -15%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的纖維復(fù)合防砂材料，其特征在于所述涂層中還包括偶聯(lián) 劑，所述偶聯(lián)劑為有機(jī)硅偶聯(lián)劑，所述有機(jī)硅偶聯(lián)劑的質(zhì)量為樹脂質(zhì)量的0. 2% -1. 5%。
4.如權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合防砂材料，其特征在于所述抑水材料為線性或環(huán)狀甲基含氫聚硅氧烷。
5.如權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合防砂材料，其特征在于所述樹脂為酚醛樹脂、改性酚 醛樹脂、環(huán)氧樹脂、石油樹脂、烯烴樹脂和有機(jī)硅樹脂中的一種或幾種的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合防砂材料，其特征在于所述支撐劑為石英砂或陶粒。
7.如權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合防砂材料，其特征在于所述纖維為陶瓷纖維或玻璃纖維。
8.如權(quán)利要求7所述的纖維復(fù)合防砂材料，其特征在于所述纖維的長度為2mm-15mm， 直徑為8um-20um。
9.如權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合防砂材料，其特征在于所述纖維中添加纖維質(zhì)量 1% -2%的抑水材料。
10.一種纖維復(fù)合防砂材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括 在纖維中加入抑水材料，使纖維潤濕均勻；將支撐劑加熱到60°C，在攪拌的條件下，加入樹脂、偶聯(lián)劑及抑水材料，攪拌成均勻的 混合物；在20°C -30°C條件下，將上述混合物風(fēng)干至不相互粘連時(shí)加入經(jīng)抑水處理好的纖維， 繼續(xù)攪拌均勻，徹底風(fēng)干。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油天然氣開采防砂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維復(fù)合防砂材料及其制備方法。所述纖維復(fù)合防砂材料，包括支撐劑、支撐劑表面的涂層、纖維，所述涂層包括樹脂和抑水材料。所述纖維的質(zhì)量為支撐劑質(zhì)量的1％-5％，所述樹脂的質(zhì)量為支撐劑質(zhì)量的3％-10％，所述抑水材料的質(zhì)量為樹脂質(zhì)量的5％-15％。本發(fā)明在保證膠結(jié)性能的基礎(chǔ)上，增加氣相滲透率，減少水相滲透率，達(dá)到在相同含氣飽和度條件下，能夠采出更多的氣，抑制并減少水的產(chǎn)出。本發(fā)明中纖維存在增加樹脂的膠結(jié)強(qiáng)度，以保證樹脂膠結(jié)失效后，纖維仍能夠起到拉扯作用，保證復(fù)合體的強(qiáng)度，起到長效防砂的作用。
文檔編號(hào)C09K8/56GK101942296SQ20101027808
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者劉玉章, 劉雄飛, 呂述奇, 周福建, 張啟汗, 李向東, 楊賢友, 熊春明, 石陽, 連勝江 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司;北京科麥?zhǔn)擞吞锘瘜W(xué)劑技術(shù)有限公司