[發明專利]膠結支撐劑

有效

• 申請號: 201410317198.6
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104130765B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 方立新
• 申請（專利權）人: 方立新
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;C09K8/467;C09K8/56
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司12107
• 代理人: 肖莉麗

技術領域

本發明涉及石油和煤層氣開發領域，更具體的說，是涉及一種用于稠油熱采井和煤層氣井的防砂、堵水和壓裂措施中的膠結支撐劑。

背景技術

在石油開發領域，淺層稠油的開發需要向含油儲層注入高溫蒸汽，因此，稠油熱采的工藝過程使地下溫度達到350℃甚至更高。由于稠油油藏埋深較淺，儲層為疏松砂巖，在原油生產過程中，同時有地層砂被采出，久而久之會造成越來越大的地下實體虧空，進而破壞儲層結構，造成生產井停產。而解決此類問題的方法是向地下注入有膠結固化性能和滿足油井生產所需的滲透性、同時又耐高溫的固結材料來建立新的地層結構，防止地層再次出砂，使之恢復正常生產。

根據有關文獻介紹，勝利油田的科研人員通過對不同類型的耐高溫樹脂、高強度骨架顆粒、偶聯劑、固化劑進行優選，開發研制出適用于疏松砂巖油藏注蒸汽熱采井的防砂材料用于稠油熱采井防砂；在特制的顆粒表面涂敷一層帶有潛伏性固化劑的高溫粘合劑，注蒸汽前擠入地層的防砂材料也用于稠油注蒸汽熱采井的防砂措施上。上述介紹的膠結材料均為有機樹脂類，其制造工藝采用樹脂覆膜方法，利用地層溫度在固化劑作用下使樹脂發生膠結固化反應而膠結成固結體，從而實現防砂目的。樹脂覆膜砂由于制造工藝和材料的特殊性，原材料價格較高，施工工藝復雜，工程造價昂貴，耐高溫性能差。據現場技術人員反映，樹脂覆膜砂在用于井下溫度為290℃的蒸汽吞吐熱采井防砂時，其有效生產時間只維持兩個吞吐周期，有些井的生產時間還不到兩個周期，油井就因出砂而停產。這一現象說明：樹脂覆膜砂在290℃高溫狀況下，其膠結強度逐漸弱化，最后，不能承受生產壓差作用而分散垮掉。這一現場實例表明，有機類樹脂覆膜砂在290℃井下環境中維持兩個吞吐周期便松散失效，如果井下溫度達到350℃，有效期會更短。另有文獻介紹，利用硅酸鹽水泥漿為固砂劑用于熱采井的防砂措施。硅酸鹽水泥漿的最大缺點是固結后滲透性差，容易堵死地層，使產能下降。在室內理想狀態下，制作硅酸鹽水泥漿人造巖心，實測滲透率最大值為600×10^-3μm²，多數巖心實測滲透率只有200×10^-3μm²左右，而保證油井防砂后正常生產的滲透率需要1500×10^-3μm²以上。

另外，在煤層氣開發的壓裂措施中，由于常規壓裂支撐劑在閉合裂縫中顆粒間無膠結性能，故煤層氣井在排采過程中支撐劑以及煤粉伴隨液流被帶入井筒，造成砂埋射孔井段，堵塞生產管柱等問題的發生，從而造成生產井停產。解決此類問題同樣需要向目的層注入有膠結固化性能和滿足煤層氣井生產所需的滲透性的固結材料來建立新的地層結構。由于煤層氣儲層埋深較淺，地層溫度低(15℃左右)，在此溫度范圍，選擇膠結固化材料就成為首要問題。

目前，煤層氣井壓裂措施中，使用石英砂作為支撐劑，由于石英砂返吐和出煤粉，平均檢泵周期只有180天。

公開號CN101508890B，發明創造名稱為《油田開發用雙效膠結砂》的專利文獻中公開的雙效膠結砂，雖然采用的是無機材料，但是，由于硫鋁酸鹽膠結固化后最高耐溫性能為150℃，超過150℃時會失去膠結強度，因此，不能滿足稠油熱采井350℃高溫地層。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中有機材料價格昂貴，低溫時膠結固化速度慢、耐高溫性能差，不能滿足350℃以上高溫環境的問題，而提供一種在低溫水浴環境下膠結固化，膠結固化后耐高溫的用于稠油熱采和煤層氣開發的膠結支撐劑。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種膠結支撐劑，由顆粒粒徑為0.35-1.6mm的鋁酸鹽熟料砂和高鋁砂復配而成，其中，按重量百分比鋁酸鹽熟料砂為50％-80％，高鋁砂為20％-50％。

在稠油熱采井和煤層氣井的防砂措施中，按重量百分比鋁酸鹽熟料砂為80％，高鋁砂為20％，顆粒粒徑為0.8-1.6mm。

在稠油熱采井的堵水措施中，按重量百分比鋁酸鹽熟料砂為60％，高鋁砂為40％，顆粒粒徑為0.35-0.8mm。

在煤層氣井壓裂措施中，按重量百分比鋁酸鹽熟料砂為50％，高鋁砂為50％，顆粒粒徑為0.8-1.6mm。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：