本發(fā)明涉及油氣化學，尤其是一種自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑及其應用。

背景技術：

1、水力壓裂已經(jīng)成為油氣藏開發(fā)的重要增產(chǎn)手段，壓裂過程中將支撐劑輸送至指定位置以支撐裂縫形成油氣流動通道。然而在壓裂施工結(jié)束后，返排液的高速流動可能會帶動裂縫中的支撐劑向井筒回流。特別對于大規(guī)模水平井壓裂，其返排液量大、返排時間長，造成了支撐劑回流嚴重。支撐劑的回流將帶來井筒及地面設備損害，造成嚴重的安全事故隱患。同時縫內(nèi)支撐劑的減少降低了裂縫的有效支撐面積，影響壓裂改造效果。因此采取有效的防砂措施，對保證安全生產(chǎn)和提高壓裂效果具有重要意義。

2、目前防砂措施主要有機械防砂工藝、化學防砂工藝、復合防砂工藝?；瘜W防砂主要采用化學材料實現(xiàn)出砂層膠固，施工方便，易于后期作業(yè)。常用的化學防砂技術主要采用樹脂類防砂劑、纖維、復合水泥砂漿等作為防砂材料。傳統(tǒng)化學防砂技術以防砂劑噴涂支撐劑改性，改性支撐劑尾追加砂，實現(xiàn)井筒附近支撐劑固結(jié)的工藝技術為主。而對于部分弱膠結(jié)地層（如煤巖、弱膠結(jié)砂巖），其自身強度低，在地層壓力和流體沖刷下砂粒更容易剝落，因此更需要對裂縫壁面進行穩(wěn)固處理，進而形成有效的防砂面。目前可隨壓裂液注入地層，穩(wěn)固巖石的膠結(jié)防砂劑尚為少見，可以查閱到的相關文獻有限。例如專利cn?115873587?a公開了一種復合型化學防回流添加劑及防支撐劑回流的方法，即采用少量固化樹脂與可降解纖維復合的方法，以提升防砂能力并減少對導流能力的影響及設備的損害。cn?110423604a公布了一種防砂支撐劑及其制備方法和應用，通過含羧基有機物在交聯(lián)反應成膜過程中能夠和環(huán)氧樹脂之間進行開環(huán)反應，使得形成含羧基有機物和環(huán)氧樹脂之間，環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂之間均進行交聯(lián)，加強了支撐劑之間的粘接力，并且提高了樹脂膜和支撐骨料之間的附著力。cn?110317594?a公布了一種實現(xiàn)砂粒自聚的防砂劑，通過其化學劑之間的協(xié)同作用實現(xiàn)了砂粒自聚，能夠?qū)⒌貙由傲０蓤F固定在地層的相應位置，明顯提高固結(jié)效果，增大作用范圍，對細粉砂也能起到良好的固砂效果。上述防砂方法雖然針對防砂工藝進行了優(yōu)化，但現(xiàn)有防砂劑及防砂技術仍存在工藝復雜，適用條件苛刻，固砂效果不佳等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對當前防砂方法存在的工藝復雜，固砂效果不佳的問題，本發(fā)明提供一種自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑及其應用。

2、本發(fā)明提供的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑，由以下重量份比例的原料組分通過簡單攪拌混合制成：

3、0.2-0.6份疏水改性劑、0.6-1.2份化學改性劑和2-4份有機溶劑。

4、所述疏水改性劑選自甲基丙烯酰氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、氨基烷基聚二甲基硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、聚[3-((2-氨乙基)氨基)丙基]甲基(二甲基)硅氧烷、γ-丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種；

5、所述化學改性劑為含烯基的化合物。

6、優(yōu)選的是，所述化學改性劑選自環(huán)氧化聚丁二烯、異戊二烯、端環(huán)氧基聚丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲基乙氧基)硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷的一種或多種。

7、所述有機溶劑選自石油醚、白油、溶劑油、二甲基亞砜、己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯的一種或多種。

8、本發(fā)明還提供了上述自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應用方法，步驟如下：

9、（1）采用防砂劑對支撐劑表面進行改性，得到未激活的改性支撐劑。改性的方法可以是將防砂劑與支撐劑混合攪拌3~5min即可，或者將防砂劑噴涂于支撐劑表面即可。該過程中防砂劑溶液分子具有強吸附能力，能夠快速穩(wěn)定附著到支撐劑表面以待激活。

10、（2）將未激活的改性支撐劑和激活劑加入到壓裂液中，然后注入地層，在地層中支撐劑進行自聚集和固結(jié)，達到防砂目的。在地層中，改性支撐劑表面的含烯基的化合物在激活劑的作用下發(fā)生共價聚合反應，支撐劑顆粒間發(fā)生物理化學反應產(chǎn)生疏水締合力和共價力，產(chǎn)生捕集作用實現(xiàn)自聚集弱固結(jié)作用，進一步實現(xiàn)壓裂過程中的高效防砂。

11、所述激活劑為定向激活劑，選自偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一種或多種。

12、優(yōu)選的是，步驟（1）中，防砂劑與支撐劑的用量重量比為（0.8-1.2）：100。所述支撐劑為石英砂或陶粒。

13、優(yōu)選的是，步驟（2）中，壓裂液、未激活的改性支撐劑、激活劑的用量重量比為100：20：（0.075-0.1）。

14、本發(fā)明還提供了上述自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的另一種應用方法：將防砂劑和激活劑加入壓裂液中，然后注入地層，在地層中防砂劑與激活劑發(fā)生反應形成疏水固結(jié)層，達到穩(wěn)定巖石壁面目的；所述激活劑選自偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一種或多種。

15、優(yōu)選的是，壓裂液、防砂劑、激活劑的用量重量比為100:（2-10）:（0.075-0.1）。

16、所述壓裂液的稠化劑可以為胍膠、線性聚丙烯酰胺、疏水締合聚丙烯酰胺、黏彈性表面活性劑等。

17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益之處在于：

18、（1）本發(fā)明的防砂劑可以用于對支撐劑改性，使支撐劑表面具備疏水性，在水中自聚集成簇，并在激活劑的作用下支撐劑表面的含烯基的化合物的聚合反應形成固結(jié)砂，從而實現(xiàn)防砂效果。有效解決了目前防砂技術中支撐劑不易儲存、固結(jié)強度過高、低溫儲層防砂不理想、后期防砂失效等問題，同時能夠有效提高裂縫導流能力實現(xiàn)增產(chǎn)改造。

19、（2）該防砂劑還可直接添加于壓裂液中，隨壓裂液泵入地層，并滲入地層形成疏水固結(jié)層，有效提升巖石膠結(jié)強度，減少因流體沖刷而造成巖體剝落而出砂，實現(xiàn)巖石碎屑的固結(jié)與裂縫壁面的穩(wěn)固效果。該防砂劑不僅可以起到疏水、固結(jié)效果，同時對滲透率傷害和裂縫導流能力影響較小。

20、（3）本發(fā)明的防砂劑可對支撐劑實現(xiàn)均勻改性，與壓裂液配伍性好，穩(wěn)定強，可在30℃以上的地層溫度下實現(xiàn)高效防砂和地層巖石穩(wěn)固。

21、（4）本發(fā)明的防砂劑以及對支撐劑的改性方法，制備過程簡單，將各項原料混合攪拌即可得到，同時所需原料易得，成本低，可實現(xiàn)大規(guī)模，安全高效的生產(chǎn)。

22、本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

技術特征：

1.一種自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑，其特征在于，由以下重量份比例的原料組分通過攪拌混合制成：

2.如權利要求1所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑，其特征在于，所述化學改性劑選自環(huán)氧化聚丁二烯、異戊二烯、端環(huán)氧基聚丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲基乙氧基)硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷的一種或多種。

3.如權利要求1所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑，其特征在于，所述有機溶劑選自石油醚、白油、溶劑油、二甲基亞砜、己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯的一種或多種。

4.一種如權利要求1-3任意一項所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應用方法，其特征在于，步驟如下：

5.如權利要求4所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應用方法，其特征在于，步驟（1）中，防砂劑對支撐劑表面進行改性的方法為將防砂劑與支撐劑混合攪拌3~5min，或者將防砂劑噴涂于支撐劑表面。

6.如權利要求5所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應用方法，其特征在于，步驟（1）中，防砂劑與支撐劑的用量重量比為（0.8-1.2）：100。

7.如權利要求5所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應用方法，其特征在于，所述支撐劑為石英砂或陶粒。

8.如權利要求4所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應用方法，其特征在于，步驟（2）中，壓裂液、未激活的改性支撐劑、激活劑的用量重量比為100：20：（0.075-0.1）。

9.一種如權利要求1-3任意一項所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應用方法，其特征在于，將防砂劑和激活劑加入壓裂液中，然后注入地層，在地層中防砂劑與激活劑發(fā)生反應形成疏水固結(jié)層，達到穩(wěn)定巖石壁面目的；所述激活劑選自偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一種或多種。

10.如權利要求9所述的自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑的應用方法，其特征在于，壓裂液、防砂劑、激活劑的用量重量比為100:（2-10）:（0.075-0.1）。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自聚集弱固結(jié)多功能防砂劑及其應用，屬于油氣化學技術領域。該防砂劑由0.2?0.6重量份疏水改性劑、0.6?1.2重量份化學改性劑和2?4重量份有機溶劑通過簡單混合制成。所述疏水改性劑選自甲基丙烯酰氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、氨基烷基聚二甲基硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、聚[3?((2?氨乙基)氨基)丙基]甲基(二甲基)硅氧烷、γ?丙基三甲氧基硅烷等組分中的一種或多種；所述化學改性劑為含烯基的化合物。該防砂劑不僅可以用于對支撐劑的涂覆改性，在水中自聚集成簇，并經(jīng)由表面的含烯基的化合物聚合形成固結(jié)砂，從而達到防砂效果；該防砂劑還可以直接添加到壓裂液中，滲入地層形成疏水固結(jié)層，起到穩(wěn)定巖石壁面的效果。

技術研發(fā)人員：魏泓宇,楊波,張浩,楊荻,羅朝剛,田鵬遠,唐丹,吳郁
受保護的技術使用者：成都與盛能源科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19