防砂用纖維復(fù)合濾體、濾砂管及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種防砂用纖維復(fù)合濾體、濾砂管及制備方法。所述防砂用纖維復(fù)合濾體，由表面涂層的支撐劑和硅烷偶聯(lián)劑表面處理的纖維裝模熱成型制得；所述防砂用濾砂管由帶過流孔眼的中心管和套覆在中心管上的本發(fā)明的纖維復(fù)合濾體組成；所述纖維復(fù)合濾體固定在中心管過流孔眼段上。本發(fā)明還提供纖維復(fù)合濾體的制備方法和濾砂管的組裝方法。本發(fā)明制備的纖維復(fù)合濾砂管強(qiáng)度高，韌性好，耐介質(zhì)性好，孔隙分布均勻，既具有較好的滲透性，又具有良好的防砂作用。
【專利說明】防砂用纖維復(fù)合濾體、濾砂管及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油田用品，尤其是防砂用纖維復(fù)合濾體、濾砂管及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 疏松砂巖油藏在我國的油氣資源中占有十分重要的地位，油井出砂是這類油藏 開采的主要矛盾。油井出砂必然影響油井的正常生產(chǎn)，為了保證油井的正常生產(chǎn)，油井防 砂工藝技術(shù)的研究和發(fā)展在疏松砂巖油藏的開采中顯得越來越重要。目前國內(nèi)外常用的 防砂技術(shù)主要是繞絲篩管礫石充填，其次是預(yù)充填繞絲篩管、化學(xué)膠結(jié)人工井壁防砂；例 如CN102913211A公開一種多層管狀結(jié)構(gòu)的防砂篩管，由外至內(nèi)依次為防護(hù)外殼層，防砂篩 網(wǎng)層，礫石充填層和割縫篩管層。該發(fā)明以微細(xì)復(fù)合型腔割縫篩管作為不可膨脹的內(nèi)支撐 管，用高壓液攜帶礫石充填擠壓的方法來實(shí)現(xiàn)篩管的膨脹，實(shí)現(xiàn)整個膨脹段的"零環(huán)空"，適 應(yīng)性強(qiáng)。CN202731859U提供一種可調(diào)式預(yù)充填礫石防砂管，從外到內(nèi)由六部分組成：外層 保護(hù)管柱，防砂網(wǎng)（位于外層保護(hù)管柱與內(nèi)層保護(hù)管柱之間），內(nèi)層保護(hù)管柱，礫石層，隔板 (位于內(nèi)層保護(hù)管柱與割縫基管之間），割縫基管。該實(shí)用新型提高了防砂管的適用范圍， 延長了防砂管的使用壽命。
[0003] 但是，實(shí)際生產(chǎn)中隨著防砂難度的不斷增大，單一的防砂技術(shù)已經(jīng)不能滿足油田 對防砂技術(shù)的要求，復(fù)合防砂技術(shù)集多種防砂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)于一體，日益受到各油田的重視。 CN103452534A公開了一種復(fù)合防砂篩管，包括基管和覆蓋在基管上的復(fù)合防砂過濾套，依 次由內(nèi)保護(hù)套、金屬網(wǎng)布擴(kuò)散層、金屬網(wǎng)布過濾層、表層的外保護(hù)套復(fù)合而成。該發(fā)明解決 了電阻焊焊接造成金屬過濾層受損和金屬網(wǎng)布和外保護(hù)套之間不貼合等缺陷，具有擋砂效 果好，不易堵塞，抗內(nèi)壓抗外擠強(qiáng)度高，可靠性高等特點(diǎn)，適用于各種復(fù)雜井況的油氣井防 砂，尤其適合水平井的使用。
[0004] 濾砂管防砂在油田防砂中占了相當(dāng)大的比重，但常用濾砂管還存在很多不足，如： 金屬濾砂管成本較高，且易堵塞；環(huán)氧樹脂濾砂管防砂效果較好，施工簡單，成本低，堵塞較 輕，但脆性大；篩管礫石充填防砂管柱的后期處理困難，大修率高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有濾砂管防砂的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種防砂用纖維復(fù)合濾體及其制備 方法，本發(fā)明還提供用所述纖維復(fù)合濾體組裝的濾砂管及制備方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -、防砂用纖維復(fù)合濾體
[0008] -種防砂用纖維復(fù)合濾體，由表面涂層的支撐劑和硅烷偶聯(lián)劑表面處理的纖維裝 模熱成型制得；
[0009] 所述支撐劑為石英砂，表面涂層是樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、固化劑和增韌劑；其中，所述 樹脂為酚醛樹脂、改性酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、糠醛樹脂、脲醛樹脂、有機(jī)硅樹脂之一或組合， 所述固化劑為六次甲基四胺，所述增韌劑為二丁酯；
[0010] 以支撐劑質(zhì)量計，所述樹脂的用量為9%-11%，最佳用量為10% ;所述娃燒偶 聯(lián)劑的用量為〇. 15% -0. 20% ;所述固化劑的用量為0. 4% -0. 6% ;所述增韌劑的用量為 0· 5-1. 5%。
[0011] 所述纖維為玻璃纖維，纖維的長度為l〇_15mm，直徑為10-15 μ m。所述硅烷偶聯(lián)劑 表面處理的纖維用量為支撐劑質(zhì)量的1-2%，優(yōu)選1. 5%。
[0012] 先將硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧樹脂、固化劑、增韌劑依次加入到石英砂中制成涂覆砂支撐 齊IJ ;再將用硅烷偶聯(lián)劑表面處理的玻璃纖維鼓風(fēng)加入涂覆砂支撐劑中，裝模熱成型，即得防 砂用纖維復(fù)合濾體。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH-550、KH-551、KH-560、KH-570中的一 種或組合。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述表面涂層的支撐劑中，所述樹脂：硅烷偶聯(lián)劑：固化劑： 增韌劑：石英砂=10 :〇. 2 :0. 5 :1 :100質(zhì)量比。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，硅烷偶聯(lián)劑表面處理的纖維中，硅烷偶聯(lián)劑用量占纖維質(zhì)量 的 0· 1-0. 2%。
[0016] 本發(fā)明的防砂用纖維復(fù)合濾體可以根據(jù)需要制作成任意便于使用的形狀。例如， 最常用的形狀是實(shí)心柱狀或空心圓柱狀。
[0017] 二、防砂用纖維復(fù)合濾體的制備方法
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，一種防砂用纖維復(fù)合濾體的制備方法，包括步驟如下：
[0019] 第一步，制備表面涂層的支撐劑（涂覆砂）。
[0020] 按配比將硅烷偶聯(lián)劑、樹脂、固化劑、增韌劑依次加入到石英砂中拌勻、風(fēng)干、壓 散、過篩，制得表面涂層的支撐劑；
[0021] 優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑：環(huán)氧樹脂：固化劑：增韌劑：石英砂=0. 15-0. 20 :9-11 : 0· 4-0. 6 :0· 5-1. 5 :100 質(zhì)量比。
[0022] 第二步，用硅烷偶聯(lián)劑作為表面處理劑對玻璃纖維進(jìn)行表面處理。
[0023] 取硅烷偶聯(lián)劑加入到玻璃纖維中，硅烷偶聯(lián)劑占玻璃纖維的質(zhì)量百分比為 0. 1-0. 2%，常溫攪拌條件下處理10-30min，得硅烷偶聯(lián)劑表面處理的玻璃纖維；
[0024] 第三步，制備纖維濾體。
[0025] 將第二步制備的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面處理的玻璃纖維加入到第一步制備的表面涂 層的支撐劑中，攪拌至均勻，裝模、入爐，在60-70°C條件下加熱60-72h，取出后自然冷卻至 室溫，制得纖維復(fù)合濾體。
[0026] 所述硅烷偶聯(lián)劑表面處理的玻璃纖維質(zhì)量為石英砂質(zhì)量的1-2%，優(yōu)選1. 5%。
[0027] 所述纖維是通過鼓風(fēng)方式加入的，同時攪拌表面涂層的支撐劑，以使纖維能均勻 分布于支撐劑中。
[0028] 三、用纖維復(fù)合濾體組裝的濾砂管及組裝方法
[0029] -種防砂用濾砂管，由帶過流孔眼的中心管和套覆在中心管上的纖維復(fù)合濾體組 成；所述纖維復(fù)合濾體固定在中心管過流孔眼段上。中心管兩端露出部分無孔眼。結(jié)構(gòu)如 圖5所示。
[0030] 所述纖維復(fù)合濾體為空心柱狀濾體，內(nèi)徑與中心管外徑相適配；長度以能覆蓋住 中心管的過流孔眼段為宜。所述纖維復(fù)合濾體壁厚10-40_;優(yōu)選25-30_。需根據(jù)油管尺 寸和防砂要求來確定其具體厚度。
[0031] 所述纖維復(fù)合濾體為本發(fā)明前述第一部分制備的纖維復(fù)合濾體。
[0032] 所述纖維復(fù)合濾體兩端通過固定件固定。所述纖維復(fù)合濾體的固定件按本領(lǐng)域現(xiàn) 有技術(shù)，例如螺紋端環(huán)、銷釘、焊接擋環(huán)或鉚接箍圈等。
[0033] 本發(fā)明所述帶過流孔眼的中心管按本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)，一般是用特定尺寸的油管在 其管體上加工特定尺寸、密度的孔眼；根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)計制作即可，本發(fā)明不作特別限 定。一般常規(guī)孔眼的孔徑約在l〇±2mm。
[0034] 濾砂管組裝方法：
[0035] (1)將油管加工成帶有過流孔眼的中心管；
[0036] (2)根據(jù)中心管的尺寸，按本發(fā)明的方法制做形狀尺寸相適配的空心柱狀纖維復(fù) 合濾體；
[0037] (3)將制成的纖維復(fù)合濾體套入中心管上，覆蓋住中心管的過流孔眼段，兩端用固 定件固定。
[0038] 本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)良效果：
[0039] 本發(fā)明的樹脂涂覆砂中：硅烷偶聯(lián)劑為KH-550、KH-551、KH-560、KH-570中的一種 或組合，偶聯(lián)劑分子中的不同部分分別與樹脂和纖維表面形成化學(xué)鍵橋接，從而改善了樹 脂和纖維之間的粘結(jié)，六次甲基四胺可加快樹脂固化，起到增強(qiáng)劑的作用，而二丁酯的加入 則可改善樹脂涂覆砂體的韌性。本發(fā)明的纖維復(fù)合濾砂管與現(xiàn)有濾砂管相比具有孔隙分布 均勻、大孔道所占比例大、滲透率高、強(qiáng)度高、韌性好、耐介質(zhì)性好的特點(diǎn)。由本發(fā)明制備的 纖維復(fù)合濾砂管既具有較好的滲透性，又具有良好的防砂作用。更多的實(shí)驗(yàn)效果將在實(shí)施 例中加以詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 圖1是表面處理后的玻璃纖維照片。
[0041] 圖2是實(shí)施例1制得的纖維復(fù)合濾體，截面為橢圓的柱狀。
[0042] 圖3是實(shí)施例2制得的纖維復(fù)合濾體，空心柱狀，截面為圓形。
[0043] 圖4是用纖維復(fù)合濾體組裝的濾砂管實(shí)物照片。
[0044] 圖5用纖維復(fù)合濾體組裝成濾砂管的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、中心管，2、孔眼，3、纖 維復(fù)合濾體，4、固定件，5、中心管露出段。

【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不限于此。
[0046] 實(shí)施例1 :以支撐劑石英砂20-40目（0. 42-0. 84mm) Ikg為例，制備纖維復(fù)合濾體
[0047] (1)將2gKH_550、IOOg環(huán)氧樹脂（廣州市東風(fēng)化工實(shí)業(yè)有限公司，型號 E-44(6101)、環(huán)氧值（mol/100g):0·41-0·47)、5g六次甲基四胺、10g二丁酯按2 :100:5:10 的比例依次加入到盛有砂樣的托盤中，拌勻、風(fēng)干、壓散、過篩，制得樹脂涂覆砂（支撐劑）；
[0048] (2)取0· 0225gKH-550加入到15g玻璃纖維中進(jìn)行表面處理；制得表面處理的玻 璃纖維，如圖1所示。
[0049] (3)取經(jīng)表面處理的玻璃纖維15g，鼓風(fēng)加入到Ikg樹脂涂覆砂中，經(jīng)裝模，入爐 65°C條件下加熱72h，取出后自然冷卻至室溫，制得柱狀纖維復(fù)合濾體（如圖2所示）。
[0050] 重復(fù)以上操作，另行制備4組柱狀纖維復(fù)合濾體，共計5組，用于以下的性能測試 實(shí)驗(yàn)。
[0051] 用實(shí)施例I (1)的方法制得樹脂涂覆砂，裝模熱壓得不含纖維的樹脂涂覆砂濾體。 作為對照例，用于以下的性能測試實(shí)驗(yàn)。
[0052] 性能實(shí)驗(yàn)
[0053] (1)孔隙分布實(shí)驗(yàn)
[0054] 分別測量本發(fā)明5組纖維復(fù)合濾體的孔隙分布和毛管壓力曲線，纖維復(fù)合濾體的 孔隙半徑主要分布在58. 24-66. 99 μ m之間，占孔隙總數(shù)的51%，5組樣品的平均孔隙半徑 為62. 52 μ m。纖維復(fù)合濾體的孔隙分布均勻，大孔道所占比例大。
[0055] (2)滲透率實(shí)驗(yàn)
[0056] 分別對本發(fā)明5組纖維復(fù)合濾體、對照例5組樹脂涂覆砂濾體的滲透率濾進(jìn)行測 量，本發(fā)明5組纖維復(fù)合濾體的平均滲透率為23. 24 μ m2,對照例5組樹脂涂覆砂濾體的平 均滲透率為16. 17 μ m2,硅烷偶聯(lián)劑表面處理的纖維的加入使得纖維復(fù)合濾體的滲透率較 樹脂涂覆砂濾體提高43. 72 %。（滲透率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1)。
[0057] 表1滲透率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

【權(quán)利要求】
1. 一種防砂用纖維復(fù)合濾體，由表面涂層的支撐劑和硅烷偶聯(lián)劑表面處理的纖維裝模 熱成型制得； 所述支撐劑為石英砂，表面涂層是樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、固化劑和增韌劑；其中，所述樹脂 為酚醛樹脂、改性酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、糠醛樹脂、脲醛樹脂、有機(jī)硅樹脂之一或組合，所述 固化劑為六次甲基四胺，所述增韌劑為二丁酯； 以支撐劑質(zhì)量計，所述樹脂的用量為9% -11%，最佳用量為10% ;所述硅烷偶聯(lián) 劑的用量為〇. 15% -0.20% ;所述固化劑的用量為0.4% -0.6% ;所述增韌劑的用量為 0? 5-1. 5%。
2. 如權(quán)利要求1所述的防砂用纖維復(fù)合濾體，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑選自 KH-550、KH-551、KH-560、KH-570 中的一種或組合。
3. 如權(quán)利要求1所述的防砂用纖維復(fù)合濾體，其特征在于所述表面涂層的支撐劑中， 所述樹脂：娃燒偶聯(lián)劑：固化劑：增初劑：石英砂的質(zhì)量比為10 :〇. 2 :0. 5 :1 :100。
4. 如權(quán)利要求1所述的防砂用纖維復(fù)合濾體，其特征在于硅烷偶聯(lián)劑表面處理的纖維 中，硅烷偶聯(lián)劑用量占纖維質(zhì)量的〇. 1-0. 2%。
5. 權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述防砂用纖維復(fù)合濾體的制備方法，包括步驟如下： 第一步，按配比將硅烷偶聯(lián)齊IJ、樹脂、固化齊IJ、增韌劑依次加入到石英砂中拌勻、風(fēng)干、 壓散、過篩，制得表面涂層的支撐劑； 第二步，取硅烷偶聯(lián)劑加入到玻璃纖維中，硅烷偶聯(lián)劑占玻璃纖維的質(zhì)量百分比為 0. 1-0. 2%，常溫攪拌條件下處理10-30min，得硅烷偶聯(lián)劑表面處理的玻璃纖維； 第三步，將第二步制備的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面處理的玻璃纖維加入到第一步制備的表面 涂層的支撐劑中，攪拌至均勻，裝模、入爐，在60-70°C條件下加熱60-72h，取出后自然冷卻 至室溫，制得纖維復(fù)合濾體。
6. 如權(quán)利要求5所述的防砂用纖維復(fù)合濾體的制備方法，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑 表面處理的玻璃纖維質(zhì)量為石英砂質(zhì)量的1-2%，優(yōu)選1. 5%。
7. -種防砂用濾砂管，其特征在于由帶過流孔眼的中心管和套覆在中心管上的纖維復(fù) 合濾體組成；所述纖維復(fù)合濾體固定在中心管過流孔眼段上。中心管兩端露出部分無孔眼； 所述纖維復(fù)合濾體是權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的防砂用纖維復(fù)合濾體。
8. 如權(quán)利要求7所述的防砂用濾砂管，其特征在于所述纖維復(fù)合濾體為空心柱狀濾 體，內(nèi)徑與中心管外徑相適配。
9. 如權(quán)利要求7所述的防砂用濾砂管，其特征在于所述纖維復(fù)合濾體壁厚10-40mm。
【文檔編號】E21B43/08GK104402394SQ201410535991
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】齊寧, 劉帥, 吳凱凱 申請人:中國石油大學(xué)(華東)