[发明专利]一种低温自悬浮固化砂及制备方法

说明书

一种低温自悬浮固化砂，包括内核基料颗粒和自内核基料颗粒向外依次包覆的固化层、第一隔离层、催化层、第二隔离层、破胶层、第三隔离层和悬浮层。本发明所述低温自悬浮固化砂的优点如下：1、低温溶解。在地层温度在20℃以下，隔离层遇水溶解，无需施加压力；2、溶解时间可调；3、隔离层有效隔离固化剂和破胶剂，避免不同性质的物质相互影响干扰作用效果；4、施工工艺简单。5、低温固化，加入酸催化剂，促进了环氧树脂低温下缩聚反应，可在低温状态下快速固化。6、低温破胶。加入亚硫酸氢钠，有助于引发过硫酸铵释放氧自由基分解，缩短破胶时间和温度。本发明提供的低温自悬浮固化砂制备方法可操作性强、易于实施。

技术领域

本发明涉及一种固化砂，尤其是适用于海域天然气水合物开采的低温自悬浮固化砂的制备方法。

背景技术

随着全球经济的日益发展，世界各国对能源的需求量迅猛增长，常规油气资源已经无法满足工业生产的需求，同时随着人类对环境保护意愿的不断增强，一些相对清洁的非常规油气资源被不断勘探发现并逐步实现了工业化生产。然而这些清洁的非常规油气资源被开发过程中，有些受制于自身储层条件的影响，有些储层胶结疏松，开采过程中极易出砂从而导致产量锐减，有些渗透性差，产量低导致难以实现产业化。尤其近年来，海域天然气水合物开发进程被不断推进，水合物试采实现了从探索性试采到试验性试采。但是海域天然气水合物储层胶结疏松、地层砂粒径小、泥质含量高、井壁易坍塌，地层易出砂，需采用防砂完井方式，确定合理挡砂精度，保证井底气水流动性，以满足海域天然气水合物试采生产需求。在目前海域天然气水合物储层条件下，采取常规的方式来进一步提高产气量和稳产周期已显得力不从心，如何通过一系列创新性技术研发进一步提高海域天然气水合物产气量和稳产周期成为生产性试采的技术攻关方向。

现有技术，有一种利用微胶囊包封固化剂的低温固结砂制备方法，该方法将第二固化剂包覆于骨料表面，同时微胶囊将第二粘结剂和第二固化剂隔离，利用压力破壁微胶囊，当达到破壁压力时，微胶囊壁破裂，释放出第二固化剂，使其与第二粘结剂在地下发生固结反应，形成具有三维网状的连续的胶结固化体，可实现防砂防返吐。该固结砂体系存在的问题是：低温固结砂需要依靠压力破壁微胶囊，进而实现固化。而对于天然气水合物的开采，深度在海床下200米以内，如果施加压力可能会造成地层破裂，甚至破坏水合物的平衡。

还有一种固结砂体系可以在各类环境下固化，方便施工。但在地层温度小于60℃时，需先加入带有支撑剂颗粒注入至需要固砂的位置，然后将增强剂以顶替液的形式注入需要固砂的位置。存在的问题一是施工复杂，二是固化剂和破胶剂一种为还原剂，一种为氧化剂，两者随着溶解会相互干扰影响作用效果。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的问题，提供一种可实现携砂-破胶-固化一次完成的低温自悬浮固化砂及制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种低温自悬浮固化砂，包括内核基料颗粒和自内核基料颗粒向外依次包覆的固化层、第一隔离层、催化层、第二隔离层、破胶层、第三隔离层和悬浮层。

上述低温自悬浮固化砂，内核基料颗粒与固化层的质量比为1000:20-40；内核基料颗粒与第一隔离层的质量比为1000:2-4；内核基料颗粒与催化层的质量比为1000:2-4；内核基料颗粒与第二隔离层的质量比为1000:4-8；内核基料颗粒与破胶层的质量比为1000:1-1.3；内核基料颗粒与第三隔离层的质量比为1000:2-4；内核基料颗粒与悬浮层的质量比为1000:3-6。

上述低温自悬浮固化砂，所述内核基料颗粒为石英砂或陶粒；所述固化层包括粘结剂和固化剂，粘结剂、固化剂的质量比为15-25:5-15；所述第一隔离层、第二隔离层、第三隔离层均为隔离剂；所述催化层为酸性催化剂；所述破胶层包括破胶剂、低温活化剂和辛基酚聚氧乙烯醚，破胶剂、低温活化剂、基酚聚氧乙烯醚三者的质量比为0.8-1:0.2-0.3:0.06；所述悬浮层为改性聚丙烯酰胺和辛基酚聚氧乙烯醚，改性聚丙烯酰胺、基酚聚氧乙烯醚两者的质量比为4-6:0.3，改性聚丙烯酰胺分子量为800-1200万。