CN103342879A

CN103342879A - 一种可降解暂堵球

Info

Publication number: CN103342879A
Application number: CN2013103182558A
Authority: CN
Inventors: 管彬; 陈英; 周怡; 田亚莉; 陈锐; 衡晓棠; 周文高; 李磬; 刘腊梅; 李洁
Original assignee: SICHUAN CHUANQING DOWNHOLE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN CHUANQING DOWNHOLE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: CN103342879B

Abstract

本发明公开了一种可降解暂堵球，此暂堵球的配方为按重量份计：对苯二甲酸50-100份；乙二醇50-100份；1，4-丁二酸10-20份；1，3-丙二醇1-10份；1，4-苯二酚1-10份；三氯化铁0.1-0.5份；多聚甲醛0.05-0.5份；水20-50份。本发明提供的可降解暂堵球，可实现对炮眼堵塞、迫使工作液转向到其它改造层，具有操作简单、转向效果明显的显著优势。施工结束后，地层温度得到恢复，此暂堵球水解成水溶性液体的酸和醇，并随着其它液体一起排出，从而达到对地层的清洁改造，实现纵向上物理分层改造，同时降低地面流程堵塞的风险，在测试及完井阶段均可使用。

Description

一种可降解暂堵球

技术领域

本发明属于试油工程技术领域，具体涉及一种可降解暂堵球。

背景技术

随着试油工程技术的发展，在下入简单的完井管柱的情况下，越来越需求简单快捷的转向方式，实现立体改造。

目前，处理复杂储层、改造纵向上非均质性强的问题，采用的方法有：工具物理分层、纤维物理转向、塑料球物理转向和转向酸化学转向等手段进行纵向上的立体改造。

工具物理分层的优势是分层准确，但存在只能实现大段（大于10m）分层、工具管柱复杂和后续作业困难等问题；纤维物理转向的优点是能对吸酸压力差值小于8MPa的储层实现转向改造，但存在应力差值大于8MPa的多产层难以实现转向和泵送工艺复杂等缺点；塑料球物理转向具有堵塞炮眼和转向明显的优点，但是这种塑料球不降解，在后期排液易堵塞流程；转向酸化学转向能对吸酸压力差值小于5MPa的储层实现转向改造，但应力差值大于5MPa的多产层难以实现转向。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种可降解暂堵球，将其用于试油工程，具有施工简便、暂堵性能好、降解速度快、成功率高的特点。

本发明采用如下技术方案：

一种可降解暂堵球，其特征在于所述暂堵球由以下配方组成：

按重量份计算：

对苯二甲酸50-100份；乙二醇50-100份；1，4-丁二酸10-20份；1，3-丙二醇1-10份；1，4-苯二酚1-10份；三氯化铁0.1-0.5份；多聚甲醛0.05-0.5份；水20-50份。

进一步地，所述暂堵球配方也可以是：

按重量份计算：

对苯二甲酸64份；乙二醇76份；1，4-丁二酸14份；1，3-丙二醇2份；1，4-苯二酚3份；三氯化铁0.4份；多聚甲醛0.2份，水41份。

进一步地，所述的暂堵球通过以下步骤制成：

（1）可降解材料的制备：

a.在水中加入对苯二甲酸和乙二醇，加热搅拌至溶解，加入1，4-丁二酸和1，3-丙二醇于250℃、150MPa下反应3小时，得到共聚酯A；

在水中加入对苯二甲酸和乙二醇，搅拌至溶解，加入1，4-苯二酚于255℃、150MPa下反应3小时，得到共聚酯B;

b.将上述步骤中得到的共聚酯A和共聚酯B在282℃、80MPa下反应3小时，得到共聚酯C；

c.将上面得到的共聚酯C采用熔融纺丝法及后期加工制成可降解材料；

（2）可降解球的制备：

a.将上述制得的可降解材料于200℃高温下熔融；

b.加入三氯化铁，搅拌30分钟后，加入多聚甲醛，搅拌均匀；

c.将步骤b中搅拌均匀的混合物倒入模具中加热至100℃，加压至5MPa，冷却后经过打磨即得到可降解球。

进一步地，步骤（1）中制备共聚酯A的各物质重量份为：水14份、对苯二甲酸30份、乙二醇40份、1，4-丁二酸14份、1，3-丙二醇2份；步骤（1）中制备共聚酯B的各物质重量份为：水27份，对苯二甲酸34份、乙二醇36份、1，4-苯二酚3份。

进一步地，步骤（2）之b中各物质重量份为：三氯化铁0.4份，多聚甲醛0.2份。

进一步地，可降解球的直径为13mm或15mm或18mm。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的可降解暂堵球通过对炮眼的暂堵塞迫使工作液转向，从物理方面实现了层间转向，解决了非均质性储层的改造难题；新型高温转向酸是随着PH值的升高粘度增加暂堵高渗透层，迫使液体进入低渗透层实现层内转向，从化学方面解决了非均质性储层的改造难题。所以，本发明提供的可降解暂堵球和新型高温转向技术实现了层间转向和层内转向的双结合，从物理和化学两个方面解决了非均质性储层的改造难题。

（2）暂堵球下降速度与流体的速度大小、堵球直径的平方根成正比、与密度差的平方根成正比。通过调节暂堵球的密度或直径，可以在流体带动下使暂堵球下降到指定深度，进行封堵地层。故用此暂堵球在试油工程中进行暂堵，操作简便、并能对指定位置进行准确暂堵。

（3）本发明提供的暂堵球是一种以酯类纤维为主的产品，13mm暂堵球在130℃条件下能抗压70MPa ，15mm暂堵球在150℃条件下能抗压80MPa，18mm暂堵球在180℃条件下能抗压100MPa，上述暂堵球均能稳压4小时。此外，此暂堵球压后不变形，有一定弹性，具有良好的机械强度。所以本发明提供的暂堵球进行暂堵，这一种工艺就能实现多种储层改造，能对应力差值0~100MPa的多产层进行立体酸化或压裂。

（4）本发明提供的暂堵球是在转层前使用投球器投球，具有直接投入不下工具的特点，施工结束后，地层温度得到恢复，暂堵球水解成水溶性的酸和醇，并随其它液体一起排出，而达到对地层的清洁改造；本暂堵球可以实现纵向上物理分层改造，同时降低地面流程堵塞的风险，在测试及完井阶段均可使用；用本发明提供的暂堵球进行暂堵，不需增加设备，不动管柱，也不会出现封死地层、串层事故；此暂堵球在磨溪10井、磨溪12井、高石2井、高石3井进行试验，施工成功率为100%。故本发明提供的暂堵球具有“施工简便、暂堵性能好、降解速度快、成功率高”的特点。

（5）一般酸与醇进行酯化和缩聚反应时，都采用1:1的比例，并且需要催化剂的情况下进行。而本发明提供的可降解暂堵球的制备过程，在步骤（1）中制备共聚酯A时，采用酸总量过量，这样做是为了得到链端为羧基的共聚酯A，以便在下次聚合时能够进行酯化和聚合反应生成共聚酯C；并且酸过量还有利于反应朝酯化方向进行。本发明中，制备共聚酯A时，没有用催化剂，反应条件是250℃,150MPa的高温高压，这是因为在此温度和压力下，不需额外添加催化剂，就可以使酯化和聚合反应同时进行，若换成其它温度和压强，该反应很难进行且不能得到所需要的二元酸和二元醇的共聚酯产物，使后面制得的可降解暂堵球不能达到良好的机械强度和弹性，不能较好地抗压和有效降解。

（6）一般酸与醇进行酯化和缩聚反应时，都采用1:1的比例，并且需要催化剂的情况下进行。而本发明提供的可降解暂堵球的制备过程，在步骤（1）中制备共聚酯B时，采用醇总量过量，这样做是为了得到链端为羟基的共聚酯B，以便在与共聚酯A聚合时能够进行酯化和聚合反应生成共聚酯C；并且醇过量也有利于反应朝酯化方向进行。在本发明中，提供的共聚酯B是在255℃,150MPa的高温高压下制备而成的，此温度和压强下，不需要额外添加催化剂就可以使酯化和聚合反应同时进行，若换成其它温度和压强，该反应很难进行且不能得到所需要的共聚酯产物。

（7）本发明提供的可降解暂堵球的制备过程中，共聚酯C由链端为羧基的共聚酯A和链端为羟基的共聚酯B聚合而成，没有像一般的酯化缩聚反应那样，用共聚酯A和共聚酯B的原料直接一次性生成共聚酯C。用本发明提供的方法制备暂堵球，反应过程易控制，不会产生大量的副产物，容易得到大量目标产物，并且使该暂堵球具有良好的机械强度和弹性，能较好地抗压和有效降解。

附图说明

图1：暂堵球制备步骤框图；图2：磨溪10井酸化施工曲线图；其中，图2中的1表示油压曲线，2表示排出排量曲线，3表示套压曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例范围之中。

实施例1

一种可降解暂堵球由以下配方组成（按重量份计算）：

对苯二甲酸65份；乙二醇75份；1，4-丁二酸15份；1，3-丙二醇1份；1，4-苯二酚3份；三氯化铁0.4份；多聚甲醛0.2份，水41份。

可降解暂堵球通过以下重量份的物质通过以下步骤制备而成（按批量200kg生产）：

（1）暂堵球的制备步骤如附图1所示：可降解材料的制备：①重量份为14份的水和32份的对苯二甲酸和38份的乙二醇，于250℃下进行酯化反应，加入重量份为15份的1，4-丁二酸，搅拌，得到酯化产物；在酯化产物中加入重量份为1份的1、3-丙二醇进行共聚，控制最终真空度为150MPa，反应3小时，得到特性粘度约为0.4的共聚酯A。②重量份为27份的水和33份的对苯二甲酸和37份的乙二醇，加入重量份为3份的1，4-苯二酚，在255℃、150MPa下反应3小时，得到特性粘度约为0.3的共聚酯B。③将共聚酯A和B在282 ℃的温度条件下混合，控制最终真空度为80MPa，反应3小时，得到特性粘度0.65的共聚酯C。共聚酯C切片在155~158℃下热风干燥至干切片含水小于25ppm。④干燥的共聚酯C切片通过各自螺旋杆挤出机熔融，经计量泵、纺丝组建，从噴丝孔中挤出成型、经过一道拉伸并热定型，得到可降解材料。

（2）可降解暂堵球的合成：①将制成的可降解材料于200℃高温下熔融成浆状；②在该浆液中加入重量份为0.4的絮凝剂氯化铁，并搅拌30分钟；③絮凝剂搅拌均匀后，加入重量份为0.2的固化剂多聚甲醛再搅拌30分钟；④将上述搅拌均匀的浆液缓慢倒入指定的球形模具中；⑤对球形模具加热至100℃，加压至5MPa；⑥冷却1h后再进行打磨即可获得成形的光滑的球状物。

将制得的可降解暂堵球进行工程模拟试验，其抗压效果见下：

①130℃，13 mm暂堵球在清水中，抗压70MPa 4个小时；

②150℃，15 mm暂堵球在清水中，抗压80MPa 4个小时；

③180℃，18 mm暂堵球在清水中，抗压100MPa4个小时；

溶解时间：13 mm到18mm暂堵球,不同温度压力条件下，在不同介质中，可满足1小时到5小时可溶，溶解时间可调。

由此看出，此可降解暂堵球压后不变形、有一定弹性，具有良好的机械强度，能对应力差值0~100MPa的多产层进行立体酸化或压裂。

实施例2

一种可降解暂堵球由以下配方组成（按重量份计算）：

暂堵球的制备步骤如附图1所示：

1.可降解材料的制备：

a.干净的反应釜内，先加入14kg清水，升温至30～40℃后，搅拌中投加30kg对苯二甲酸，40kg乙二醇，控制在30min加完，加完后搅拌至完全溶解，加入14 kg的1，4-丁二酸，升温至250℃，搅拌恒温，再加入2kg的1，3-丙二醇，控制真空度150MPa，反应3小时，得到100kg共聚酯A；

b.干净的反应釜内，先加入27kg清水，升温至30～40℃后，搅拌中投入34kg对苯二甲酸，36kg乙二醇，控制在30～50 min加完，加完后搅拌至完全溶解，加入3 kg1，4-苯二酚，升温至255℃，搅拌恒温，控制真空度150MPa，反应3小时，得到100kg共聚酯B；

c．干净的反应釜内，缓慢投加a,b生成的100kg共聚酯A及100kg共聚酯B，控制20min内加完，升温至282℃，控制真空度80MPa，反应3小时，得到共聚酯C。

2. 可降解暂堵球的制备：

a.将可降解材料200kg于200℃高温下熔融成浆状；

b.加入0.4kg絮凝剂三氯化铁,搅拌30分钟至完全溶解后，再加入0.2kg固化剂多聚甲醛搅拌30分钟至完全溶解；

c.将步骤b中搅拌均匀的浆液倒入球形模具中加热至100℃，加压至5MPa，冷却后经过打磨即得到可降解球。

将上述制得的可降解暂堵球的实际运用：

国内首次使用本发明提供的暂堵球是在磨溪10井，此井属于磨溪-安平店潜伏构造，井温134℃，属孔隙型储层，施工层位龙王庙组，该井使用新型高温转向酸400立方及13mm暂堵球200个。施工83分钟，其酸化施工曲线见图2所示，从油压曲线1、排量曲线2，套压曲线3可看出：油压87至92兆帕，排量5.0立方/分钟，套压20至25 兆帕。从施工曲线图可以看出，暂堵球物理转向明显，起到了封堵下层的目的。该井压后测试产量130万立方/天，较压前120万立方/天增产10万立方/天。由此可以看出新型高温转向酸与可降解暂堵球的结合使用在该储层的成功使用显示出暂堵球层间物理转向的可观前景。随后高石2井、磨溪12井、高石3井等也进行了施工，施工成功率100%。

Claims

1.一种可降解暂堵球，其特征在于所述暂堵球由以下配方组成：

按重量份计算：

2.根据权利要求1所述的可降解暂堵球，其特征在于所述暂堵球配方也可以是：

按重量份计算：

3.根据权利要求1所述的可降解暂堵球，其特征在于所述的暂堵球通过以下步骤制成：

（1）可降解材料的制备：

c.将上面得到的共聚酯C采用熔融纺丝法即得可降解材料；

（2）可降解球的制备：

a.将上述制得的可降解材料于200℃下熔融；

b.加入三氯化铁，搅拌30分钟后，加入多聚甲醛，搅拌均匀；

4.根据权利要求3所述的可降解暂堵球，其特征在于：步骤（1）中制备共聚酯A的各物质重量份为：水14份、对苯二甲酸30份、乙二醇40份、1，4-丁二酸14份、1，3-丙二醇2份；步骤（1）中制备共聚酯B的各物质重量份为：水27份，对苯二甲酸34份、乙二醇36份、1，4-苯二酚3份。

5.根据权利要求3所述的可降解暂堵球，其特征在于：步骤（2）之b中各物质重量份为：三氯化铁0.4份，多聚甲醛0.2份。

6.根据权利要求1所述的可降解暂堵球，其特征在于：可降解球的直径为13mm或15mm或18mm。