CN103725274A - 耐高压可控降解化学成型的流体桥塞及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高压可控降解化学成型的流体桥塞及其制备方法和用途，该流体桥塞是在常温下，将丙烯酸钠、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N’N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮类引发剂、植物胶、聚乳酸、盐酸盐及二氧化硅加入水中搅拌均匀，而后在上述混合物加入井筒前向其中加入有机硼交联剂和过硫酸铵胶囊，搅拌均匀制得的。该流体桥塞耐高温耐高压性好，且能在自然条件下降解。利用其进行多级压裂时，先将井底部压裂，下入油管，注入所述流体桥塞液体，上提油管至流体桥塞上液面处，待流体桥塞固化后压裂上一层，如此往复实现多级分段分层压裂，且不会对井筒造成危害。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，特别是涉及一种耐高压可控降解化学成型的流体桥塞及其制备方法和用途。
背景技术
随着压裂措施改造工艺及工具的不断发展，近年来多段储层大规模连续压裂施工工艺得到广泛应用。主要包括下桥塞上返分段压裂、双封隔器拖动分段压裂、多级封隔器跨隔分段压裂、多级喷砂压裂以及泵送桥塞分段压裂等，诸多工艺均具有其独特的应用优势，但也都存在不可避免的工艺缺陷和不足。例如：下桥塞上返分段压裂工艺存在桥塞中途失封，桥塞无法打捞或打捞困难等风险；双封隔器拖动分段压裂及多级封隔器跨隔分段压裂工艺存在封隔器失封和封隔器解封困难，管柱卡阻等风险；多级喷砂压裂工艺由于入井工具尺寸限制，改造层段数目有限，且喷枪上的喷嘴在高压长时间的施工过程中容易脱落而造成砂堵，影响施工进度及施工效果；泵送桥塞分段压裂工艺多采用光套管压裂，对井筒完善程度要求较高，同时在长时间较高施工压力反复波动的情况下，套管疲劳受损程度不断增加，易出现套管损坏的风险。
发明内容
本发明的一个目的在于：提供一种耐高压可控降解化学成型的流体桥塞，该流体桥塞凝固后可形成类似于水泥塞的隔离带，具有一定强度；可耐120℃高温；注入实芯塞段，最高承压40MPa；可控制降解，自然降解28-31天，在初期流体状况下，可泵送施工且密度可调。
本发明的另一目的在于：提供上述流体桥塞的制备方法，该制备方法简单，适于在现场操作。
本发明的又一目的在于：给出利用所述流体桥塞进行多级压裂的方法，可以对目标井段进分段改造。
为此，本发明的技术方案为：
一种耐高压可控降解化学成型的流体桥塞，由按重量份计的下列组分制得：
所述丙烯酸钠、丙烯酰胺及二甲基二烯丙基氯化铵的作用是在偶氮类引发剂的作用下与N’N-亚甲基双丙烯酰胺一同反应，形成新的空间网状结构，增强耐压强度。
所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和偶氮二氰基戊酸中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。引发剂促使丙烯酰胺在进行聚合反应。
所述植物胶为羧甲基胍胶、羟丙基胍胶、魔芋胶中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
所述有机硼交联剂具有延迟交联功能，能够与植物胶发生反应，生成凝胶。
所述聚乳酸分子量为2～20万，粒子直径为1～10mm。聚乳酸的作用为：当泵入井筒中的流体桥塞未在井筒中凝固时，聚乳酸粒子能够卡在射孔炮眼处，减缓流体桥塞向地层中流入。随着后期聚乳酸发生分解，降低桥塞中的pH值，促使固化后的流体桥塞破胶。
所述盐酸盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁中的任意一种或者任意几种以任意比的混合物，用以调节液体胶塞的密度，并控制流体桥塞的吸水率。
所述二氧化硅的粒径为20～5000纳米，其作用是增强流体桥塞的耐压强度。
所述耐高压可控降解化学成型的流体桥塞的制备方法：
所述耐高压可控降解化学成型的流体桥塞的制备方法：在常温下，将丙烯酸钠、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N’N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮类引发剂、植物胶、聚乳酸、盐酸盐及二氧化硅加入水中搅拌均匀，而后在上述混合物加入井筒前向其中加入有机硼交联剂和过硫酸铵胶囊，搅拌均匀，即得所述耐高压可控降解化学成型的流体桥塞。
该方法制得的流体桥塞，由于含有相互间存在静电引力的阴离子聚合物和阳离子聚合物，并具有空间网状交联结构，使本发明所述流体桥塞在井温90～120℃条件下，交联固化后强度可达到40MPa，且能在自然条件下降解。
利用所述耐高压可控降解化学成型的流体桥塞的进行多级压裂的方法，具体包括如下步骤：
1）将井分为多段，由井底向井口依次分为第一段、第二段、至第n段；
2）压裂第一段，将油管下入第一段接近井底位置，向其中注入所述流体桥塞，使流体桥塞液面高度处于第一段和第二段之间，然后将油管上提到流体桥塞的液面上方；
3）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第二段；
4）向其中注入所述流体桥塞，使流体桥塞液面高度处于第二段和第三段之间，将油管上提到流体桥塞液面上方；
5）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第三段；
6）按照步骤4）、5）的方法，从下往上依次向所述油管的相应段注入所述流体桥塞上提油管至流体桥塞液面上方，再进行压裂，直至压裂到位于井口位置的第n段。
利用该方法形成的耐高压可控降解化学成型的流体桥塞，在多层压裂时，可以封堵已压裂层，转而进行上一层压裂，即压完一层封堵一层，实现多级分段分层压裂。压裂结束后，进行破胶解除全部堵塞的流体桥塞，使井筒畅通，因不使用任何机械工具，所以避免了常规方法管柱卡阻、砂埋工具、损坏套管等弊端。
附图说明
图1为预使用实施例2制得的流体桥塞的水平井示意图；
图2为利用实施例2流体桥塞进行多级压裂时第一段压裂的示意图；
图3为利用实施例2流体桥塞进行多级压裂时第一段压裂后注入所述流体桥塞以形成实心流体桥塞的示意图；
图4为利用实施例2流体桥塞进行多级压裂时第一段压裂完成注入所述流体桥塞并提高油管后的示意图；
图5为利用实施例2流体桥塞进行多级压裂时第二段压裂的示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
在常温下，将10kg丙烯酸钠、10kg丙烯酰胺、11kg二甲基二烯丙基氯化铵、0.05kgN’N-亚甲基双丙烯酰胺、0.05kg偶氮二异丁基脒盐酸盐、1kg氯化钾、5kg粒径为200nm的二氧化硅粒子、19kg羧甲基胍胶、5kg分子量为5万且粒径为10mm的聚乳酸，加入到915kg水中搅拌分散，而后在将上述混合物加入井筒前向其中加入5kg有机硼交联剂和20kg过硫酸铵胶囊，搅拌均匀后即得所述耐高压可控降解化学成型的流体桥塞。该流体桥塞可以承压40MPa，耐温120℃，能够在28-30天后自动破胶。
实施例2
在常温下，将10kg丙烯酸钠、29kg丙烯酰胺、5kg二甲基二烯丙基氯化铵、0.05kgN’N-亚甲基双丙烯酰胺、0.1kg偶氮二异丁咪唑啉盐酸、1kg氯化镁、10kg粒径为100nm的二氧化硅粒子、10kg羟丙基胍胶、10kg分子量为20万且粒径为5mm的聚乳酸，加入到930kg水中搅拌分散，而后在将上述混合物加入井筒前向其中加入4kg有机硼交联剂和10kg过硫酸铵胶囊，搅拌后均匀后即得所述耐高压可控降解化学成型的流体桥塞。该流体桥塞可以承压40MPa，耐温120℃，能够在30天后自动破胶。
将实施例2制得的流体桥塞用于实现水平井的多级压裂的操作过程如下：
1）将井分为六段，由井底向井口依次分为第一段、第二段、第三段、至第六段；
2）压裂第一段，将油管下入第一段接近井底位置，向其中注入所述流体桥塞液体，使流体桥塞液面高度处于第一段和第二段之间；然后将油管上提到流体桥塞的液面上方；
3）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第二段；
4）向其中注入所述流体桥塞液体，使流体桥塞液面高度处于第二段和第三段之间，将油管上提到流体桥塞液面上方；
5）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第三段；
6）向油管中注入所述流体桥塞液体，使流体桥塞液面高度处于第三段和第四段之间，将油管上提到流体桥塞液面上方；
7）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第四段；
8）向油管中注入所述流体桥塞液体，使流体桥塞液面高度处于第四段和第五段之间，将油管上提到流体桥塞液面上方；
9）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第五段；
10）向油管中注入所述流体桥塞液体，使流体桥塞液面高度处于第五段和第六段之间，将油管上提到流体桥塞液面上方；
11）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第六段。
该方法能形成可控降解化学成型的流体桥塞，在多层压裂时，该流体桥塞封堵已压裂层，转而进行上一层压裂，即压完一层封堵一层，实现多级分段分层压裂。压裂结束后，进行破胶解除全部堵塞流体桥塞，使井筒畅通，因不使用任何机械工具，所以避免了常规方法管柱卡阻、砂埋工具、损坏套管等弊端。
Claims (8)
1.一种耐高压可控降解化学成型的流体桥塞，其特征在于：由按重量份计的下列组分制得：
2.如权利要求1所述的流体桥塞，其特征在于：所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和偶氮二氰基戊酸中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
3.如权利要求1所述的流体桥塞，其特征在于：所述植物胶为羧甲基胍胶、羟丙基胍胶、魔芋胶中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
4.如权利要求1所述的流体桥塞，其特征在于：所述聚乳酸分子量为2～20万，粒子直径为1～10mm。
5.如权利要求1所述的流体桥塞，其特征在于：所述盐酸盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁中的任意一种或者任意几种以任意比的混合物。
6.如权利要求1所述的流体桥塞，其特征在于：所述二氧化硅的粒径为20～5000纳米。
7.如权利要求1所述的流体桥塞的制备方法，其特征在于：在常温下，将丙烯酸钠、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N’N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮类引发剂、植物胶、聚乳酸、盐酸盐及二氧化硅加入水中搅拌均匀，而后在上述混合物加入井筒前向其中加入有机硼交联剂和过硫酸铵胶囊，搅拌均匀，即得所述耐高压可控降解化学成型的流体桥塞。
8.利用如权利要求1所述的流体桥塞的进行多级压裂的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将井分为多段，由井底向井口依次分为第一段、第二段、至第n段；
2）压裂第一段，将油管下入第一段接近井底位置，向其中注入所述流体桥塞，使流体桥塞液面高度处于第一段和第二段之间，然后将油管上提到流体桥塞的液面上方；
3）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第二段；
4）向其中注入所述流体桥塞，使流体桥塞液面高度处于第二段和第三段之间，将油管上提到流体桥塞液面上方；
5）待流体桥塞固化，再次施压，压裂第三段；
6）按照步骤4）、5）的方法，从下往上依次向所述油管的相应段注入所述流体桥塞上提油管至流体桥塞液面上方，再进行压裂，直至压裂到位于井口位置的第n段。
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