CN105778877B - 一种缝间暂堵剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种缝间暂堵剂及其制备方法，所述缝间暂堵剂由质量百分比为37.625‑48.375％的聚丙烯酰胺、35‑45％的天然聚氨酯、6‑8％的磺酸盐表面活性剂和10‑12％的尿素组成。其制备方法是以丙烯酰胺单体、天然聚氨酯、磺酸盐表面活性剂和尿素为原料，用过硫酸钾作引发剂、异丙醇作链转移剂、氯化铝作交联剂进行引发丙烯酰胺聚合并交联，生成聚丙烯酰胺与天然聚氨酯的混合交联体系。该暂堵剂原料无毒无害，具有成本低，工艺简单，高温下形成滤饼能力强，封堵效率高，封堵作用强的特点，其完全溶解后无残渣，适用于高温地层压裂的缝间暂堵，是一种环境友好型暂堵剂。

Description

一种缝间暂堵剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种缝间暂堵剂及其制备方法，所述的暂堵剂用于高温地层压裂，属于油田化工领域，主要涉及油田重复压裂过程转向暂堵剂。
背景技术：
世界范围内，非均质油藏具有纵向分布相对分散、油层多、纵向非均质强等特点，而多层笼统压裂改造无法实现均衡改造，因此提出了裂缝暂堵转向压裂技术，该技术可以在一定程度上代替传统分层技术，实现多层、大跨度油藏的均衡改造，还可以实现老井的新缝压裂，达到增产稳产的效果。
此项技术中起决定性作用的一类助剂即为暂堵剂，但目前常用暂堵剂多数适用于中低温地层暂时封堵，存在成本昂贵，封堵效果差，溶后仍有残渣等问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种缝间暂堵剂及其制备方法。
本发明的目的按以下技术方案实现：
所述缝间暂堵剂由质量百分比为37.625-48.375％的聚丙烯酰胺、35-45％的天然聚氨酯、6-8％的磺酸盐表面活性剂和10-12％的尿素组成，各组分的质量百分比之和为100％。
上述缝间暂堵剂的制备方法是，其原料配方为：35％-45％丙烯酰胺单体、35％-45％天然聚氨酯、6-8％磺酸盐表面活性剂、10-12％尿素、2.1-2.7％过硫酸钾、0.35-0.45％异丙醇、0.175-0.225％氯化铝，上述各组分的百分比均为质量百分比，具体包括如下步骤：
(1)将上述丙烯酰胺单体、天然聚氨酯、磺酸盐表面活性剂和尿素置于广口瓶中，加入与上述四种组分之和同等质量的水，60℃下预混1h，此过程中始终通入氮气保护；
(2)向上述水溶液中加入过硫酸钾作引发剂、异丙醇作链转移剂、氯化铝作交联剂进行引发丙烯酰胺聚合并交联，反应温度60℃，并通氮气保护，2h后降温终止反应，生成聚丙烯酰胺与天然聚氨酯的混合交联体系；
(3)取出步骤(2)制取的胶板状产物并烘干，用粉碎机粉碎后，过筛得到不同粒径的固体颗粒产品，即为本发明所要提供的缝间暂堵剂。
本发明的有益效果是：提出了在软化点低、易溶解的低分子天然聚酯溶液中引发丙 烯酰胺聚合，再通过物理化学交联形成交叉互穿的网络结构来构建压裂暂堵剂的研究思路。该合成工艺中，聚氨基酸酯的粘性作用控制丙烯酰胺均聚的分子量，并通过吸水渗透加速丙烯酰胺溶解，聚丙烯酰胺与聚氨基酸酯相互交联形成的高强度网络结构可以提高聚氨基酸酯的短时耐温性及韧性，并通过助排剂、助溶剂、交联剂、链转移剂等调节产物的溶解性能，从而得到溶解初期强度高、在高温下短时间溶解的压裂裂缝间暂堵剂。该暂堵剂原料无毒无害，具有成本低，工艺简单，高温下形成滤饼能力强，封堵效率高，封堵作用强的特点，其完全溶解后无残渣，适用于高温地层压裂的缝间暂堵，是一种环境友好型暂堵剂。
具体实施方式：
下面通过实施例来进一步说明本发明。
实施例1
取14g丙烯酰胺、18g天然聚氨酯、2.95g磺酸盐表面活性剂和4g尿素加入广口瓶中，加入38.95g水，通氮气保护，置于60℃恒温水浴中预热搅拌混匀1h；再取0.84g过硫酸钾、0.14g异构醇、0.07g氯化铝加入到广口瓶中，加水1.05g，密封后通氮气保护。待反应完全(即产物粘度上升至不可流动的胶板状)后取出，冷却至室温，停止反应。
取出产物置于烘箱中，35℃烘干72h。粉碎后过筛，得到1-3mm、5-8mm等不同粒径的黑色固体颗粒状暂堵剂产品。
对按上述方法制备的暂堵剂进行溶解性实验及封堵性能测定，以评价其地层污染性及暂时封堵性能。
(1)溶解性实验
在具塞试管中加入约0.5g暂堵剂，加水至50g(即暂堵剂质量分数为1％)，不同温度下测定不同粒径暂堵剂的完全溶解时间。结果表明，暂堵剂溶解时间受颗粒大小及溶解温度的影响，均能在20小时内能完全溶解，无残渣，对地层无伤害。
表1 不同粒径暂堵剂溶解时间
颗粒粒径/mm 80℃溶解时间/h 120℃溶解时间/h
1-3 14 4
5-8 20 6
(2)耐压封堵性能实验
选用40-60目石英砂，湿填方式填制填砂管，渗透率约3000mD。填砂管注入端预留10mm空隙，以暂堵剂颗粒进行填充，在不同温度下以5ml/min进行注水实验，以最 大注入压力表征封堵突破压力。结果表明，该暂堵剂能够形成有效滤饼，封堵高渗通道，封堵作用强，可承受高压，80℃下最大突破压力达10.03MPa，120℃下最大突破压力达9.31MPa，起到有效封堵作用；在120℃高温地层同样具有很好的封堵效果，适用于高温地层暂时封堵。
表2 不同粒径暂堵剂突破压力
颗粒粒径/mm 80℃突破压力/MPa 120℃突破压力/MPa
1-3 7.20 6.64
5-8 10.03 9.31
实施例2
取16g丙烯酰胺、16g天然聚氨酯、2.8g磺酸盐表面活性剂和4g尿素加入广口瓶中，加入38.8g水，通氮气保护，置于60℃恒温水浴中预热搅拌混匀1h；再取0.96g过硫酸钾、0.16g异构醇、0.08g氯化铝加入到广口瓶中，加水1.2g，密封后通氮气保护。待反应完全(即产物粘度上升至不可流动的胶板状)后取出，冷却至室温，停止反应。
取出产物置于烘箱中，35℃烘干72h。粉碎后过筛，得到1-3mm、5-8mm等不同粒径的黑色固体颗粒状暂堵剂产品。
对实例2中制备的暂堵剂进行溶解性实验及封堵性能测定，以评价其地层污染性及暂时封堵性能。
(1)溶解性实验
在具塞试管中加入约0.5g暂堵剂，加水至50g(即暂堵剂质量分数为1％)，置于不同温度下测定不同粒径暂堵剂的完全溶解时间。暂堵剂溶解时间受颗粒大小及溶解温度的影响，24h能可以完全溶解，溶解后无残渣，对地层无伤害。
表3 不同粒径暂堵剂溶解时间
颗粒粒径/mm 80℃溶解时间/h 120℃溶解时间/h
1-3 18 6
5-8 24 8
(2)耐压封堵性能实验
选用40-60目石英砂，湿填方式填制填砂管，渗透率约3000mD。填砂管注入端预留10mm空隙，以暂堵剂颗粒进行填充，在不同温度下以5ml/min进行长期注水实验，以最大注入压力表征封堵突破压力。结果表明，该暂堵剂能够短时间内形成有效滤饼， 封堵高渗通道，具有很高的承压能力，80℃下最大突破压力达10.52MPa，120℃下最大突破压力达9.96MPa，起到有效封堵作用；在120℃高温地层同样具有很好的封堵效果，具有耐高温性能，适用于高温地层暂时封堵。
表4 不同粒径暂堵剂突破压力
颗粒粒径/mm 80℃突破压力/MPa 120℃突破压力/MPa
1-3 8.39 7.52
5-8 10.52 9.96
实施例3
取18g丙烯酰胺、14g天然聚氨酯、2.65g磺酸盐表面活性剂和4g尿素加入广口瓶中，加入38.65g水，通氮气保护，置于60℃恒温水浴中预热搅拌混匀1h；再取1.08g过硫酸钾、0.18g异构醇、0.09g氯化铝加入到广口瓶中，加水1.35g，密封后通氮气保护。待反应完全(即产物粘度上升至不可流动的胶板状)后取出，冷却至室温，停止反应。
取出产物置于烘箱中，35℃烘干72h。粉碎后过筛，得到1-3mm、5-8mm等不同粒径的黑色固体颗粒状暂堵剂产品。
对实例3中制备的暂堵剂进行溶解性实验及耐压性能测定，以评价其地层污染性及暂时封堵性能。
(1)溶解性实验
在具塞试管中加入约0.5g暂堵剂，加水至50g(即暂堵剂质量分数为1％)，不同温度下测定不同粒径暂堵剂的完全溶解时间。结果表明，暂堵剂溶解时间受颗粒大小及溶解温度的影响，均能在28小时内能完全溶解，完全溶解后无残渣，对地层无伤害。
表5 不同粒径暂堵剂溶解时间
颗粒粒径/mm 80℃溶解时间/h 120℃溶解时间/h
1-3 20 7.5
5-8 28 10
(2)耐压封堵性能实验
选用40-60目石英砂，湿填方式填制填砂管，渗透率约3000mD。填砂管注入端预留10mm空隙，以暂堵剂颗粒进行填充，在不同温度下以5ml/min进行长期注水实验，以最大注入压力表征封堵突破压力。结果表明，该暂堵剂能够短时间内形成有效滤饼，封堵高渗通道，具有很高的承压能力，80℃下最大突破压力达13.65MPa，120℃下最大 突破压力达11.68MPa，起到有效封堵作用；在120℃高温地层同样具有很好的封堵效果，具有耐高温性能，适用于高温地层暂时封堵。
表6 不同粒径暂堵剂突破压力
颗粒粒径/mm 80℃突破压力/MPa 120℃突破压力/MPa
1-3 10.22 9.37
5-8 13.65 11.68

Claims (2)

1.一种缝间暂堵剂的制备方法，其特征在于原料配方为：35％-45％丙烯酰胺单体、35％-45％天然聚氨酯、6-8％磺酸盐表面活性剂、10-12％尿素、2.1-2.7％过硫酸钾、0.35-0.45％异丙醇、0.175-0.225％氯化铝，上述各组分的百分比均为质量百分比，具体包括如下步骤：
(1)将丙烯酰胺单体、天然聚氨酯、磺酸盐表面活性剂和尿素置于广口瓶中，加入与上述四种组分之和同等质量的水，60℃下预混1h，反应过程中始终通入氮气保护；
(2)向上述水溶液中加入过硫酸钾作引发剂、异丙醇作链转移剂、氯化铝作交联剂进行引发丙烯酰胺聚合并交联，反应温度为60℃，并通氮气保护，2h后降温终止反应，生成聚丙烯酰胺与天然聚氨酯的混合体系；
(3)将产物烘干，用粉碎机粉碎后，过筛得到不同粒径的固体颗粒产品，即为本缝间暂堵剂产品。
2.一种依据权利要求1所述方法制备的缝间暂堵剂，其特征在于包含以下组分：聚丙烯酰胺、天然聚氨酯、磺酸盐表面活性剂和尿素。
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