CN107629774A - 一种暂堵转向剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种暂堵转向剂及其制备方法，涉及油田化学技术领域。一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：改性骨胶粘合剂20～40％，疏水改性高分子材料30～60％，降滤失剂5～15％，水0～15％，溶解控制剂0～9％，支撑剂0～45％。溶解时间可控，强度高，承压能力强，具有较好的应用前景。一种暂堵转向剂的制备方法，包括：将改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料、降滤失剂及水混合、挤压成型，加热固结硬化后粉碎。该方法制备工艺简单，可控性强，适合大规模生产。

Description

一种暂堵转向剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，且特别涉及一种暂堵转向剂及其制备方法。

背景技术

随着油气田勘探开发的不断深入，暂堵转向技术成为储层改造中的热点技术，在老井重复压裂、水平井分段压裂、直井分层压裂等领域都得到成功应用。暂堵转向剂作为暂堵转向技术的关键之一，开发封堵效果好、施工成本低、施工方便、溶解可控的暂堵材料对暂堵转向技术的实施具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种暂堵转向剂，溶解时间可控，强度高，承压能力强，具有较好的应用前景。

本发明的另一目的在于提供一种暂堵转向剂的制备方法，该方法制备工艺简单，可控性强，适合大规模生产。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：改性骨胶粘合剂20～40％，疏水改性高分子材料30～60％，降滤失剂5～15％，水0～15％，溶解控制剂0～9％，支撑剂0～45％。

本发明提出一种暂堵转向剂的制备方法，包括：将改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料、降滤失剂及水混合、挤压成型，加热固结硬化后粉碎。

本发明实施例的一种暂堵转向剂及其制备方法的有益效果是：

本发明提供的一种暂堵转向剂，以改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料作为骨架实现有效控制溶解时间，并增强暂堵转向剂的固结强度。降滤失剂实现有效填充，达到降滤湿及渗透率的作用，溶解控制剂控制暂堵转向剂的溶解时间，以满足不同的施工需求。一种暂堵转向剂的制备方法，在一定条件下对混料进行加压加热，使得原料很好的结合、固结硬化，增强暂堵转向剂的固结强度。制备工艺简单，可控性强，适合大规模生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的暂堵转向剂的承压能力图；

图2为本发明实施例提供的暂堵转向剂的溶解率图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种暂堵转向剂及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供的按重量百分比计，包括：改性骨胶粘合剂20～40％，疏水改性高分子材料30～60％，降滤失剂5～15％，水0～15％，溶解控制剂0～9％，支撑剂0～45％。优选地，改性骨胶粘合剂可以为21％、22％、23％、24％，疏水改性高分子材料可以为31％、32％、33％、34％，降滤失剂可以为6％、7％、11％、12％、13％，溶解控制剂可以为1％、2％、7％、8％，支撑剂可以为1％、4％、9％、11％、13％。

进一步地，在本发明的较优实施例中，按重量百分比计，包括：改性骨胶粘合剂25～35％，疏水改性高分子材料35～50％，降滤失剂5～15％，水2～10％，溶解控制剂3～6％，支撑剂15～30％。优选的，改性骨胶粘合剂可以为26％、27％、29％、31％、33％，疏水改性高分子材料可以为36％、38％、40％、42％、47％、49％、52％、54％，水可以为3％、6.5％、7％、8.5％，溶解控制剂为3.5％、4％、4.5％、5.5％。

骨胶粘合剂具有较高的黏结强度和较好的相容性，提高暂堵转向剂的强度和承压能力，改性后的骨胶粘合剂性能进一步提高。本发明中的改性骨胶粘合剂为乙醇改性骨胶粘合剂，具有耐水性好、粘结性强的优点。本发明中的改性骨胶粘合剂可以直接购买也可以自制。具体的，将骨胶与水混合，在55～65℃的条件下加入氢氧化钠，搅拌0.5h后降温至40℃，调节pH值至7，在搅拌的条件下加入环氧氯丙烷，反应2小时，在60～80℃将疏水改性骨胶烘干待用。

疏水改性高分子材料包括疏水改性聚丙烯酰胺、疏水改性聚乙烯醇及疏水改性淀粉中的至少一种。分子量大，增强粘结性，提高暂堵转向剂的强度，改善暂堵转向剂的溶解性能。

本发明中的疏水改性聚丙烯酰胺可以直接购买也可以自制。具体的，将丙烯酰胺、功能单体及疏水单体溶于去离子水中，调节pH到7，在30～40℃条件下，采用亚硫酸氢钠—过硫酸铵双引发体系进行溶液聚合，聚合时间为4h，聚合完成后在60℃下干燥8h，得到疏水改性聚丙烯酰胺。所用功能单体包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、N,N-亚甲基二丙烯酰胺中的至少一种。疏水单体包括十八烷基甲基二烯丙基氯化铵、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、十八烷基聚氧乙烯丙烯酸酯中的至少一种。

本发明中的疏水改性聚乙烯醇为自制。具体的，在40℃下将2,4-二异氰酸甲苯酯与十二醇进行反应0.5h，然后将聚乙烯醇溶解于甲基吡咯烷酮，在70～80℃的条件下将2,4-二异氰酸甲苯酯与十二醇反应物加入到聚乙烯醇甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌反应2h，取出并用甲醇进行沉淀，沉淀物在50℃下真空干燥4h，获得疏水改性聚乙烯醇。实验所用聚乙烯醇包括0588、1788、2488、2688中的至少一种。

本发明中的疏水改性淀粉为自制。具体的，在60～80℃下，将淀粉、钛酸四丁酯、硬脂酸按质量比100:1:1加入反应容器中，调节转速为1200～1500r/min反应30min，然后置于130℃下干燥2h，获得疏水改性淀粉。

降滤失剂用于降低暂堵转向剂的渗透性，实现快速憋压，提高封堵强度。较优的，降滤失剂包括羧甲基纤维素钠盐、聚乳酸、磺化单宁及磺化栲胶中的至少一种。

在施工结束后，暂堵转向剂在地层水或破胶液中溶解并返排，使其不对储层造成伤害。通过控制暂堵剂的溶解时间，满足不同的施工需求。本发明通过加入化学添加剂实现促进溶解或延缓溶解的目的，较优的，溶解控制剂包括固体酸或疏水膜，固体酸包括柠檬酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸中的至少一种，用于促进暂堵转向剂的溶解；疏水膜用于延缓暂堵转向剂的溶解，较优的，疏水膜包括聚乙烯疏水膜、丙烯酸酯疏水膜、聚氨酯疏水膜中的至少一种。

在实际施工中，根据暂堵压裂的需要，可以加入支撑剂，暂堵剂溶解以后，支撑剂可以有效支撑裂缝，避免裂缝闭合，保持渗透率。支撑剂可以为石英砂、陶粒，粒径可以为20/40、30/50、40/70等。

改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料、降滤失剂、溶解控制剂以上述比例添加，使得暂堵转向剂的固结强度明显提高，避免被大排量压裂液冲垮或者冲散。改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料及支撑剂作为骨架实现有效架桥，降滤失剂实现有效填充，达到降滤湿及渗透率的作用。

本发明实施例还提供了一种暂堵转向剂的制备方法，包括：

将改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料及降滤失剂粉碎至粉末，混料后在1～30MPa的压力下挤压成型。在本发明中，可以将混料挤压成砖块等易于团结的形状。将挤压的混料在30～120℃的条件下固结1～6h，使其固结硬化，具有较好的强度。将硬化的加工产物粉碎成需要的目数，粉碎后的颗粒粒径为5～200目。较优的，暂堵转向剂的粒径分布包括大、中、小和细小颗粒，大颗粒包括5～10、5～16目，中等颗粒包括20～40目、30～50目、40～70目，小颗粒包括70～100目，70～120目，细颗粒的目数为120以上。

得到加工的颗粒后，若需要促进或延缓其溶解时间，将加工的颗粒与溶解控制剂混合，使得颗粒表面包覆有溶解控制剂。可以根据施工需要，将包覆有溶解控制剂的颗粒与支撑剂混合，暂堵剂溶解以后，支撑剂可以有效支撑裂缝，避免裂缝闭合，保持渗透率。

在本发明的其他实施例中，暂堵转向剂的制备方法也可以为：

将改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料及降滤失剂混合后根据所需目数进行粉碎，常温机械混料。可以根据需要加入溶解控制剂及支撑剂等。

另一种制备方法为：

将改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料、降滤失剂及水机械混料，在80～100℃的条件下溶解至粘性混合液，注入模具中形成块状加工产物，进行风干或者烘干硬化，再根据需要的目数粉碎。本制备方法中水的重量百分比为25～50％。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：

乙醇改性骨胶粘合剂30％，疏水改性聚乙烯醇0588 45％，磺化栲胶15％，水10％。

主要通过以下方法制作而成：

将乙醇改性骨胶粘合剂、疏水改性聚乙烯醇0588及磺化栲胶粉碎至颗粒，混料后在20MPa的压力下挤压成型。将挤压的混料在90℃的条件下固结4h，使其固结硬化。将硬化的加工产物粉碎成需要的目数，粉碎后的颗粒粒径为30～50目。

实施例2

本实施例提供了一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：

乙醇改性骨胶粘合剂40％，疏水改性聚乙烯醇1788 42％，磺化栲胶10％，水5％，月桂酸3％。

主要通过以下方法制作而成：

将乙醇改性骨胶粘合剂、疏水改性聚乙烯醇1788及磺化栲胶粉碎至颗粒，混料后在25MPa的压力下挤压成型。将挤压的混料在100℃的条件下固结5h，使其固结硬化。将硬化的加工产物粉碎成需要的目数，粉碎后的颗粒粒径为40～70目。

得到加工的颗粒后，将加工的颗粒与月桂酸混合，使得颗粒表面包覆有月桂酸。

实施例3

本实施例提供了一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：

乙醇改性骨胶粘合剂35％，疏水改性聚乙烯醇2488 40％，磺化栲胶8％，水12％，月桂酸5％。

主要通过以下方法制作而成：

将乙醇改性骨胶粘合剂、疏水改性聚乙烯醇2488及磺化栲胶粉碎至颗粒，混料后在10MPa的压力下挤压成型。将挤压的混料在110℃的条件下固结3h，使其固结硬化。将硬化的加工产物粉碎成需要的目数，粉碎后的颗粒粒径为40～70目。

得到加工的颗粒后，将加工的颗粒与月桂酸混合，使得颗粒表面包覆有月桂酸。

实施例4

本实施例提供了一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：

乙醇改性骨胶粘合剂30％，疏水改性聚乙烯醇1788 50％，磺化栲胶7％，水10％，聚乙烯疏水膜3％。

主要通过以下方法制作而成：

将乙醇改性骨胶粘合剂、疏水改性聚乙烯醇1788及磺化栲胶粉碎至颗粒，混料后在15MPa的压力下挤压成型。将挤压的混料在95℃的条件下固结6h，使其固结硬化。将硬化的加工产物粉碎成需要的目数，粉碎后的颗粒粒径为20～40目。

得到加工的颗粒后，将加工的颗粒与聚乙烯疏水膜混合，使得颗粒表面包覆有聚乙烯疏水膜。

实施例5

本实施例提供了一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：

乙醇改性骨胶粘合剂27％，疏水改性聚乙烯醇2488 50％，磺化栲胶7％，水10％，聚乙烯疏水膜6％。

主要通过以下方法制作而成：

将乙醇改性骨胶粘合剂、疏水改性聚乙烯醇2488及磺化栲胶粉碎至颗粒，混料后在20MPa的压力下挤压成型。将挤压的混料在105℃的条件下固结4h，使其固结硬化。将硬化的加工产物粉碎成需要的目数，粉碎后的颗粒粒径为20～40目。

得到加工的颗粒后，将加工的颗粒与聚乙烯疏水膜混合，使得颗粒表面包覆有聚乙烯疏水膜。

对比例1

本对比例提供了一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：

乙醇改性骨胶粘合剂40％，疏水改性聚乙烯醇0588 50％，磺化栲胶10％。

主要通过以下方法制作而成：

将乙醇改性骨胶粘合剂、疏水改性聚乙烯醇0588及磺化栲胶混合后根据所需目数进行粉碎，常温机械混料。获得暂堵转向剂目数为30～50目，可以根据需要加入溶解控制剂及支撑剂等。

对比例2

本对比例提供了一种暂堵转向剂，按重量百分比计，包括：

乙醇改性骨胶粘合剂20％，疏水改性聚乙烯醇2688 40％，磺化栲胶15％，水25％。

主要通过以下方法制作而成：

将乙醇改性骨胶粘合剂、疏水改性聚乙烯醇2688、磺化栲胶及水机械混料，在90℃的条件下溶解至粘性混合液，注入模具中形成块状加工产物，进行风干或者烘干硬化，再根据需要的目数粉碎，粉碎后的颗粒粒径为20～40目。

试验例

选取实施例1～5、对比例1～2制备的暂堵转向剂，采用暂堵承压能力评价装置，利用实验室自制钢岩心进行暂堵剂封堵模拟实验。实验条件：加压—10min；恒压—110min。结果如下：

表1性能测试结果

由表1可知，实施例1～5提供的暂堵转向剂的承压能力比对比例1和2的要强，说明实施例1～5提供的制备方法较为科学合理。其中实施例5的承压能力最强。图1为实施例5提供的暂堵转向剂的承压能力图。在20min后，承压能力趋于平稳，且在120min后承压能力仍不变。

分别取5g的实施例1～5、对比例1～2制备的暂堵转向剂，加入到100ml自来水或者破胶液，在90℃下进行溶解实验，本实验采用聚合物压裂液破胶液，破胶液粘度为1.8mPa·s，pH为6.5。测定暂堵转向剂的溶解时间，结果为：

表2测试结果

由表2可知，实施例1、对比例1和对比例2提供的暂堵转向剂的溶解时间相近，因为其制备方法中均没有加入溶解控制剂，实施例2和实施例3加入了促进溶解的溶解控制剂，因此其溶解时间较短，实施例4和实施例5加入了延缓溶解的溶解控制剂，其暂堵转向剂的溶解时间增长。图2为实施例4提供的暂堵转向剂的溶解时间图。

综上所述，本发明提供的一种暂堵转向剂，以改性骨胶粘合剂、疏水改性高分子材料作为骨架实现有效控制溶解时间，并增强暂堵转向剂的固结强度。降滤失剂实现有效填充，达到降滤湿及渗透率的作用，溶解控制剂控制暂堵转向剂的溶解时间，以满足不同的施工需求。一种暂堵转向剂的制备方法，在一定条件下对混料进行加压加热，使得原料很好的结合、固结硬化，增强暂堵转向剂的固结强度。制备工艺简单，可控性强，适合大规模生产。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种暂堵转向剂，其特征在于，按重量百分比计，包括：改性骨胶粘合剂20～40％，疏水改性高分子材料30～60％，降滤失剂5～15％，水0～15％，溶解控制剂0～9％，支撑剂0～45％。

2.根据权利要求1所述的暂堵转向剂，其特征在于，按重量百分比计，包括：所述改性骨胶粘合剂25～35％，所述疏水改性高分子材料35～50％，所述降滤失剂5～15％，所述水2～10％，所述溶解控制剂3～6％，所述支撑剂15～30％。

3.根据权利要求1或2所述的暂堵转向剂，其特征在于，所述改性骨胶粘合剂为乙醇改性骨胶粘合剂。

4.根据权利要求1或2所述的暂堵转向剂，其特征在于，所述疏水改性高分子材料包括疏水改性聚丙烯酰胺、疏水改性聚乙烯醇及疏水改性淀粉中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的暂堵转向剂，其特征在于，所述降滤失剂包括羧甲基纤维素钠盐、聚乳酸、磺化单宁及磺化栲胶中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的暂堵转向剂，其特征在于，所述暂堵转向剂包括溶解控制剂，所述溶解控制剂包括固体酸或疏水膜，所述固体酸包括柠檬酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸中的至少一种，所述疏水膜包括聚乙烯疏水膜、丙烯酸酯疏水膜、聚氨酯疏水膜中的至少一种。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的暂堵转向剂的制备方法，其特征在于，包括：将所述改性骨胶粘合剂、所述疏水改性高分子材料、所述降滤失剂及所述水混合、挤压成型，加热固结硬化后粉碎。

8.根据权利要求7所述的暂堵转向剂的制备方法，其特征在于，将粉碎后的粉末与溶解控制剂混合，优选地，再与支撑剂混合。

9.根据权利要求8所述的暂堵转向剂的制备方法，其特征在于，所述粉末的粒径为5～200目。

10.根据权利要求7所述的暂堵转向剂的制备方法，其特征在于，在1～30MPa的压力下挤压成型，在30～120℃的条件下固结1～6h。