CN107880869B - 一种油田用微胶囊包裹酸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油田用微胶囊包裹酸，由基础酸、固化填充材料、包裹材料、表面活性剂和溶剂组成；制备方法包括备料、混合、加热、流化和包裹。本发明的微胶囊包裹酸采用高分子包裹材料，在酸压施工过程中随注入液体携带到地层深部裂缝中，在井筒和刚进入裂缝时，不会发生释放基础酸情况；当液体进入地层深部裂缝中再释放出H+，打破常规酸岩反应条件的限制，极大提升酸液有效作用距离，且简化了施工流程和降低了施工要求，由于对基础酸进行包裹处理，因而不会造成危险，并能够实现长久保存；并且不会对管柱产生腐蚀，其后产生的酸压返排液对环境污染危害也很低，在酸压后基本不存在残渣，不会对储层产生二次伤害。

Description

一种油田用微胶囊包裹酸及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油及天然气勘探与开发技术领域，具体涉及一种油田用微胶囊包裹酸及其制备方法。
背景技术
酸压是碳酸盐岩油气层重要的增产措施，其对油气层的改造效果主要决定于酸蚀裂缝导流能力和酸蚀裂缝长度。裂缝导流能力主要取决于酸溶解地层物质的数量以及裂缝壁面酸蚀形态的不规则程度，酸蚀裂缝长度受酸液滤失特性、酸岩反应速率以及裂缝中酸液流速所控制。在常规的酸压工艺技术中，酸岩反应主要受4个方面条件限制：① 化学平衡状态下的H+生成速率；② H+向岩石表面传质；③ 被吸附的H+在岩石表面反应；④ 反应产物通过传质离开岩石表面。酸穿透距离受酸液滤失和酸消耗所限，其酸液有效作用距离较小，因此增加酸蚀裂缝长度是改进酸压工艺技术重要的途径之一。特别是对于高温油气层，采用常规酸压技术时由于酸岩反应速度很快，酸蚀裂缝长度短，增产效果往往不理想,这是长期以来这类储层酸压改造面临的主要难题之一。目前，常用延缓酸岩反应的手段有：采用弱酸控制H+生成速率，采用高粘度酸液减慢H+的传质，以及通过交替注入非反应液体降温降低H+岩石表面反应速度。这些手段仅仅是对酸岩反应过程的控制。
前期的固体酸主要采用硝酸，通过固化剂将酸固化成颗粒，未采取包裹措施，固体硝酸与水混合后就立即开始释放出硝酸，硝酸本身是一种强酸，具有很强的氧化作用，对于地层有机物的堵塞具有很强的解除作用，但对于碳酸盐岩是的刻蚀作用相对较差，同时在使用过程中存在硝酸释放对人员带来的危险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种油田用微胶囊包裹酸；
本发明的另一目的在于提供此种油田用微胶囊包裹酸的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 30～90； 固化填充材料： 0～50；
包裹材料： 5～10； 表面活性剂： 0～4；
溶剂： 0～30；
其中，所述基础酸为强酸或/和中强酸，所述基础酸为固态时，固化填充材料的重量份为0；；所述包裹材料为石蜡、松香、明胶、淀粉、改性淀粉、纤维素、纤维素改性物或改性木质素中的一种或多种的混合。
进一步地，所述基础酸为盐酸、硝酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、氯乙酸或酰基酸中的一种或多种的混合。
进一步地，所述固体填充材料为尿素、二氧化硅、淀粉、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚合树脂或膨润土粉中的一种或多种的混合。
进一步地，所述表面活性剂为SP-80、Tween-60、油酸钙或烷基磺酸钙中的一种或多种的混合。
进一步地，所述溶剂为柴油、白油、溶剂油或聚乙二醇醚类中的一种或多种的混合。
一种油田用微胶囊包裹酸的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 混合：将基础酸和固体填充材料混合捏制成固体粉末，其中，所述基础酸为液态；
S3. 加热：将包裹材料、表面活性剂和溶剂混合后加热融化，融化后搅拌均匀；
S4. 流化：将步骤S2的固体粉末基础酸通过介质吹入流化床，形成流化层；
S5. 包裹：将步骤S3制备的混合物喷入流化床，包裹在基础酸上，制得微胶囊包裹酸。
进一步地，所述介质为空气。
进一步地，步骤S3中所述加热的温度为80～90℃。
本发明中：本发明的微胶囊包裹酸的粒径可以在适当范围控制，密度为较水略大，便于液体携带和进入裂缝。这种固体酸可以由常规的盐酸体系携带，作为常规酸液消耗后的补充，也可由非反应液体携带做为单独的酸压体系使用；
本发明的微胶囊包裹酸采用高分子包裹材料，在酸压施工过程中随注入液体携带到地层深部裂缝中，在井筒和刚进入裂缝时，不会发生释放基础酸情况；当液体进入地层深部裂缝中再释放出H+，酸液的释放是一个渐进过程，有利于酸液在裂缝中的均匀布置，打破常规酸岩反应条件的限制，极大提升酸液有效作用距离。
本发明具有以下优点：
（1）本发明的微胶囊包裹酸呈粉末，在室温阴凉干燥条件下比较稳定，具有岩石刻蚀能力强、不挥发、无臭味和对人体无毒性的特点，能够实现深部缓速酸化，增加酸液作用距离，提高增产措施效果；使用微胶囊包裹酸，同时能够降低缓蚀剂，铁离子稳定剂等材料的用量，甚至不使用这几类材料，因此，简化了施工流程和降低了施工要求；
（2）本发明的微胶囊包裹酸能实现控制基础酸从微胶囊中的释放温度和释放速度，根据酸压时施工流体温度场情况，在适当温度时开始释放基础酸，并在该条件下按照要求进行缓慢释放，这主要依赖于对包裹材料的特殊选择，通常讲，可以控制微胶囊包裹酸在施工流体作业温度中间值开始释放，并保证释放时间在30min左右，确保基础酸对岩石的深度刻蚀；
（3）本发明的微胶囊包裹酸能实现产品常温稳定，呈粉末，在室温阴凉干燥条件下比较稳定；而油田酸化用酸如盐酸、氢氟酸通常下呈液体，为危险化学品，运输、储存、施工都比较麻烦，施工要求较高。本发明通过对基础酸进行包裹处理，如同将基础酸储存在密封坚固容器中，因而不会造成危险，并能够实现长久保存；
（4）本发明的微胶囊包裹酸在现场应用时随酸压基液一起泵入，由于基础酸在流体经过管柱时仍被包裹着，基本无释放，因此不会对管柱产生腐蚀，可极大减少、甚至不用酸液缓蚀剂这类有毒有害物质，其后产生的酸压返排液对环境污染危害也很低；
（5）本发明提供的微胶囊包裹酸材料都是可水溶或者极易高温降解，在酸压后基本不存在残渣，不会对储层产生二次伤害。
附图说明
图1为本发明微胶囊包裹酸耐温性曲线图；
图2为本发明微胶囊包裹酸不同温度下释放速度图；
图3为不同酸酸蚀裂缝导流能力曲线图；
图4为模拟不同酸的酸蚀作用有效距离曲线图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例1： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 30； 固化填充材料： 0；
包裹材料： 5； 表面活性剂： 0；
溶剂： 0；
其中，所述基础酸为氯乙酸；所述包裹材料为石蜡。
实施例2： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 90； 固化填充材料： 50；
包裹材料： 10； 表面活性剂： 4；
溶剂： 30；
其中，所述基础酸为硝酸和氢氟酸的混合；所述包裹材料为松香和明胶的混合；所述固体填充材料为尿素和二氧化硅的混合；所述表面活性剂为SP-80和Tween-60的混合；所述溶剂为柴油和白油的混合。
实施例3： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 34； 固化填充材料： 5；
包裹材料： 6； 表面活性剂： 1；
溶剂： 5；
其中，所述基础酸为甲酸、乙酸和氯乙酸的混合；所述包裹材料为淀粉、改性淀粉和纤维素的混合；所述固体填充材料为淀粉、聚乙二醇和聚丙烯酰胺的混合；所述表面活性剂为Tween-60、油酸钙和烷基磺酸钙的混合；所述溶剂为白油、溶剂油和聚乙二醇醚类的混合。
实施例4： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 40； 固化填充材料： 8；
包裹材料： 7； 表面活性剂： 2；
溶剂： 8；
其中，所述基础酸为氢氟酸、甲酸、乙酸和氯乙酸的混合；所述包裹材料为改性淀粉、纤维素、纤维素改性物和改性木质素的混合；所述固体填充材料为聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚合树脂和膨润土粉的混合；所述表面活性剂为SP-80、Tween-60、油酸钙和烷基磺酸钙的混合；所述溶剂为柴油、白油、溶剂油和聚乙二醇醚类的混合。
实施例5： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 52； 固化填充材料： 18；
包裹材料： 8； 表面活性剂： 3；
溶剂： 15；
其中，所述基础酸为氢氟酸、甲酸、乙酸、氯乙酸和酰基酸的混合；所述包裹材料为石蜡、松香、明胶、淀粉和改性淀粉的混合；所述固体填充材料为尿素、二氧化硅、淀粉、聚乙二醇和聚丙烯酰胺的混合；所述表面活性剂为SP-80；所述溶剂为柴油。
实施例6： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 68； 固化填充材料： 30；
包裹材料： 9； 表面活性剂： 4；
溶剂： 22；
其中，所述基础酸为盐酸、硝酸、氢氟酸、甲酸、乙酸和氯乙酸的混合；所述包裹材料为明胶、淀粉、改性淀粉、纤维素、纤维素改性物和改性木质素的混合；所述固体填充材料为二氧化硅、淀粉、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚合树脂和膨润土粉的混合；所述表面活性剂为Tween-60和油酸钙的混合；所述溶剂为白油和溶剂的混合。
实施例7： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 75； 固化填充材料： 38；
包裹材料： 7； 表面活性剂： 1；
溶剂： 25；
其中，所述基础酸为盐酸、硝酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、氯乙酸和酰基酸的混合；所述包裹材料为石蜡、松香、明胶、淀粉、改性淀粉、纤维素和纤维素改性物的混合；所述固体填充材料为尿素、二氧化硅、淀粉、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚合树脂和膨润土粉的混合；所述表面活性剂为油酸钙；所述溶剂为聚乙二醇醚类。
实施例8： 一种油田用微胶囊包裹酸，它由下述重量份的原料组成：
基础酸： 82； 固化填充材料： 45；
包裹材料： 9； 表面活性剂： 3；
溶剂： 28；
其中，所述基础酸为乙酸、氯乙酸和酰基酸的混合；所述包裹材料为石蜡、松香、明胶、淀粉、改性淀粉、纤维素、纤维素改性物和改性木质素的混合；所述固体填充材料为尿素；所述表面活性剂为SP-80和油酸钙的混合；所述溶剂为溶剂油。
实施例9： 上述实施例1的一种油田用微胶囊包裹酸的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 加热：将包裹材料、表面活性剂和溶剂混合后加热融化，所述加热温度为80℃，融化后搅拌均匀；
S3. 流化：将基础酸固体粉末通过介质空气吹入流化床，形成流化层；
S4. 包裹：将步骤S2制备的混合物喷入流化床，包裹在基础酸上，制得微胶囊包裹酸。
实施例10： 上述实施例3的一种油田用微胶囊包裹酸的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 混合：将基础酸和固体填充材料混合捏制成固体粉末；
S3. 加热：将包裹材料、表面活性剂和溶剂混合后加热融化，所述加热温度为90℃，融化后搅拌均匀；
S4. 流化：将步骤S2的固体粉末基础酸通过介质空气吹入流化床，形成流化层；
S5. 包裹：将步骤S3制备的混合物喷入流化床，包裹在基础酸上，制得微胶囊包裹酸。
实施例11： 上述实施例6的一种油田用微胶囊包裹酸的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 混合：将基础酸和固体填充材料混合捏制成固体粉末；
S3. 加热：将包裹材料、表面活性剂和溶剂混合后加热融化，所述加热温度为86℃，融化后搅拌均匀；
S4. 流化：将步骤S2的固体粉末基础酸通过介质空气吹入流化床，形成流化层；
S5. 包裹：将步骤S3制备的混合物喷入流化床，包裹在基础酸上，制得微胶囊包裹酸。
以下通过实验说明本发明的有益效果：
1. 耐温性实验
选取实施例3的产品，通过实验对产品耐温性和一定温度下释放速度测定，实验结果如图1、图2，结果表明，此方案形成的产品耐温性达80-90℃，产品在70℃时基本不释放酸，在90℃实现缓慢释放酸。
2. 酸蚀裂缝导流能力实验
选取实施例3的产品，并取实施例3的基础酸作为对照，进行酸压过程中酸蚀裂缝导流能力实验，测试结果如图3所示，从图3可知：在给定温度条件下，通过微胶囊包裹作用，能够明显改善酸蚀导流能。
3. 酸蚀实验
油田在酸压施工作业中，经常采用常规酸和凝胶酸进行酸压，选取实施例3的产品通过模拟常规酸、凝胶酸和胶囊包裹酸的酸蚀作用距离，数据如图4所示。结果表明：胶囊包裹酸酸化时，其酸蚀作用距离较常规酸和凝胶酸都长，说明能够更好地进行深度酸化。将微胶囊包裹酸按照20%浓度与清水配制，加入1%缓蚀剂、1%助排液等形成施工酸液；通过压裂车泵入地层，在地层温度和压力作用，微胶囊包裹酸在30min内完全释放，刻蚀裂缝与孔洞，达到深度酸化效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种油田用微胶囊包裹酸，其特征在于，它由下述重量份的原料组成：
基础酸：30～90；固体填充材料：5～50；
包裹材料：5～10；表面活性剂：1～4；
溶剂：5～30；
其中，所述基础酸为盐酸、硝酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、氯乙酸中的一种或多种的混合，所述包裹材料为石蜡、松香、明胶、淀粉、改性淀粉、纤维素、纤维素改性物或改性木质素中的一种或多种的混合；
其制备方法包括：
S1.备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2.混合：将基础酸和固体填充材料混合捏制成固体粉末；
S3.加热：将包裹材料、表面活性剂和溶剂混合后加热融化，融化后搅拌均匀，加热的温度为80～90℃；
S4.流化：将步骤S2的固体粉末基础酸通过介质吹入流化床，形成流化层；
S5.包裹：将步骤S3制备的混合物喷入流化床，包裹在基础酸上，制得微胶囊包裹酸。
2.如权利要求1所述的一种油田用微胶囊包裹酸，其特征在于，所述固体填充材料为尿素、二氧化硅、淀粉、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚合树脂或膨润土粉中的一种或多种的混合。
3.如权利要求1所述的一种油田用微胶囊包裹酸，其特征在于，所述表面活性剂为SP-80、Tween-60、油酸钙或烷基磺酸钙中的一种或多种的混合。
4.如权利要求1所述的一种油田用微胶囊包裹酸，其特征在于，所述溶剂为柴油、白油、溶剂油或聚乙二醇醚类中的一种或多种的混合。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种油田用微胶囊包裹酸的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1.备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2.混合：将基础酸和固体填充材料混合捏制成固体粉末；
S3.加热：将包裹材料、表面活性剂和溶剂混合后加热融化，融化后搅拌均匀，加热的温度为80～90℃；
S4.流化：将步骤S2的固体粉末基础酸通过介质吹入流化床，形成流化层；
S5.包裹：将步骤S3制备的混合物喷入流化床，包裹在基础酸上，制得微胶囊包裹酸。
6.如权利要5所述的一种油田用微胶囊包裹酸的制备方法，其特征在于，所述介质为空气。
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