CN108531152B - 一种低密度、高强度可降解暂堵剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低密度、高强度可降解暂堵剂，包括以重量百分比的组分：聚乳酸60％‑85％，淀粉5‑20％，聚己内酯5‑10％，增溶剂2‑5％，增韧剂2‑5％。本发明的可降解暂堵剂是一种刚性暂堵模式，能在已有裂缝中形成桥堵，暂堵升压明显。

Description

一种低密度、高强度可降解暂堵剂及其制备方法

【技术领域】

本发明属于油田化工领域，涉及一种低密度、高强度可降解暂堵剂及其制备方法。

【背景技术】

暂堵压裂技术是在压裂过程中实时加入暂堵剂，暂堵老缝或已加砂裂缝，通过破裂压力、裂缝延伸压力的变化使流体发生转向，从而造出新缝。暂堵剂及其在裂缝内的作用原理是，以颗粒材料桥堵原理为依据开发的缝内转向材料，在重复压裂施工中加入暂堵剂后，由于水力压裂裂缝在井筒附近动态缝宽最大，距离井越远裂缝宽度越来越小，当暂堵剂和支撑剂同时以一定比例进入压裂裂缝后，在支撑剂刚和暂堵剂的共同作用下，暂堵剂固体颗粒粒径大于裂缝动态宽度的1/3～2/3时，暂堵剂固体颗粒就会在该处形成桥堵，并挡住后续暂堵剂颗粒前进的道路形成堆积，随着后续暂堵剂的继续加入，产生桥堵和堆积的暂堵剂颗粒越来越多，在裂缝主通道形成一定厚度和长度的堵塞带，阻碍和限制了裂缝的继续延伸和发展，处于井筒和堵塞带之间的裂缝体积内随后续携砂液的继续加入，裂缝净压力不断升高，当裂缝内净压力达到微裂缝开启压力或新缝破裂压力时，微裂缝或新缝就会开启，随后续携砂液的继续加入，微裂缝或新缝就会延伸和扩展成为新的支裂缝。针对压裂过程中暂堵剂的研究，国内外已经开展了一定的研究工作。

发明专利GAI15CN4655"一种暂堵剂及其制备方法"提供了一种遇水形成滤饼，阻止措施液流向油层，措施结束后原油可将将滤饼状堵剂溶解恢复油层的渗透性，该堵剂是用在油井冲砂施工作业。堵剂成分主要由改性油溶树脂、交联剂和温抗盐超高分子量聚合物等组成。发明专利GAI13CN0760"一种水溶性压裂转向暂堵剂及其制备方法"提供了一种水溶性压裂转向暂堵剂，。该水溶性压裂转向暂堵剂是由植物淀粉、高聚物、膨胀剂和固化剂组成的，所述植物淀粉、高聚物、膨胀剂和固化剂的质量比为4.5:3.5:0.5:1.5。暂堵模式是由堵剂在水中形成滤饼评价其突破压力的办法。发明专利GAI11CN1815C"一种能生物降解的暂堵剂"该暂堵剂由生物降解剂、有机膨胀材料和增稠剂组成，其中，以重量百分比计，所述生物降解剂为黄豆和玉米的颗粒混合物，用量为60-85％，该颗粒混合物中，黄豆和玉米的重量比例为1:2至2:1，颗粒粒径为出砂粒径的2至3倍。本发明专利制备了一种低密度、高强度可降解暂堵剂，该暂堵剂颗粒在地层条件下一定时间内可完全降解，避免了暂堵剂对地层污染及卡泵事故的发生。

【发明内容】

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种低密度、高强度可降解暂堵剂，是一种刚性暂堵模式，能在已有裂缝中形成桥堵，暂堵升压明显。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种低密度、高强度可降解暂堵剂，包括以重量百分比的组分：

聚乳酸60％-85％，淀粉5-20％，聚己内酯5-10％，增溶剂2-5％，增韧剂2-5％。

所述淀粉和聚己内酯的重量比为1:1至2:1。

所述的聚乳酸分子量为900-1100万，熔点175℃，拉伸强度大于70MPa，重量百分含量为60-85％。

所述淀粉为玉米淀粉。

增韧剂为丁苯橡胶。

增溶剂为甘油。

一种低密度、高强度可降解暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取聚乳酸、增溶剂、增韧剂、淀粉和聚己内酯，并共混后，挤塑成型，根据动态裂缝宽度的不同，制备成1-4mm粒径的暂堵剂颗粒。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的组成中，是在聚乳酸、淀粉、甘油、聚己内酯和丁苯橡胶等共混材料中，聚乳酸是连续母相，而淀粉由于颗粒较小、成本较低，常在共混体系内作为填充剂，提高共混物的模量，却降低拉伸强度、断裂伸长率和韧性。聚乳酸与淀粉共混体系中最主要的问题是疏水性的聚乳酸与亲水性的淀粉之间的界面结合力太弱，即两者相容性较差。改进共混复合材料相容性的方法是引入第三相甘油，减少界面能量，促进扩散，提高聚乳酸和淀粉两相间的粘合力。测试结果为：(1)密度(30℃)：1.1-1.3g/cm³；(2)承压强度大于52MPa；(3)堵剂在储层温度失去力学强度时48小时，最终降解时间168小时(60℃无氧自然降解)；(4)适宜温度30℃至90℃储层。本发明应用在油田油(气)井暂堵压裂中的一种能降解的刚性暂堵剂，降解过程为先失去力学强度，然后缓慢降解为水和二氧化碳，不对储层造成二次伤害。

本发明的制备方法简单，工艺要求低，可以实现工业化生产。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例对本发明作详细描述：

传统暂堵压裂以堵剂在裂缝内形成滤饼的滤饼封堵模式为主，为丰富暂堵压裂的暂堵模式，本发明提供一刚性暂堵模式，能在已有裂缝中形成桥堵，暂堵升压明显。本发明的暂堵剂由有聚乳酸、淀粉、甘油、聚己内酯和丁苯橡胶组成，其中，以重量百分比计，所述生聚乳酸，用量为60％-85％，该颗粒混合物中，淀粉和聚己内酯的重量比例为1:1至2:1，甘油为2-5％；丁苯橡胶为2-5％。

所述聚乳酸分子量为900-1100万，熔点175℃，拉伸强度大于70MPa，重量百分含量为60-85％；所述淀粉为玉米淀粉，重量百分含量为5-20％，所述聚己内酯重量百分含量为5-10％。丁苯橡胶为工业级产品，主要是增加该堵剂产品承压时的韧性。甘油为工业级产品，主要是在聚乳酸、淀粉、聚己内酯和丁苯橡共混时的增溶剂。

可降解高强暂堵剂的制备方法为：通过聚乳酸、淀粉、甘油、聚己内酯和丁苯橡胶等共混后，挤塑成型，根据动态裂缝宽度的不同，制备成1-4mm粒径的暂堵剂颗粒。

降解过程为堵剂在地层温度下吸水膨胀开裂，失去力学强度，随时间增加最终降解为水和二氧化碳。

其原理为：在聚乳酸、淀粉、甘油、聚己内酯和丁苯橡胶等共混材料中，聚乳酸是连续母相，而淀粉由于颗粒较小、成本较低，常在共混体系内作为填充剂，提高共混物的模量，却降低拉伸强度、断裂伸长率和韧性。聚乳酸与淀粉共混体系中最主要的问题是疏水性的聚乳酸与亲水性的淀粉之间的界面结合力太弱，即两者相容性较差。改进共混复合材料相容性的方法是引入第三相甘油，减少界面能量，促进扩散，提高聚乳酸和淀粉两相间的粘合力。

实施例1

在本发明的低密度、高强度可降解暂堵剂的一个技术方案中，以重量百分比计：所述聚乳酸，用量为60％；所述淀粉20％，所述聚己内酯10％，甘油为5％，丁苯橡胶为5％。

实施例2

在本发明的低密度、高强度可降解暂堵剂的一个技术方案中，以重量百分比计：所述聚乳酸，用量为70％；所述淀粉11％，所述聚己内酯11％，甘油为4％，丁苯橡胶为2％。

实施例3

在本发明的低密度、高强度可降解暂堵剂的一个技术方案中，以重量百分比计：所述聚乳酸，用量为85％；所述淀粉5％，所述聚己内酯5％，甘油为2.5％，丁苯橡胶为2.5％。

实施例4

在本发明的低密度、高强度可降解暂堵剂的一个技术方案中，以重量百分比计：所述聚乳酸，用量为81％；所述淀粉10％，所述聚己内酯5％，甘油为2％，丁苯橡胶为2％。

实施例5

在本发明的低密度、高强度可降解暂堵剂的一个技术方案中，以重量百分比计：所述聚乳酸，用量为65％；所述淀粉15％，所述聚己内酯10％，甘油为5％，丁苯橡胶为5％。

本发明的高强可降解暂堵剂采用SY/T5108-2006《压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法》测试。具有如下特征：

(1)密度(30℃)：1.1-1.3g/cm³；

(2)承压强度大于52MPa；

(3)堵剂在储层温度失去力学强度时48小时，最终降解时间168小时(60℃无氧自然降解)；

(4)适宜温度30℃至90℃储层。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并非仅限于本发明的实施范围，凡依本发明专利范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种低密度、高强度可降解暂堵剂，其特征在于，包括以重量百分比的组分：

聚乳酸60％-85％，淀粉5-20％，聚己内酯5-10％，增溶剂2-5％，增韧剂2-5％；

可降解暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取聚乳酸、增溶剂、增韧剂、淀粉和聚己内酯，并共混后，挤塑成型，根据动态裂缝宽度的不同，制备成1-4mm粒径的暂堵剂颗粒；

可降解暂堵剂的密度：30℃，1.1-1.3g/cm³；承压强度大于52MPa；堵剂在储层温度失去力学强度时48小时，最终降解时间168小时，60℃无氧自然降解；适宜温度30℃至90℃储层；

所述的聚乳酸分子量为900-1100万，熔点175℃，拉伸强度大于70MPa，重量百分含量为60-85％。

2.根据权利要求1所述的一种低密度、高强度可降解暂堵剂，其特征在于，所述淀粉和聚己内酯的重量比为1:1至2:1。

3.根据权利要求1所述的一种低密度、高强度可降解暂堵剂，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉。

4.根据权利要求1所述的一种低密度、高强度可降解暂堵剂，其特征在于，增韧剂为丁苯橡胶。

5.根据权利要求1所述的一种低密度、高强度可降解暂堵剂，其特征在于，增溶剂为甘油。

6.一种根据权利要求1所述的低密度、高强度可降解暂堵剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照配比称取聚乳酸、增溶剂、增韧剂、淀粉和聚己内酯，并共混后，挤塑成型，根据动态裂缝宽度的不同，制备成1-4mm粒径的暂堵剂颗粒。