CN109054788A - 一种压裂暂堵剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压裂暂堵剂及其制备方法，属于油田化学技术领域。本发明以丙烯酸、丙烯酰胺为共聚单体，膨润土、海藻酸钠为辅助增强材料，聚乙二醇二丙烯酸酯为交联助剂，2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、质量分数为10%双氧水、质量分数为4%抗坏血酸溶液为引发剂制得复合聚丙烯酰胺颗粒，再与高炉矿渣、氯化钙、硅酸钠、碳酸钠、重晶石复配形成高强度的压裂暂堵剂，体系性能良好、施工方便、成塞强度高；该暂堵剂会自行降解，不会污染油井，也不会造成油井的堵塞；本发明利用海藻酸钠在内部发生交联反应，形成三维网状结构螯合物，并与氯化钙形成一层不透亮的物质，是低温疏水、高温亲水的包覆层，在氯化钙中的溶解性较好，具有广阔的应用前景。

Description

一种压裂暂堵剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种压裂暂堵剂及其制备方法，属于油田化学技术领域。

背景技术

随着国际社会对原油的需求日益上涨和国际油价的上升，提高低渗透油田的产量再次成为了人们研究的重点。当前，低渗透油田提高采收率最常用的技术手段就是水力压裂。随着生产开发的进行，水力裂缝逐渐失效，储层中还有一定量的石油，这时需要重新进行重复压裂。重复压裂是对原来的炮眼或裂缝进行暂时封堵，在不同于原来裂缝方向压出一条新的裂缝，沟通未动用的储层或动用程度较低的油层，增大泄油面积，提高产能。世界各国对压裂暂堵剂的研究从未中断，随着环保意识的增强，绿色压裂暂堵剂的研发成为了重点。

暂堵压裂、酸化技术是采用暂堵剂在高渗透层前形成滤饼或加大高渗透层流动阻力，从而使工作液分流进入低渗透层。其通常做法是将不同粒径的固体颗粒，采用携带液配制成稳定的悬浊液，做为前置暂堵剂，在酸化施工前，将其泵入地层中，根据流动阻力最小原理，前置暂堵剂将优先进入流动阻力较小的高渗透层或裂缝，随着暂堵剂的不断打入，由于暂堵剂粒径分布不同，在大孔道及裂缝中形成屏蔽桥堵，最终形成厚度不一的封堵层，使地层的渗透率值趋于均匀统一，进而使后续注入的工作液不再大流量进入不需处理的高渗透油层，使低渗透油层得到有效改造。特别对于异常高压超深气藏，其地层非均质性极强，小层多且薄及水平井水平段压裂族多无法采用常规机械分层压裂，酸化，常规化学暂堵剂封堵强度底，耐温性能较差，其应用受到严重限制，并且极强的非均质性使酸液，压裂液无法到达低渗透层，因而无法动用低渗透层的储量，必须开展暂堵压裂酸化。

近些年，现场油田虽然用了一些压裂暂堵剂，取得了一定的效果，并大力推广了重复压力技术，但总体上来看还存在很多的不足，比如：理论创新不够，暂堵剂种类偏少，缺少高温油藏，裂缝性油藏、气藏等特殊油藏可以利用的暂堵剂。如何研制出适应性更广，突破压力更高，抗高温、抗盐，无污染的暂堵剂是至关重要的。新型水溶性高分子材料和复合型水溶性暂堵剂的研究与开发将是未来暂堵技术发展的主要趋势。研制一种针对低渗透油田堵老缝压新缝的暂堵剂是有必要的，具有积极作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对常规化学暂堵剂封堵强度低、易造成油井堵塞的问题，提供了一种压裂暂堵剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种压裂暂堵剂，所述压裂暂堵剂包括下述重量份原料组成：

80~100份高炉矿渣，3.5~7.5份复合聚丙烯酰胺颗粒，3~5份氯化钙，1~2份硅酸钠，4~6份碳酸钠，5~10份重晶石，20~30份去离子水。

所述高炉矿渣的比表面积为1.12 ~1.25m²/g，平均粒径为20~40μm。

所述复合聚丙烯酰胺颗粒是以丙烯酸、丙烯酰胺为共聚单体，膨润土、海藻酸钠为辅助增强材料，聚乙二醇二丙烯酸酯为交联助剂，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、质量分数为10%双氧水、质量分数为4%抗坏血酸溶液为引发剂制得。

所述复合聚丙烯酰胺颗粒制备过程中各物料重量份为5~10份丙烯酸，60~120份去离子水，10~20份丙烯酰胺，5~10份膨润土，10~20份海藻酸钠，0.02~0.05份聚乙二醇二丙烯酸酯，0.6~1.2份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，2~4份质量分数为10%双氧水，2~4份质量分数为4%抗坏血酸溶液。

一种压裂暂堵剂的制备方法，具体步骤为：

（1）取丙烯酸加入去离子水中搅拌均匀，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为5~6，再加入丙烯酰胺、膨润土、海藻酸钠，在50~60℃下搅拌反应1~2h；

（2）再加入聚乙二醇二丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、质量分数为10%双氧水、质量分数为4%抗坏血酸溶液，在60~70℃下以500~600r/min搅拌2~3h，静置冷却后过滤，将过滤物剪切成颗粒并干燥，得复合聚丙烯酰胺颗粒；

（3）取高炉矿渣、复合聚丙烯酰胺颗粒、氯化钙、硅酸钠、碳酸钠、重晶石、去离子水，装入拌料桶中搅拌5~10min，得压裂暂堵剂。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以丙烯酸、丙烯酰胺为共聚单体，膨润土、海藻酸钠为辅助增强材料，聚乙二醇二丙烯酸酯为交联助剂，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、质量分数为10%双氧水、质量分数为4%抗坏血酸溶液为引发剂制得复合聚丙烯酰胺颗粒，再与高炉矿渣、氯化钙、硅酸钠、碳酸钠、重晶石复配形成高强度的压裂暂堵剂，体系性能良好、施工方便、成塞强度高；

（2）本发明通过促进胶凝剂玻璃体表面膜的破坏以及晶核长大，有效促进胶凝剂中性组分的溶解和水化，生成胶凝体段塞，在压裂过程中，短时间内暂堵剂处于吸水膨胀阶段，还未达到降解起始点，此时暂堵剂可在高渗透地带形成稳定的暂堵带， 当压裂结束后，由于地层高温作用，该暂堵剂会自行降解，不会污染油井，也不会造成油井的堵塞；

（3）本发明利用海藻酸钠在内部发生交联反应，形成三维网状结构螯合物，并与氯化钙形成一层不透亮的物质，犹如一层膜包覆在暂堵剂吸水芯材外面的海藻酸钙，是低温疏水、高温亲水的包覆层，随着矿化物质浓度的增加，溶解性加强，并且在氯化钙中的溶解性较好。

具体实施方式

取5~10g丙烯酸，加入60~120mL去离子水中搅拌均匀，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为5~6，再加入10~20g丙烯酰胺，5~10g膨润土，10~20g海藻酸钠，在50~60℃下，以300~400r/min搅拌反应1~2h，最后加入0.02~0.05g聚乙二醇二丙烯酸酯，0.6~1.2g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，2~4g质量分数为10%双氧水，2~4g质量分数为4%抗坏血酸溶液，在60~70℃下以500~600r/min搅拌2~3h，静置冷却后过滤，将过滤物剪切成颗粒，并置于干燥箱中，在50~60℃下干燥至恒重，得复合聚丙烯酰胺颗粒，取80~100g高炉矿渣，3.5~7.5g复合聚丙烯酰胺颗粒，3~5g氯化钙，1~2g硅酸钠，4~6g碳酸钠，5~10g重晶石，20~30mL去离子水，装入拌料桶中搅拌5~10min，得压裂暂堵剂。

取5g丙烯酸，加入60mL去离子水中搅拌均匀，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为5，再加入10g丙烯酰胺，5g膨润土，10g海藻酸钠，在50℃下，以300r/min搅拌反应1h，最后加入0.02g聚乙二醇二丙烯酸酯，0.6g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，2g质量分数为10%双氧水，2g质量分数为4%抗坏血酸溶液，在60℃下以500r/min搅拌2h，静置冷却后过滤，将过滤物剪切成颗粒，并置于干燥箱中，在50℃下干燥至恒重，得复合聚丙烯酰胺颗粒，取80g高炉矿渣，3.5g复合聚丙烯酰胺颗粒，3g氯化钙，1g硅酸钠，4g碳酸钠，5g重晶石，20mL去离子水，装入拌料桶中搅拌5min，得压裂暂堵剂。

取7g丙烯酸，加入90mL去离子水中搅拌均匀，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为5.5，再加入15g丙烯酰胺，7.5g膨润土，15g海藻酸钠，在55℃下，以350r/min搅拌反应1.5h，最后加入0.035g聚乙二醇二丙烯酸酯，0.9g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，3g质量分数为10%双氧水，3g质量分数为4%抗坏血酸溶液，在65℃下以550r/min搅拌2.5h，静置冷却后过滤，将过滤物剪切成颗粒，并置于干燥箱中，在55℃下干燥至恒重，得复合聚丙烯酰胺颗粒，取90g高炉矿渣，5.5g复合聚丙烯酰胺颗粒，4g氯化钙，1.5g硅酸钠，5g碳酸钠，7.5g重晶石，25mL去离子水，装入拌料桶中搅拌7min，得压裂暂堵剂。

取10g丙烯酸，加入120mL去离子水中搅拌均匀，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为6，再加入20g丙烯酰胺，10g膨润土，20g海藻酸钠，在60℃下，以400r/min搅拌反应2h，最后加入0.05g聚乙二醇二丙烯酸酯，1.2g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，4g质量分数为10%双氧水，4g质量分数为4%抗坏血酸溶液，在70℃下以600r/min搅拌3h，静置冷却后过滤，将过滤物剪切成颗粒，并置于干燥箱中，在60℃下干燥至恒重，得复合聚丙烯酰胺颗粒，取100g高炉矿渣，7.5g复合聚丙烯酰胺颗粒，5g氯化钙，2g硅酸钠，6g碳酸钠，10g重晶石，30mL去离子水，装入拌料桶中搅拌10min，得压裂暂堵剂。

将本发明制备的压裂暂堵剂及广东某公司生产的暂堵剂进行检测，具体检测结果如下表表1：

产品性能测试：

1、封堵新能测试采用人造填充岩心的方法，通过使用岩心流动试验仪测定可溶解纤维突破 压力，确定复合暂堵剂的暂堵强度。在分散状态下进行突破压力测试，将上述制备的压裂暂堵剂、普通暂堵剂填入人造岩心模具中，用加压 泵加压至5MPa将暂堵剂压紧并保持24h，采用相同方法制取1.5cm、1cm、0.7cm厚度的暂堵层岩心，然后用平流泵分别测试突破压力，实验结果如表1所示：

2、溶解性能测试测定压裂暂堵剂在不同介质中的溶解率，所述的溶解率为(溶解前重量-溶解后重量)/溶解前质量×100％，溶解温度为90℃，实例1、实例2、实例3分别对应溶解时间为3天、5天、10天，对比例溶解时间为10天，实验结果如表1所示。

表1压裂暂堵剂性能表征

由表1可知本发明制备的压裂暂堵剂，封堵性好，不会对储层造成伤害，溶解性好，本发明压裂暂堵剂具有极其广阔的市场前景和应用价值。

Claims (5)

1.一种压裂暂堵剂，其特征在于，所述压裂暂堵剂包括下述重量份原料组成：

80~100份高炉矿渣，3.5~7.5份复合聚丙烯酰胺颗粒，3~5份氯化钙，1~2份硅酸钠，4~6份碳酸钠，5~10份重晶石，20~30份去离子水。

2.如权利要求1所述的一种压裂暂堵剂，其特征在于，所述高炉矿渣的比表面积为1.12~1.25m²/g，平均粒径为20~40μm。

3.如权利要求1所述的一种压裂暂堵剂，其特征在于，所述复合聚丙烯酰胺颗粒是以丙烯酸、丙烯酰胺为共聚单体，膨润土、海藻酸钠为辅助增强材料，聚乙二醇二丙烯酸酯为交联助剂，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、质量分数为10%双氧水、质量分数为4%抗坏血酸溶液为引发剂制得。

4.如权利要求3所述的一种压裂暂堵剂，其特征在于，所述复合聚丙烯酰胺颗粒制备过程中各物料重量份为5~10份丙烯酸，60~120份去离子水，10~20份丙烯酰胺，5~10份膨润土，10~20份海藻酸钠，0.02~0.05份聚乙二醇二丙烯酸酯，0.6~1.2份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，2~4份质量分数为10%双氧水，2~4份质量分数为4%抗坏血酸溶液。

5.如权利要求1~4任意一项所述的一种压裂暂堵剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）取丙烯酸加入去离子水中搅拌均匀，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为5~6，再加入丙烯酰胺、膨润土、海藻酸钠，在50~60℃下搅拌反应1~2h；

（2）再加入聚乙二醇二丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、质量分数为10%双氧水、质量分数为4%抗坏血酸溶液，在60~70℃下以500~600r/min搅拌2~3h，静置冷却后过滤，将过滤物剪切成颗粒并干燥，得复合聚丙烯酰胺颗粒；

（3）取高炉矿渣、复合聚丙烯酰胺颗粒、氯化钙、硅酸钠、碳酸钠、重晶石、去离子水，装入拌料桶中搅拌5~10min，得压裂暂堵剂。