CN110591280A - 一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途 - Google Patents

一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途 Download PDF

Info

Publication number
CN110591280A
CN110591280A CN201810601542.2A CN201810601542A CN110591280A CN 110591280 A CN110591280 A CN 110591280A CN 201810601542 A CN201810601542 A CN 201810601542A CN 110591280 A CN110591280 A CN 110591280A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
central tube
bridge plug
base pipe
crystalline polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810601542.2A
Other languages
English (en)
Inventor
马永梅
范家起
张京楠
郑鲲
曹新宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Chemistry CAS
Original Assignee
Institute of Chemistry CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Chemistry CAS filed Critical Institute of Chemistry CAS
Priority to CN201810601542.2A priority Critical patent/CN110591280A/zh
Publication of CN110591280A publication Critical patent/CN110591280A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L59/00—Compositions of polyacetals; Compositions of derivatives of polyacetals
    • C08L59/02—Polyacetals containing polyoxymethylene sequences only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/06—Biodegradable
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/18—Applications used for pipes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

本发明提供一种全可溶的桥塞中心管，所述中心管包含按中心管总重量计10‑75份高结晶聚合物、70‑5份生物降解聚合物和10‑30份增强纤维。其中，所述高结晶聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚甲醛(POM)中的至少一种。本发明提供的全可溶的桥塞中心管当温度超过一定值时，可以在返排液甚至清水中迅速、完全溶解，从而免除了在分段压裂工艺中的桥塞钻磨过程；另外，所述中心管在使用时，一定时间内，可满足常温下承受至少50MPa(例如可以是55PMa)的压力的要求。

Description

一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途
技术领域
本发明涉及非常规油气资源(例如页岩气、页岩油、致命油气等)开采技术领域，具体涉及一种用于泵送桥塞水平井分段压裂技术的桥塞中心管及其制备方法与用途。
背景技术
以美国为主的页岩气革命已经极大地改写了全球的能源及战略格局，页岩气使美国这个原最大的石油进口国逐步接近能源自给，原油价格由两年前的超过100美元/桶降至近来的50美元/桶附近，其中一个公认的主导力量就是美国页岩气产量的大幅增加。据测算，全球页岩气资源量约为456×1012m3，其中美国的页岩气资源量接近30×1012m3，而我国的页岩气潜在资源量超过30×1012m3。对于超过60％的原油都依赖进口并已超过美国成为最大石油进口国的我国而言，页岩气的开采可以减少能源的进口依赖，对能源安全有着重大的意义。
页岩气储层具有低孔特征和极低的基质渗透率，因此压裂是页岩气开采的主体技术，通常采用水平井分段压裂技术对页岩气储层进行改造，以获得较高的产能。而泵送桥塞水平井分段压裂技术与其他水平井分段压裂技术相比，可以从套管内注入携砂液，因此具有摩阻小，可以采用大排量和大液量施工，分段压裂级数不受限制等优势，并且通过泵送桥塞水平井分段压裂技术压裂后形成的缝网更加复杂，有效改造体积更大，从而收到更好的增产效果，所以泵送桥塞水平井分段压裂技术是目前页岩气开采的主要技术。
泵送桥塞水平井分段压裂工艺的具体施工步骤包括：(1)对第1压裂段进行油管输送射孔(Tubing Conveyed Perforation，简称TCP)和压裂；(2)电缆下入射孔枪和压裂桥塞并泵送到位；(3)坐封桥塞并脱手；(4)上提射孔枪至第2压裂段并射孔；(5)起出射孔枪和桥塞坐封工具；(6)投封堵球并泵送到位封堵压裂桥塞；(7)对第2压裂段进行压裂；(8)重复以上工序，实现多段分压；(9)钻磨掉所有桥塞和封堵球至井底；(10)排液求产。
常规泵送桥塞需要钻磨，影响投产的时间和效果，具有以下缺点和局限性：1)油井需要压井、气井需要动用连续油管或带压修井设备，费用高；2)施工风险高，深井、超深井桥塞钻磨困难；3)施工时间长，影响压裂液返排和产能建设，污染地层。
在公开号为CN103201453A和CN105840166A的专利中详述了传统的水平井钻磨工艺的缺点，采用可溶桥塞可以极大地降低工艺成本和施工时间，对非常规油气资源的开采具有重要意义。
在公开号为CN105672492及CN103201453A的专利中公开了金属基可溶桥塞的组成，它们可溶于特定的电解质溶液，在公开号为CN105672492的专利中提及了向铜铝合金中掺入少量(3.5％-4.5％)的生物基降解材料聚乳酸，但并未说明如何将易于高温降解的聚乳酸与高熔点的铜铝制成合金的工艺。并且，金属基可溶桥塞的溶解仍需向井下注入特定的电解质溶液，这增加了工艺难度和时间。
另外，中心管是桥塞的重要组成部件，传统的中心管十分不利于桥塞的溶解，不能满足快速水解的要求。
因此，亟需一种全新的配合可溶桥塞的中心管。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途，所述中心管在介质(例如，返排液或清水)温度超过一定值时，可迅速、完全溶解，从而免除了在分段压裂工艺中的桥塞钻磨过程；另外，所述中心管在使用时，一定时间内，可满足常温下承受至少50MPa(例如可以是55PMa)的压力的要求。
本发明提供如下技术方案：
一种全可溶的桥塞中心管，所述中心管包含按中心管总重量计10-75份高结晶聚合物、70-5份生物降解聚合物和10-30份增强纤维。
通过在上述限定范围内调节所述三种组分在中心管中含量，可以调节材料的强度、刚性、水解性及耐热性的平衡。
其中，高结晶聚合物除了通过以本身的结晶而提供中心管所需的强度、刚性及耐热性以外，还可以促进生物降解聚合物的结晶，当其含量低于10份时，它对生物降解聚合物结晶的成核效果不明显，当其含量高于75份时，会导致材料的水解速率过低。
生物降解聚合物，当其含量高于70份时，会使材料的整体结晶速率过慢而导致中心管难以成型，当其含量低于5份时，会使材料的水解速率过低。
增强纤维，当其含量低于10份时，材料的强度、刚性和耐热性不足以达到桥塞使用环境的要求，当其含量高于30份时，会使材料的水解速率过低且难于加工。
根据本发明，所述高结晶聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚甲醛(POM)中的至少一种。
优选地，所述高结晶聚合物为聚甲醛。
根据本发明，所述生物降解聚合物包括聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)中的至少一种。
优选地，所述生物降解聚合物为聚乳酸。
根据本发明，所述增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维(如杜邦公司的kevlar纤维)中的至少一种。
优选地，所述增强纤维为碳纤维。
根据本发明，所述中心管还包括按中心管总重量计不多于5份的助剂，并且所述中心管的总重量满足100份。所述助剂可以调节材料的韧性、加工性能和水解性能。
优选地，所述助剂包括但不限于增韧剂、扩链剂和水解调节剂中的至少一种。
优选地，所述增韧剂包括但不限于热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)、乙烯-丙烯酸酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EMGA)中的至少一种。它们可有效改善材料的韧性，但当添加量过高时会明显损害材料的刚性和强度。
优选地，所述扩链剂包括但不限于双环氧化合物、二噁唑啉和亚磷酸酯中的至少一种。它们可有效地对生物降解聚合物进行扩链，增加其分子量，调节其加工与力学性能，但当添加量过高时会导致加工困难。
优选地，所述水解调节剂包括但不限于纳米粘土和聚碳化二亚胺中的至少一种。其中，纳米粘土可加快生物降解聚合物的水解速度，而聚碳化二亚胺可以降低生物降解聚合物的水解速度，当纳米粘土的添加量过高时会明显降低材料的韧性，而添加过量的聚碳化二亚胺会导致加工困难。
优选地，所述纳米粘土是指以烷基季铵盐或烷基季鏻盐插层的有机粘土。
优选地，所述烷基季铵盐或烷基季鏻盐是指烷基中碳原子数超过或等于12的季铵盐或季鏻盐。
本发明还提供一种上述中心管的制备方法，所述方法包括如下步骤：将按中心管总重量计的10-75份高结晶聚合物、70-5份的生物降解聚合物和10-30份的增强纤维共混物造粒，再将得到的共混物粒子按照中心管所需的尺寸成型，得到所述中心管。
根据本发明，所述造粒温度为170-240℃。
根据本发明，所述造粒经双螺杆挤出机挤出造粒。
优选地，所述双螺杆转速为100-400rpm。
经过试验发现，当造粒温度低于170℃或双螺杆转速低于100rpm时，聚合物难以塑化，当造粒温度高于240℃或双螺杆转速高于400rpm时，聚合物易发生热降解。
根据本发明，所述成型温度为170-230℃。
根据本发明，所述成型是将得到的共混物粒子先采用单螺杆挤出棒材，再加工成中心管。
优选地，所述单螺杆的转速为30-100rpm。
经过试验发现，当成型温度低于170℃或单螺杆转速低于30rpm时，聚合物难以塑化，当成型温度高于230℃或单螺杆转速高于100rpm时，聚合物易发生热降解。
本发明还提供一种桥塞，所述桥塞包括上述中心管。
有益效果
本发明提供的全可溶的桥塞中心管当温度超过一定值时，可以在返排液甚至清水中迅速、完全溶解，从而免除了在分段压裂工艺中的桥塞钻磨过程；另外，所述中心管在使用时，一定时间内，可满足常温下承受至少50MPa(例如可以是55PMa)的压力的要求。
附图说明
图1为本发明的中心管在常温下，可承受的压力随时间的变化曲线。
图2为本发明的中心管在93℃高温下不同时间下的浸泡结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外，应理解，在阅读了本发明所公开的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的保护范围之内。
实施例1
将50份高结晶聚合物-聚甲醛、27份生物降解聚合物-聚乳酸、20份碳纤维及3份热塑性聚氨酯弹性体均匀混合后在190℃下以200rpm的转速经双螺杆挤出造粒，再在190℃下以60rpm的转速将粒子经单螺杆挤出机及后成型加工成桥塞中心管。
实施例2
对实施例1中的桥塞中心管分别进行常温下承压性能测试和93℃高温下可溶性测试。其中，中心管的常温下力学性能结果如表1所示；并且，在常温下，可承受的压力随时间的变化曲线如图1所示。高温下可溶性测试的结果如表2和图2所示。
表1中心管的常温下力学性能
表2中心管的93℃高温下可溶性测试
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全可溶的桥塞中心管，其特征在于，所述中心管包含按中心管总重量计10-75份高结晶聚合物、70-5份生物降解聚合物和10-30份增强纤维。
2.根据权利要求1所述的中心管，其特征在于，所述高结晶聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚甲醛(POM)中的至少一种。
优选地，所述高结晶聚合物为聚甲醛。
3.根据权利要求1或2所述的中心管，其特征在于，所述生物降解聚合物包括聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)中的至少一种。
优选地，所述生物降解聚合物为聚乳酸。
4.根据权利要求1-3任一项所述的中心管，其特征在于，所述增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的至少一种。
优选地，所述增强纤维为碳纤维。
5.根据权利要求1-4任一项所述的中心管，其特征在于，所述中心管还包括按中心管总重量计不多于5份的助剂，并且所述中心管的总重量满足100份。
优选地，所述助剂包括但不限于增韧剂、扩链剂和水解调节剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的中心管，其特征在于，所述增韧剂包括但不限于热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)、乙烯-丙烯酸酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EMGA)中的至少一种。
7.根据权利要求5或6所述的中心管，其特征在于，所述扩链剂包括但不限于双环氧化合物、二噁唑啉和亚磷酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求5-7任一项所述的中心管，其特征在于，所述水解调节剂包括但不限于纳米粘土和聚碳化二亚胺中的至少一种。
优选地，所述纳米粘土是指以烷基季铵盐或烷基季鏻盐插层的有机粘土。
优选地，所述烷基季铵盐或烷基季鏻盐是指烷基中碳原子数超过或等于12的季铵盐或季鏻盐。
9.一种权利要求1-8任一项所述的中心管的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将按中心管总重量计的10-75份高结晶聚合物、70-5份的生物降解聚合物和10-30份的增强纤维共混物造粒，再将得到的共混物粒子按照中心管所需的尺寸成型，得到所述中心管。
优选地，所述造粒温度为170-240℃。
优选地，所述造粒经双螺杆挤出机挤出造粒。
优选地，所述双螺杆转速为100-400rpm。
优选地，所述成型温度为170-230℃。
优选地，所述成型是将得到的共混物粒子先采用单螺杆挤出棒材，再加工成中心管。
优选地，所述单螺杆的转速为30-100rpm。
10.一种桥塞，其特征在于，所述桥塞包括权利要求1-8任一项所述的中心管。
CN201810601542.2A 2018-06-12 2018-06-12 一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途 Pending CN110591280A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810601542.2A CN110591280A (zh) 2018-06-12 2018-06-12 一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810601542.2A CN110591280A (zh) 2018-06-12 2018-06-12 一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110591280A true CN110591280A (zh) 2019-12-20

Family

ID=68848745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810601542.2A Pending CN110591280A (zh) 2018-06-12 2018-06-12 一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110591280A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003227036A (ja) * 2002-01-31 2003-08-15 Toray Ind Inc ポリマーアロイ繊維
JP2004018842A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 樹脂組成物および成形体
CN104136011A (zh) * 2011-12-28 2014-11-05 普拉德研究及开发股份有限公司 可降解复合材料及其用途
US20160280881A1 (en) * 2013-11-05 2016-09-29 Carbios A method for degrading a plastic
CN106519593A (zh) * 2016-09-22 2017-03-22 东莞市标塑新材料有限公司 一种废弃生物质基降解母粒及其制备方法、应用和应用方法
CN106589852A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 中国科学院理化技术研究所 一种降解周期可调的水体降解材料及其制备方法
US20170369708A1 (en) * 2014-12-22 2017-12-28 Schlumberger Technology Corporation Degradable composite structures

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003227036A (ja) * 2002-01-31 2003-08-15 Toray Ind Inc ポリマーアロイ繊維
JP2004018842A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 樹脂組成物および成形体
CN104136011A (zh) * 2011-12-28 2014-11-05 普拉德研究及开发股份有限公司 可降解复合材料及其用途
US20160280881A1 (en) * 2013-11-05 2016-09-29 Carbios A method for degrading a plastic
US20170369708A1 (en) * 2014-12-22 2017-12-28 Schlumberger Technology Corporation Degradable composite structures
CN106519593A (zh) * 2016-09-22 2017-03-22 东莞市标塑新材料有限公司 一种废弃生物质基降解母粒及其制备方法、应用和应用方法
CN106589852A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 中国科学院理化技术研究所 一种降解周期可调的水体降解材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2884041B1 (en) Ball sealer for hydrocarbon resource collection as well as manufacturing method therefor and down-hole treatment methods using same
CA2961932C (en) Downhole tool containing downhole-tool member containing reactive metal and downhole-tool member containing degradable resin composition, and well-drilling method
AU2009357406B2 (en) A method of fluid slug consolidation within a fluid system in downhole applications
US20180252070A1 (en) Control of thermoplastic composite degradation in downhole conditions
WO2015098801A1 (ja) ダウンホールツールまたはダウンホールツール部材及び分解性樹脂組成物、並びに炭化水素資源の回収方法
US9902897B2 (en) Degradable fiber for use in well treatment fluid, method for manufacturing same, and well treatment method
GB2422839A (en) Degradable polymer for use as viscofying agent for wellbore fluids
CN103249909A (zh) 增强纤维衔接的方法
US10106731B2 (en) Methods and compositions for providing proppant suspension and consolidation in subterranean treatment operations
US10669808B1 (en) Degradable downhole tools and components
CA2978400A1 (en) Stabilized pillars for hydraulic fracturing
CN110591280A (zh) 一种全可溶的桥塞中心管及其制备方法与用途
CN111574976A (zh) 一种增强型堵漏凝胶及其制备方法
US10767439B1 (en) Downhole tool having a sealing element constructed from a polyvinyl alcohol compound
Wang et al. Performance analysis of soluble bridge plug materials for fracturing in unconventional oilfields
CN110593809B (zh) 一种全可溶的桥塞密封胶筒及其制备方法与用途
CN113801644B (zh) 油气井全降解温控暂堵绳结及其制备方法
Cheng et al. A novel degradable sealing material for the preparation of dissolvable packer rubber barrel
US11643904B1 (en) Degradable downhole tools and components for high salinity applications
CA2873986C (en) Ball sealer for hydrocarbon resource collection as well as production method therefor and downhole treatment method using same
CN112679923B (zh) 一种适用于烃资源回收的可降解材料及其制备方法和应用
CN104712494B (zh) 一种使用ptfe和fep共混物制作的螺杆钻具定子及应用于该定子的含氟材料
CN108130062A (zh) 一种快速自降解水溶性液体胶塞及其制备方法
CN117362876A (zh) 一种芳纶浆粕增强pvc-c矿井套管及制备方法
US20210246355A1 (en) Downhole tool

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191220