CN110776888A - 一种用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，是由以下重量份配比的原料组成的：覆膜材料32.1～53.6，暂堵颗粒17.9～29.8，暂堵纤维16.7～50.0；所述覆膜材料选自聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、骨胶、明胶；所述暂堵颗粒选自海盐颗粒、氯化钾颗粒、碳酸钙颗粒、氯化钙颗粒；所述暂堵纤维选自聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、石棉纤维、棉纤维。本发明的复合水溶性暂堵剂，适用于缝口宽度为毫米级的裂缝封堵，耐温可达120℃～140℃，封堵压力梯度峰值大于30MPa/m，140℃下2h内即可完全溶解为粘度接近于水的清液。本发明的复合水溶性暂堵剂具有封堵压力梯度大、解堵时间快、对地层无伤害等特点。

Description

一种用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂
技术领域
本发明涉及一种用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，属于油田转向压裂技术领域。
背景技术
目前，随着开发程度的不断增加，厚油层储层含水率逐渐升高，地下水通道逐步形成。若采用重复压裂技术对储层进行压裂改造，虽在一定程度上延伸了老裂缝的长度，沟通了裂缝区域未被动用储层，但从另一方面来说，该技术却将地层水通道扩大，反而不利于储层的长期有效开发。暂堵剂转向压裂技术能够解决该类问题，暂堵剂转向压裂技术是指通过向井下注入暂堵剂，在老裂缝中滞留形成致密滤饼，使得后续工作液分流作用于未被压裂区域，实现转向压裂的目的，大大提高了储层裂缝复杂程度。同时，施工结束后，暂堵剂可在地层环境下自行降解，随地层液返排出地层，很好地保护了储层不受伤害。但现有技术中研制的油田压裂用暂堵剂大多存在以下不足之处：封堵效果差，降解不完全，只能适用于中低温储层的暂堵转向压裂作业。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，解决了油田现场传统压裂技术无法开启新裂缝，很难提高储层整体动用程度的问题，同时又对现有油田压裂用暂堵剂耐温性、水溶性等方面进行了改进，大大提高了暂堵剂的性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，是由以下重量份配比的原料组成的：覆膜材料32.1～53.6，暂堵颗粒17.9～29.8，暂堵纤维16.7～50.0；其中，所述覆膜材料选自聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、骨胶、明胶中的任意一种；所述暂堵颗粒选自海盐颗粒、氯化钾颗粒、碳酸钙颗粒、氯化钙颗粒中的任意一种；所述暂堵纤维选自聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、石棉纤维、棉纤维中的任意一种。
优选的，所述重量份配比的原料：覆膜材料35.7～45.9，暂堵颗粒19.8～25.5，暂堵纤维28.6～44.5。
优选的，所述覆膜材料选自聚丙烯酸钠(相比而言，骨胶、明胶耐温性较差，80℃下即可快速溶解，因此优选聚丙烯酸钠)。
优选的，所述暂堵颗粒选自海盐颗粒(相比而言，氯化钾很难制备大颗粒，碳酸钙不溶于水，氯化钙吸水性较强，对现场储存条件要求高，因此优选海盐颗粒)。
优选的，所述暂堵纤维选自聚乙烯醇纤维(相比而言，聚酯纤维不溶于水，石棉纤维不溶于水且有致癌性，棉纤维具有强烈的吸湿性，且不溶于水，因此优选聚乙烯醇纤维)。
优选的，所述暂堵颗粒的粒径在3mm～4mm。
优选的，所述聚乙烯醇纤维长6mm，直径10μm。
所述复合水溶性暂堵剂的制备方法为：先将覆膜材料均匀涂敷在暂堵颗粒表面形成覆膜颗粒，然后再将暂堵纤维与覆膜颗粒混合混匀，即得。
本发明的复合水溶性暂堵剂，适用于缝口宽度为毫米级的裂缝封堵，耐温可达120℃～140℃，封堵压力梯度峰值大于30MPa/m，140℃下2h内即可完全溶解为粘度接近于水的清液，不会对地层造成伤害，满足转向压裂施工的暂堵要求。
本发明的复合水溶性暂堵剂，由暂堵纤维和覆膜颗粒复配而成，其中，覆膜颗粒是在暂堵颗粒表面包裹覆膜材料制备得到。覆膜材料在高温环境下溶解较慢，覆膜在暂堵颗粒的表面，起到缓释暂堵颗粒的作用，保证了转向压裂过程中暂堵颗粒的强度不会因提前溶解而降低，大大延长了暂堵层的屏蔽作用时间。暂堵纤维填充于颗粒暂堵层的空隙中，起到辅助封堵的作用。暂堵纤维在地下形成网状结构，同时覆膜材料溶于水后大大增加了暂堵颗粒的粘附能力，此两种作用都增强了复合暂堵剂暂堵层的稳定性，有效防止了暂堵层覆膜颗粒的脱附和失稳。
本发明所引述的所有文献，它们的全部内容通过引用并入本文，并且如果这些文献所表达的含义与本发明不一致时，以本发明的表述为准。此外，本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。
附图说明
图1：实施例1～5中复合水溶性暂堵剂封堵能力物理模拟实验装置示意图。
其中，1.ISCO泵；2.六通阀Ⅰ；3.中间容器；4.六通阀Ⅱ；5.压力表Ⅰ；6.烘箱；7.岩心夹持器；8.裂缝岩心；9.六通阀Ⅲ；10.压力表Ⅱ；11.手摇泵；12.量筒。
图2：实施例1～5中复合水溶性暂堵剂封堵压力梯度变化曲线。
图3：实施例6中复合水溶性暂堵剂在140℃胍胶溶液中初始状态(A)和溶解2h后状态(B)的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
实施例1制备复合水溶性暂堵剂
该重量份配比的原料组成如下：覆膜材料53.6，暂堵颗粒29.7，暂堵纤维16.7。
所述覆膜材料为聚丙烯酸钠。所述暂堵颗粒为粒径在3mm～4mm的海盐颗粒。所述暂堵纤维为聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维长6mm，直径10μm。
制备方法为：先将覆膜材料均匀涂敷在暂堵颗粒表面形成覆膜颗粒，然后再将暂堵纤维与覆膜颗粒混合混匀，即得。
实施例2制备复合水溶性暂堵剂
该重量份配比的原料组成如下：覆膜材料45.9，暂堵颗粒25.5，暂堵纤维28.6。
所述覆膜材料为聚丙烯酸钠。所述暂堵颗粒为粒径在3mm～4mm的海盐颗粒。所述暂堵纤维为聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维长6mm，直径10μm。
制备方法同实施例1。
实施例3制备复合水溶性暂堵剂
该重量份配比的原料组成如下：覆膜材料40.2、暂堵颗粒22.3、暂堵纤维37.5。
所述覆膜材料为聚丙烯酸钠。所述暂堵颗粒为粒径在3mm～4mm的海盐颗粒。所述暂堵纤维为聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维长6mm，直径10μm。
制备方法同实施例1。
实施例4制备复合水溶性暂堵剂
该重量份配比的原料组成如下：覆膜材料35.7，暂堵颗粒19.8，暂堵纤维44.5。
所述覆膜材料为聚丙烯酸钠。所述暂堵颗粒为粒径在3mm～4mm的海盐颗粒。所述暂堵纤维为聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维长6mm，直径10μm。
制备方法同实施例1。
实施例5制备复合水溶性暂堵剂
该重量份配比的原料组成如下：覆膜材料32.1，暂堵颗粒17.9，暂堵纤维50.0。
所述覆膜材料为聚丙烯酸钠。所述暂堵颗粒为粒径在3mm～4mm的海盐颗粒。所述暂堵纤维为聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维长6mm，直径10μm。
制备方法同实施例1。
封堵实验：采用实施例1～5制备的复合水溶性暂堵剂在裂缝岩心中做封堵实验，实验装置示意图如图1所示，其实验步骤如下：
(1)裂缝岩心长3.0cm，直径为2.5cm，测出裂缝岩心的开度大小，同时根据岩心长度及岩心直径计算裂缝面积。
(2)根据裂缝岩心的开度大小以及1/3～2/3封堵原则选择水溶性暂堵剂的粒径大小，同时根据裂缝面积及5kg·m-2的暂堵剂注入量称取复合水溶性暂堵剂。
(3)在中间容器内放入足量胍胶携带液，在岩心裂缝面上适量均匀铺置一层暂堵剂，并将其放入岩心夹持器内(岩心裂缝呈竖直状态)，按照封堵性能物理模拟实验装置图连接实验管线。
(4)围压设置为2MPa，环境温度设置成140℃，等温度稳定后，流速设置成0.3ml·min-1，开泵。
(5)注入过程中始终保持围压大于驱替压力2MPa，每隔1min记录驱替压力。
(6)直至驱替压力突然大幅度降低后，停泵。
复合水溶性暂堵剂的封堵实验结果见图2，结果表明，注入复合水溶性暂堵剂后，岩心封堵压力梯度明显上升，且当纤维：覆膜颗粒＝60:100(实施例3)时，复合水溶性暂堵剂的封堵压力梯度峰值最大，大于35MPa·m。说明本发明的复合水溶性暂堵剂能够有效封堵裂缝，迫使工作液转向压裂低渗层，进而大大提高了储层裂缝复杂程度。
复合水溶性暂堵剂溶解性能测试：将实施例3制备的复合水溶性暂堵剂放入装有浓度为0.5％耐温型胍胶溶液的具塞瓶中，拧紧瓶盖并置于140℃的烘箱中，观察该暂堵剂在高温下完全溶解所需时间。根据实验结果(暂堵剂在140℃下溶解前后变化如图3所示)可知本发明的实施例3在140℃的环境下，2.0h即可完全溶解，满足转向压裂施工后的解堵要求，避免了暂堵剂对储层的伤害。
以上实施例说明，本发明的复合水溶性暂堵剂，具有封堵压力梯度大、解堵时间快、对地层无伤害等特点，是较为理想的油田转向压裂用暂堵剂。
给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：是由以下重量份配比的原料组成的：覆膜材料32.1～53.6，暂堵颗粒17.9～29.8，暂堵纤维16.7～50.0；其中，所述覆膜材料选自聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、骨胶、明胶；所述暂堵颗粒选自海盐颗粒、氯化钾颗粒、碳酸钙颗粒、氯化钙颗粒；所述暂堵纤维选自聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、石棉纤维、棉纤维。
2.根据权利要求1所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：所述重量份配比的原料组成：覆膜材料35.7～45.9，暂堵颗粒19.8～25.5，暂堵纤维28.6～44.5。
3.根据权利要求1所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：所述覆膜材料选自聚丙烯酸钠。
4.根据权利要求1或3所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：所述暂堵颗粒选自海盐颗粒。
5.根据权利要求1或3或4所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：所述暂堵纤维选自聚乙烯醇纤维。
6.根据权利要求1或4所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：所述暂堵颗粒的粒径在3mm～4mm。
7.根据权利要求1或5所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：所述聚乙烯醇纤维长6mm，直径10μm。
8.根据权利要求1所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：所述覆膜材料选自聚丙烯酸钠；所述暂堵颗粒选自海盐颗粒；所述暂堵纤维选自聚乙烯醇纤维；所述暂堵颗粒的粒径在3mm～4mm；所述聚乙烯醇纤维长6mm，直径10μm。
9.根据权利要求8所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：是由以下重量份配比的原料组成的：覆膜材料40.2、暂堵颗粒22.3、暂堵纤维37.5。
10.根据权利要求8所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂，其特征在于：是由以下重量份配比的原料组成的：覆膜材料53.6，暂堵颗粒29.7，暂堵纤维16.7；
或：覆膜材料45.9，暂堵颗粒25.5，暂堵纤维28.6；
或：覆膜材料35.7，暂堵颗粒19.8，暂堵纤维44.5；
或：覆膜材料32.1，暂堵颗粒17.9，暂堵纤维50.0。
11.权利要求1～10中任一项所述的用于油田转向压裂施工的复合水溶性暂堵剂的制备方法，其特征在于：先将覆膜材料均匀涂敷在暂堵颗粒表面形成覆膜颗粒，然后再将暂堵纤维与覆膜颗粒混合混匀，即得。
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