CN110791267B - 纤维制品及其制备方法和应用以及暂堵射孔炮眼的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油压裂领域，公开了一种纤维制品，其中，所述纤维制品包括由纤维聚集而成的纤维主体和与纤维主体相连的多条纤维丝，所述纤维主体的形状为规则或不规则立体形状，所述纤维主体在40MPa下的压缩率为5‑30％。本发明还提供了所述纤维制品的制备方法，该方法包括在纤维主体上形成多条纤维丝。使用本发明所述的纤维制品暂堵射孔炮眼，简化了射孔炮眼暂堵剂的材料组合，节约堵剂用量，纤维制品承压能力强，承压时间长，提高了射孔炮眼处的转向暂堵能力，进而提高了射孔炮眼暂堵效率。

Description

纤维制品及其制备方法和应用以及暂堵射孔炮眼的方法

技术领域

本发明涉及石油压裂领域，具体涉及一种纤维制品及其制备方法和应用以及暂堵射孔炮眼的方法。

背景技术

目前针对射孔炮眼暂堵采用的方案主要包括颗粒堵剂暂堵射孔炮眼，纤维辅助固体堵剂暂堵射孔炮眼。

射孔炮眼在压裂或生产过程中，经过液流的长期冲刷以及砂砾的磨蚀，射孔炮眼口变得不再规整，存在许多毛刺，这使得采用单一球形堵球难以完全暂堵整个射孔炮眼。

CN104963672A提出了球形、颗粒状、片状、和纤维状的转向材料中的一种或几种组合暂堵射孔炮眼。然而，单一的球形材料难以有效暂堵射孔炮眼，采用多种形状材料，包括球形、颗粒状、片状和纤维状中的几种进行组合暂堵时需要优化各材料的浓度配比，固体堵剂在高压差条件下易破碎，同时添加多种类型材料增加了施工的复杂程度，降低了作业效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种纤维制品及其制备方法和应用以及暂堵射孔炮眼的方法，实现了仅采用一种单一材料，即能简单高效暂堵射孔炮眼的目的。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种纤维制品，其中，该纤维制品包括纤维主体和与纤维主体相连的多条纤维丝，所述纤维主体的形状为规则或不规则的立体形状，所述纤维主体在40MPa下的压缩率为5-30％。

本发明第二方面提供一种制备本发明第一方面所述的纤维制品的方法，其中，该方法包括：使纤维形成规则或不规则的立体形状的纤维主体以及与纤维主体相连的多条纤维丝。

本发明第三方面提供一种本发明第一方面所述的纤维制品在暂堵射孔炮眼中的应用。

本发明第四方面提供一种暂堵射孔炮眼的方法，其中，该方法包括：将本发明第一方面所述的纤维制品投入井内暂堵射孔炮眼。

通过上述技术方案，本发明提供的纤维制品的纤维主体部分耐压能力强，在高压差下不容易破碎，而且该主体部分在暂堵射孔炮眼时受到高压会发生变形适应射孔炮眼的形状，能够有效的暂堵不规则的射孔炮眼；而且，纤维制品的纤维丝部分能够进一步自动充填暂堵体(目标射孔炮眼)四周的缝隙，降低暂堵体的渗透率，阻碍流体进入射孔炮眼；使用本发明的纤维制品能够在用量较小的情况下实现有效暂堵，且承压能力强，承压时间长；本发明的技术方案简化了施工流程，降低施工难度，减少了暂堵射孔炮眼的堵剂用量；既适用于新井的暂堵转向压裂，也适用于老井的重复压裂改造。

附图说明

图1是实施例1中使用的纤维制品的结构侧视示意图。

图2是实施例2、4、6-8中使用的纤维制品的结构侧视示意图。

图3是实施例3中使用的纤维制品的结构侧视示意图。

图4是本发明的纤维制品暂堵射孔炮眼侧视示意图。

附图标记说明

1、纤维丝 2、纤维主体

3、射孔炮眼

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本发明中，所述纤维主体的最长径a是指纤维主体表面距离最远的两点之间的距离，纤维主体的最长径b是指垂直于最长径a的纤维主体表面距离最远的两点之间的距离。本领域技术人员可以理解的是，当所述纤维主体为球形时，该纤维主体的最长径b等于球形直径，且与最长径a相等。

纤维丝的长度是指纤维丝与纤维主体相连的一端延伸至远离纤维主体的一端的距离。所述最长纤维丝的长度是指多条纤维丝中长度最长的纤维丝的长度。

所述射孔炮眼的孔径指的是射孔炮眼最大横截面处的直径，等于射孔弹的直径。

第一方面，如图1-图3所示，本发明提供一种纤维制品，其中，所述纤维制品包括纤维主体2和与纤维主体相连的多条纤维丝1，所述纤维主体的形状为规则或不规则的立体形状。

纤维丝的条数可以为400-2000条。纤维丝的长度可以为1-5cm。

根据本发明，对所述纤维制品的结构组成没有特别的限制，由于射孔炮眼在压裂或生产过程中，经过液流的长期冲刷以及砂砾的磨蚀，射孔炮眼口变得不再规整，为了更有效的暂堵所述射孔炮眼，优选地，所述纤维制品的纤维主体由纤维聚集而成。所述纤维主体可变形且具有弹性，为了能够更有效的对所述射孔炮眼进行暂堵，所述纤维主体的压缩率为5-30％，更优选为10-20％。本发明中，“压缩率”是指：在纤维主体最长径b的长度方向上施加40MPa的压力，使得纤维制品的最长径b在该压力作用下长度变为b^，，则最长径b和长度b^，的差值与最长径b的比值为压缩率。

根据本发明，所述纤维丝与所述纤维主体相连，优选地，与纤维主体相连的多条纤维丝呈放射状，形成尾部。为了有效的对射孔炮眼进行暂堵，优选地，纤维丝的横截面直径为5-100μm更优选为10-20μm，长度为1-5cm。

根据本发明，对所述纤维制品的纤维主体的形状没有特别的限制，由于射孔炮眼的横截面形状为圆形或不规整的多边形，为了有效的对所述射孔炮眼进行暂堵，所述纤维制品的纤维主体为规则或不规则的立体形状。所述纤维主体为不规则的立体形状时，所述纤维主体的最长径a和与最长径a相垂直的最长径b之比a:b＝1.2-1.5：1。

根据本发明，对所述多条纤维丝中最长纤维丝的长度与纤维主体的最长径b之间的比值没有特别的限制，为了更有效的对所述射孔炮眼进行暂堵，一种优选的纤维制品的多条纤维丝中最长纤维丝的长度与纤维主体的最长径b之间的比例为(0.5-4)：1。

优选地，所述纤维主体的最长径b为0.5-2cm。

根据本发明，对与纤维主体相连的多条纤维丝的分布方式没有特别的限制，为了更有效对所述射孔炮眼进行暂堵，优选地，所述多条纤维丝可集中在纤维主体的表面的同一侧(如图1中所示)、中心对称分布在纤维主体的表面的两侧(如图2中所示)或均匀分布在整个纤维主体的表面(如图3中所示)。

根据本发明，对所述纤维制品的材料没有特别的限制，为了有利于暂堵的射孔炮眼重新贯通，优选地，所述纤维制品的材料选自可降解纤维。

其中，所述可降解纤维可以为聚乳酸纤维或聚酯纤维，优选为聚酯纤维。形成纤维主体的纤维可以与纤维丝相同，也可以不同。

第二方面，本发明提供一种制备本发明第一方面所述的纤维制品的方法，其中，该方法包括：使纤维形成规则或不规则立体形状的纤维主体以及与纤维主体相连的多条纤维丝。

根据本发明，对所述纤维制品形成的方式没有特别的限制，优选地，形成的方式选自捆绑、缠绕、打结、扎束和粘接中的至少一种。

第三方面，本发明提供一种本发明第一方面所述的纤维制品在暂堵射孔炮眼中的应用。

根据本发明，对所述射孔炮眼的种类没有特别的限制，优选地，所述射孔炮眼为转向压裂中的射孔炮眼和/或重复压裂中的射孔炮眼。

第四方面，本发明提供一种暂堵射孔炮眼的方法，其中，该方法包括：将本发明第一方面所述的纤维制品投入井内暂堵射孔炮眼。

根据本发明，对所述纤维制品的投入方式没有特别的限制，优选地，所述纤维制品随输送液一起进入井内。

根据本发明，对所述输送液没有特别的限制，例如所述输送液为冻胶、线性胶或滑溜水，优选为滑溜水。对所述滑溜水的组成没有特别的限制，可以为本领域常规的组成，只要能够保证滑溜水的流动性使得纤维制品能够进入射孔炮眼即可，例如所述滑溜水可以含有降阻剂、稳定剂、助排剂和水。对所述降阻剂、稳定剂、助排剂的用量没有特别的限制，可以为本领域常规的用量，只要能保证滑溜水的流动性使得纤维制品能够进入射孔炮眼即可，例如以滑溜水的重量为标准，所述降阻剂的含量可以为0.01％-0.08％，所述稳定剂的含量可以为0.7％-0.1％，所述助排剂的含量可以为0.8％-1％。

其中，所述纤维制品随输送液在井内移动过程中，在靠近射孔炮眼时，纤维主体先向射孔炮眼中心靠近并进入射孔炮眼内部，之后与纤维主体相连的纤维丝随后进入射孔炮眼内，纤维主体在射孔炮眼内形成卡封，其与纤维主体相连的多条纤维丝自动填充纤维主体与射孔炮眼之间的缝隙，最终完全封堵住整个射孔炮眼(如图4所示)。

根据本发明，为了更有效的对射孔炮眼进行暂堵，优选地，所述纤维主体的最长径b与射孔炮眼的孔径的比值为(0.5-1.3):1。

根据本发明，为了更有效的对射孔炮眼进行暂堵，本发明中一种优选的实施方式为：所述纤维主体的最长径b与所述射孔炮眼的孔径的比值<0.9时，所述多条纤维丝中最长纤维丝的长度与纤维主体的最长径b之间的比值>2；或者所述纤维主体的最长径b与所述射孔炮眼的孔径的比值≥0.9时，所述多条纤维丝中最长纤维丝的长度与纤维主体的最长径b之间的比值≤2。

根据本发明，为了更有效的对射孔炮眼进行暂堵，所述纤维制品的投入数量与射孔炮眼数量的比值优选为(1-5)：1，更优选为(1-2)：1。

根据本发明，如前所述，所述射孔炮眼可以为转向压裂中的射孔炮眼和/或重复压裂中的射孔炮眼。

实施例

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，

压缩率的测定方法为；在纤维制品的纤维主体最长径b的长度方向上施加40MPa的压力，使得纤维制品的最长径b在该压力作用下长度变为b^，，则最长径b和长度b^，的差值与最长径b的比值为压缩率。

纤维制品原料(聚酯纤维)为科麦仕公司牌号为FBR的市售品；

球形暂堵剂、颗粒状暂堵剂、粉末状暂堵剂和纤维状暂堵剂均购自科迈仕；

降阻剂为科麦仕公司牌号为DR-800的市售品；

稳定剂为科麦仕公司牌号为As-55的市售品；

助排剂为科麦仕公司牌号为Hsc-25的市售品；

降解时间的检测方法为：取暂堵剂和滑溜水配制堵液，相对于1mL滑溜水，暂堵剂的用量为20mg，将配制的堵液在130℃温度下进行降解，待完全降解后，计量降解时间。

制备例1

油井模型：油井模型长为3m，直径为60mm，6孔，孔径为10mm(纤维主体长度与射孔炮眼孔径比值见表1)，孔间距为0.4m。

制备例2-9

本制备例用于制备下述实施例中使用的纤维制品

按照下表1，将长度为15cm的纤维进行打结，形成纤维制品，结位于纤维长度方向的中间，形成不规则立体形状的纤维主体(中间结部分)以及与纤维主体相连纤维丝(未打结部分)。

表1中，在本发明中，需要说明的是，将经过所述纤维主体内部的最长径a和与最长径a相垂直的最长径b的比值定义为纤维主体尺寸；

将所述多条纤维丝中最长纤维丝的长度与该纤维主体的最长径b的比值定义为纤维制品尺寸；

将所述纤维主体的最长径b定义为纤维主体长度。

表1

实施例1

本实施例用于说明本发明的纤维制品暂堵射孔炮眼的方法

1)将制备例2的纤维制品投入滑溜水，将含有纤维制品的滑溜水(含有0.08重量％的DR-800降阻剂、0.9重量％的As-55稳定剂和0.9重量％的Hsc-25助排剂)以0.2方/分钟的流量泵入油井模型中。

2)纤维制品随滑溜水全部进入模拟井中后，至纤维制品堵住油井模型中全部孔眼，纤维制品的用量和纤维制品数量见表2。

3)继续泵液直至模拟井中充满溶液，然后在井内压力分别达到20MPa、30MPa和40MPa的条件下，分别在2小时内观察射孔炮眼暂堵情况，记录相应压力下的承压能力和承压时间，结果见表2。

4)观察完毕后将纤维制品取出，与滑溜水配制成待测堵液，该待测堵液中相对于1mL滑溜水，纤维制品的重量为20mg，将待测堵液加热至130℃进行降解实验，待完全降解后，计量降解时间，结果见表2。

实施例2-8

本实施例用于说明本发明的纤维制品暂堵射孔炮眼的方法

实施例2-8的方法与实施例1相同，不同的是实施例2-8分别使用相应的制备例3-9中的纤维制品进行暂堵。纤维制品用量、纤维制品数量、降解时间、承压能力和承压时间见表2。

对比例1

本对比例用于说明现有技术中暂堵剂暂堵射孔炮眼的方法

本对比例操作方法与实施例1相同，不同的是将纤维制品替换为球形暂堵剂(材质为聚乳酸，直径10毫米，真实密度为1.26g/cm³，耐温温度为120℃)、颗粒暂堵剂(材质为聚乳酸，直径1毫米，真实密度为1.26g/cm³，耐温温度为120℃)、粉末状暂堵剂(材质为聚乳酸，粒径100目)和纤维状暂堵剂(材质为聚乳酸，横截面直径10微米、长度6毫米，真实密度为1.2g/cm³，耐温温度为120℃)的组合，其中，球形暂堵剂、颗粒状暂堵剂、粉末状暂堵剂和纤维状暂堵剂的重量比例为球：颗粒：粉末：纤维＝10：3：1：4。

暂堵剂用量、降解时间、承压能力和承压时间见表2。

表2

表2中，“-”表示在相应的压力下射孔炮眼未暂堵住，“+”表示在相应的压力下射孔炮眼被暂堵住。

通过表2的结果可以看出，采用本发明优选方案的实施例1-3在40MPa条件下，承压时间可达到2小时，而且用于暂堵射孔炮眼的纤维制品的用量在5克以内。

通过比较实施例2和实施例6可以看出，纤维制品尺寸更大的实施例2的承压时间长。

通过比较实施例2和实施例7可以看出，纤维主体长度与射孔炮眼孔径比值更大的制备例2的纤维制品的承压能力更强。

通过比较实施例2和实施例8可以看出，纤维制品尺寸在更优选的条件下，纤维制品的承压时间更长。

通过对比实施例1-8和对比例1的结果可知，本发明的技术方案所使用的暂堵剂的用量明显少于现有技术的用量，且在优选条件下，本发明的暂堵剂暂堵射孔炮眼后，承压能力和承压时间均优于现有技术，获得了更好的暂堵效果。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (23)

1.一种采用纤维制品暂堵射孔炮眼的方法，其特征在于，所述纤维制品包括纤维主体和与纤维主体相连的多条纤维丝，所述纤维主体的形状为规则或不规则立体形状，所述纤维主体在40MPa下的压缩率为5-30％；

所述方法包括：将所述纤维制品投入井内暂堵射孔炮眼。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维主体由纤维聚集而成，与纤维主体相连的多条纤维丝呈放射状。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纤维主体在40MPa下的压缩率为10-20％。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，经过所述纤维主体的最长径a和与最长径a相垂直的最长径b之比a:b＝1.2-1.5：1。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多条纤维丝中最长纤维丝的长度与所述纤维主体的最长径b的比值为(0.5-4)：1。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述纤维主体的最长径b在0.5-2cm范围内。

7.根据权利要求1、2、5和6中任意一项所述的方法，其中，所述纤维丝的横截面直径为5-100μm。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述纤维丝的横截面直径为10-20μm。

9.根据权利要求1、2、5、6和8中任意一项所述的方法，其中，所述纤维丝的长度为1-5cm。

10.根据权利要求1、2、5、6和8中任意一项所述的方法，其中，所述纤维丝的条数为400-2000条。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述纤维丝的条数为1000-1600条。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多条纤维丝集中在纤维主体表面的同一侧、中心对称分布在纤维主体表面的两侧或分布在整个纤维主体表面。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维制品的材料为可降解纤维。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可降解纤维为聚乳酸纤维和/或聚酯纤维。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述可降解纤维为聚酯纤维。

16.根据权利要求1、2、5、6、8、11-15中任意一项所述的方法，其中，所述纤维制品的制备方法包括：使纤维形成规则或不规则立体形状的纤维主体以及与纤维主体相连的多条纤维丝。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，形成的方式选自捆绑、缠绕、打结、扎束和粘接中的至少一种。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维制品的纤维主体的最长径b与所述射孔炮眼的孔径的比值为(0.5-1.3)：1。

19.根据权利要求1或18所述的方法，其中，当所述纤维主体的最长径b与所述射孔炮眼的孔径的比值<0.9时，所述多条纤维丝中最长纤维丝的长度与纤维主体的最长径b的比值>2；或者，当所述纤维主体的最长径b与所述射孔炮眼的孔径的比值≥0.9时，所述多条纤维丝中最长纤维丝的长度与纤维主体的最长径b的比值≤2。

20.根据权利要求1或18所述的方法，其中，所述纤维制品的投入数量与射孔炮眼数量之比为(1-5)：1。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述纤维制品的投入数量与射孔炮眼数量之比为(1-2)：1。

22.根据权利要求1或18所述的方法，其中，所述射孔炮眼为转向压裂中的射孔炮眼和/或重复压裂中的射孔炮眼。

23.权利要求1-15中任意一项所述的方法在暂堵射孔炮眼中的应用。

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