CN112940697A - 一种耐酸暂堵剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐酸暂堵剂及其制备方法，所述暂堵剂由以下原料经相关步骤制得：将一定量的纳米碳酸钙加入到异丙醇中搅拌得到悬浮液，在加热条件下与硬脂酸酯混合搅拌，完成对纳米碳酸钙的表面改性，之后将改性完成的纳米碳酸钙与聚合物纤维混合得到暂堵剂；本发明以纳米碳酸钙作为暂堵剂的芯体，在纳米碳酸钙颗粒表面包覆有一层疏水膜，提高了纳米碳酸钙的分散性能和耐酸性能；使用的聚合物纤维对纳米碳酸钙暂堵剂的泥饼体系形成支撑，纤维可通过生物作用完全降解；暂堵作业完成后，纳米碳酸钙表面的疏水膜中的酯结构可在高温和酸性条件的共同作用下水解脱落，使得碳酸钙颗粒遇酸完全分解，解决了一般的无机材料暂堵剂容易引发的地层伤害问题。

Description

一种耐酸暂堵剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种耐酸暂堵剂及其制备方法。
背景技术
随着采油的进行，油田产量将日益降低，使用压裂手段提高油气产量就成为了延长油井寿命的重要手段，同时对于地层构造较为复杂的低渗透、超低渗透油气藏而言，使用压裂手段改变裂缝分布也有助于提高油气藏的产出率。
在压裂改造当中，为实现最佳的压裂效果，往往需要根据施工需求在地层中相应的位置进行暂堵作业，封堵原有裂缝，以实现针对井筒中特定位置的压裂，同时减少工作液对地层的入侵作用；待压裂工作完成后，还可以对暂堵剂进行解堵操作，避免暂堵剂残留引起的储层伤害出现。
无机材料类暂堵剂因其较好的耐温性和抗水解作用，可被广泛地应用在深井及超深井的暂堵作业中。另一方面，无机类暂堵材料虽然封堵效果较好，但也存在着容易对地层产生伤害的问题，而易于解堵来降低地层伤害的无机材料暂堵剂则不得不通过放弃耐酸性能来获取在酸中溶解解堵的特性，特别是在酸化压裂过程中，无机材料类暂堵剂更是容易在酸性条件下出现溶解，从而影响暂堵效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种耐酸暂堵剂及其制备方法，本发明提供的耐酸暂堵剂为包覆有硬脂酸酯的纳米碳酸钙，并以可完全降解的纤维作为堵剂颗粒的支撑，使得暂堵剂兼顾了耐酸和便于解堵多方面的要求，具有良好的暂堵效果。
本发明提供了一种耐酸暂堵剂，以纳米碳酸钙作为堵剂芯体，外部使用硬脂酸酯进行改性，形成致密的耐酸壳层，并以可完全降解的聚合物纤维作为支撑，其中，各原料组分以重量份数计组成如下：
纳米碳酸钙 100
硬脂酸酯 10-15
纤维 20-30
其中，所述硬脂酸酯为硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸正丁酯、硬脂酸异丁酯中的任意一种。
本发明的一种实施方式在于，所述纳米碳酸钙的粒径范围为100-200nm。
本发明的一种实施方式在于，所述纤维为聚乙醇酸纤维和聚乳酸纤维中的任意一种。
本发明的一种实施方式在于，所述纤维长度范围为1-2mm，纤维直径为0.1-0.5mm。
本发明还提供了一种耐酸暂堵剂的制备方法，用于制备上述耐酸暂堵剂，具体制备步骤如下：
S1：按照固液比5％将配方量的纳米碳酸钙加入到异丙醇当中搅拌得到纳米碳酸钙悬浮液，之后在70℃的条件下，加入配方量的硬脂酸酯，以100r/min的速度连续搅拌30min，冷却后真空抽滤，收集滤饼干燥后即得到粉末状改性纳米碳酸钙；
S2：将配方量的纤维与步骤S1中得到的改性纳米碳酸钙粉末混合搅拌1h得到暂堵剂混合物，之后将该暂堵剂混合物以150-200kg/m3的加量加入到携带液当中。
作为优选的，所述携带液为胍胶压裂液、黄原胶压裂液中的任意一种。
与现有的技术相比，本发明的技术效果是：
本发明以纳米碳酸钙作为暂堵剂的芯体，并利用硬脂酸酯对纳米碳酸钙进行改性，使得纳米碳酸钙颗粒表面包覆有一层疏水膜，提高了纳米碳酸钙的分散性能和耐酸性能；使用的聚乙醇酸和聚乳酸类纤维对纳米碳酸钙暂堵剂的泥饼体系形成支撑，且纤维可通过生物作用完全降解，不会引起地层伤害；暂堵作业完成后，纳米碳酸钙表面的疏水膜中的酯结构可在高温和酸性条件的共同作用下水解脱落，露出内部包覆的纳米碳酸钙颗粒，并进一步使得碳酸钙颗粒遇酸完全分解，解决了一般的无机材料暂堵剂容易引发的地层伤害问题。
具体实施方式
下面将结合实例对本发明的具体实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
步骤S1：取50g规格为100nm的纳米碳酸钙颗粒加入1000mL异丙醇中充分搅拌至形成悬浮液，之后升温至70℃，加入5g硬脂酸甲酯，保持70℃条件，在100r/min的速度下连续搅拌30min，搅拌完成后待其冷却，真空抽滤得到滤饼，将滤饼放入105℃条件下完全干燥至质量恒定，得到干燥后的粉末状改性纳米碳酸钙颗粒。
步骤S2：将10g长度为1mm，直径为0.1mm的聚乙醇酸纤维和前述步骤中得到的粉末状改性纳米碳酸钙混合搅拌1h，得到暂堵剂，之后将该暂堵剂以150kg/m3的量加入到胍胶压裂液中混匀。
实施例2
步骤S1：取50g规格为100nm的纳米碳酸钙颗粒加入1000mL异丙醇中充分搅拌至形成悬浮液，之后升温至70℃，加入6g硬脂酸甲酯，保持70℃条件，在100r/min的速度下连续搅拌30min，搅拌完成后待其冷却，真空抽滤得到滤饼，将滤饼放入105℃条件下完全干燥至质量恒定，得到干燥后的粉末状改性纳米碳酸钙颗粒。
步骤S2：将12.5g长度为2mm，直径为0.1mm的聚乙醇酸纤维和前述步骤中得到的粉末状改性纳米碳酸钙混合搅拌1h，得到暂堵剂，之后将该暂堵剂以150kg/m3的量加入到胍胶压裂液中混匀。
实施例3
步骤S1：取50g规格为100nm的纳米碳酸钙颗粒加入1000mL异丙醇中充分搅拌至形成悬浮液，之后升温至70℃，加入7.5g硬脂酸甲酯，保持70℃条件，在100r/min的速度下连续搅拌30min，搅拌完成后待其冷却，真空抽滤得到滤饼，将滤饼放入105℃条件下完全干燥至质量恒定，得到干燥后的粉末状改性纳米碳酸钙颗粒。
步骤S2：将15g长度为2mm，直径为0.5mm的聚乳酸纤维和前述步骤中得到的粉末状改性纳米碳酸钙混合搅拌1h，得到暂堵剂，之后将该暂堵剂以200kg/m3的量加入到胍胶压裂液中混匀。
为了进一步说明本发明的技术效果，本发明还给出了以上实施例在实际应用中的效果评价。
(1)封堵效果评价
将实施例1中制得的暂堵剂在高温高压暂堵实验仪中进行暂堵实验，在0.5％浓度的黄原胶溶液1L当中加入改性纳米碳酸钙暂堵剂，并使用交联剂搅拌制得黄原胶压裂液，在最大压力20MPa，160℃条件下进行30min的5mm缝宽堵漏实验，实验结果如表1中所示：
表1 5mm缝板封堵性能测试
Figure BDA0002951945860000031
由上表可得，采用实施例1中的配方可在8min左右形成较为稳定的压力条件，即实现完全封堵，在实现完全封堵之前由于快速加压，封堵层未完全形成，导致产生了21mL左右的钻井液滤失，而当封堵层完全形成之后，并保持22min左右的稳定20MPa压力下，滤失量处于稳定状态，说明该暂堵剂在保持160℃，不低于20MPa的压力条件下，具有良好的封堵效果。
(2)酸溶解性评价
称取实施例2和实施例3中的暂堵剂各6份，每份15g，置于100ml的土酸溶液中，在90℃的水浴中分别放置2h，4h，8h，12h，20h，24h，并分别测定其溶解率，其结果由表2所示：
表2暂堵剂在土酸中的溶解情况
Figure BDA0002951945860000041
可以看到，暂堵剂在90℃条件下土酸中在12h以内的溶解速度较为缓慢，12h后暂堵剂的溶解速度有明显提升，使得暂堵剂能够在压裂酸化的过程中起到封堵效果，同时也说明了暂堵剂具有较好的耐酸性能，而在24h时实施例2和实施例3中的暂堵剂溶解率均可以达到70％左右，因而可在压裂作业之后实现有效解堵。
实施例3中配方制得的堵剂颗粒和交联纤维的尺寸规格整体大于实施例2中配方制得的堵剂颗粒和交联纤维的尺寸规格，因而较大尺寸暂堵剂的耐酸性能要好于较小尺寸的暂堵剂，但相应的解堵性能低于较小尺寸的暂堵剂。
本发明在上文已优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描述本发明，而不应理解为限制本发明的范围。在不脱离本发明原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本发明的保护。

Claims (6)

1.一种耐酸暂堵剂，其特征在于，以重量份数计，所述耐酸暂堵剂由以下原料组成：
纳米碳酸钙 100
硬脂酸酯 10-15
纤维 20-30
其中，所述硬脂酸酯为硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸正丁酯、硬脂酸异丁酯中的任意一种。
2.如权利要求1所述的一种耐酸暂堵剂，其特征在于：所述纳米碳酸钙的粒径范围为100-200nm。
3.如权利要求1所述的一种耐酸暂堵剂，其特征在于：所述纤维为聚乙醇酸纤维和聚乳酸纤维中的任意一种。
4.如权利要求3所述的一种耐酸暂堵剂，其特征在于：所述纤维长度范围为1-2mm，纤维直径为0.1-0.5mm。
5.如权利要求1-4中任一所述的一种耐酸暂堵剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照固液比5％将配方量的纳米碳酸钙加入到异丙醇当中搅拌得到纳米碳酸钙悬浮液，之后在70℃的条件下，加入配方量的硬脂酸酯，以100r/min的速度连续搅拌30min，冷却后真空抽滤，收集滤饼干燥后即得到粉末状改性纳米碳酸钙；
S2：将配方量的纤维与步骤S1中得到的改性纳米碳酸钙粉末混合搅拌1h得到暂堵剂混合物，之后将该暂堵剂混合物以150-200kg/m3的加量加入到携带液当中。
6.如权利要求5所述的一种耐酸暂堵剂的制备方法，其特征在于：所述携带液为胍胶压裂液、黄原胶压裂液中的任意一种。
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