CN113637466B - 一种耐高温可降解绳结式暂堵剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了耐高温可降解绳结式暂堵剂及其制备方法和应用。以重量份计，制备该暂堵剂的原料组分包括：60～70份的耐高温可降解固化树脂颗粒、30～38份的聚丙交酯和2～4份的阻水剂。该暂堵剂为绳结式结构，绳的外径为18～24mm，绳结为8字结；绳结两端为散开状的绳头，长度为30～45mm。本发明的暂堵剂能够满足封堵射孔孔眼要求，有效地解决了超高温度暂堵和封堵效率低的问题，大大提高了封堵效率，实现了5000～8000m超深井、150～180℃超高温度的油气井段内暂堵压裂工艺，提高了压裂效果。

Description

一种耐高温可降解绳结式暂堵剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油气井压裂技术领域，针对超深井(5000～8000m)、超高地层温度(150～180℃)的压裂施工领域，具体涉及一种耐高温可降解绳结式暂堵剂及其制备方法和应用。
背景技术
超深井(5000～8000m)、超高地层温度(150～180℃)的油气井压裂目前已经发展到大斜度、大位移井，采取了多段压裂的工艺，暂堵球是目前多段压裂的一种常用产品，而暂堵球耐温低、封堵效率低等问题已经困扰着超深井的压裂施工。通常压裂实施过程中伴随段内暂堵的施工工艺，目前国内各大油气田应用的暂堵材料95％以上为常规暂堵球，该类暂堵球耐温有限，极易脱落、暂堵效果差，如果嵌在炮眼处形成堵塞，还会因其不能自溶从而难以解除。聚乙醇酸类暂堵剂耐温有限，仅仅只能用于80～100℃地层暂堵，而聚乳酸类暂堵剂显著提升了一定的耐温性能，但仍然不能实现150～180℃条件下有效的暂堵时间。因此，在超深井压裂施工中无法实现裂缝的有效封堵，也不能有效破胶返排，对储层造成了永久性伤害。
发明内容
基于现有技术中存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种暂堵剂；本发明的第二目的在于提供该暂堵剂的制备方法；本发明的第三目的在于提供该暂堵剂在5000～8000m超深井、150～180℃超高温度的油气井压裂开采中的应用。
本发明的目的通过以下技术手段得以实现：
一方面，本发明提供一种暂堵剂，以重量份计，制备该暂堵剂的原料组分包括：
耐高温可降解固化树脂颗粒 60～70份；
聚丙交酯 30～38份；
阻水剂 2～4份。
本发明的暂堵剂采用耐高温可降解材料制作而成，所述耐高温可降解固化树脂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)超过220℃，且为可降解树脂，能够在高温下降解彻底。
上述的暂堵剂中，优选地，该暂堵剂为绳结式结构，绳的外径为18～24mm，绳结为8字结；绳结两端为散开状的绳头，长度为30～45mm。
本发明的暂堵剂设计为绳结式的独特结构，绳结两端为散开状绳头，其中，两端散开的绳头能够作为该暂堵剂流动的双翼，其伴随压裂液流动时协助绳结式暂堵剂翻滚前进并且在压力作用下帮助暂堵剂进入射孔孔眼，8字结的绳结能够有效封堵射孔孔眼；在本发明优选的实施方式中，该暂堵剂最高耐压差超过了70MPa，在150～180℃地层温度下2～7天开始降解，10～15天降解彻底，伴随压裂液即可返排出来，对产层无任何伤害。
上述的暂堵剂中，优选地，所述耐高温可降解固化树脂颗粒包括：
耐高温树脂与可降解固化剂于80℃下加热固化8～12h，接着升温至100℃反应2h，然后升温至130℃反应2h，得到固化物，粉碎制成耐高温可降解固化树脂颗粒。
上述的暂堵剂中，优选地，所述耐高温树脂与所述可降解固化剂的质量比为100:130。此比例条件下获得的耐高温可降解固化树脂颗粒的玻璃化转变温度(Tg)远远超过200℃。
上述的暂堵剂中，优选地，所述耐高温树脂包括4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺，但不限于此。
本发明所采用的4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺树脂在固化后，其玻璃化转变温度(Tg)能够超过220℃。
上述的暂堵剂中，优选地，所述可降解固化剂由甲基四氢苯酐与4,4'-(((亚甲基二氧基)二(2,1-亚乙基))二氧基)二苯甲酰肼组成；所述甲基四氢苯酐与所述4,4'-(((亚甲基二氧基)二(2,1-亚乙基))二氧基)二苯甲酰肼的质量比为3:2。
上述的暂堵剂中，优选地，所述聚丙交酯的平均粒径为1～5mm，重均分子量为40～50万。该聚丙交酯在高温清水中的降解率能够达到100％。
上述的暂堵剂中，优选地，所述阻水剂包括花生油、大豆油和环氧大豆油中的一种或多种的组合，但不限于此。
另一方面，本发明还提供上述的暂堵剂的制备方法，其包括以下步骤：
将耐高温可降解固化树脂颗粒、聚丙交酯和阻水剂按照重量份比例混合均匀，通过熔融纺丝成150D细丝，接着将纺成的细丝加捻成为1200D细线，然后再将细线按照72、84、96股编织成为绳，然后由不同尺寸的编织成的绳再混合编织成为字结状的绳结式的结构，接着将绳结两端的绳头打散，烘干后制成该暂堵剂。
再一方面，本发明还提供上述的暂堵剂在5000～8000m超深井、150～180℃超高温度的油气井压裂开采中的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明的暂堵剂解决了常规暂堵球在150～180℃高温下封堵有效期(只有10～20小时)短的问题，提高了封堵的有效时间，为其他段位的压裂施工提供了暂堵保障，有效的提高了压裂效果。
(2)本发明的暂堵剂与现有的暂堵球相比，其具有独特的外型结构以及各种辅料的加入，大大提高了封堵的有效率，并且降解更彻底、对产层无任何伤害，提高了压裂改造效果，大大提高了压裂措施后产量。
(3)本发明的暂堵剂能够完全对压裂过的射孔孔眼进行封堵，承压差强度超过70MPa，封堵前无需下入昂贵的坐封工具，只需采用最简单的泵送流体投入暂堵剂即可，节省压裂成本超过20％。
附图说明
图1为本发明耐高温可降解绳结式暂堵剂的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1：
本实施例提供一种耐高温可降解绳结式暂堵剂，制备该暂堵剂的原料组分包括：
耐高温可降解固化树脂颗粒 62份
聚丙交酯 36份
大豆油 2份。
所述耐高温可降解固化树脂颗粒的制备方法如下：
将4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺与可降解固化剂按照质量比为100:130混合均匀，然后在80℃条件下加热固化8h，接着升温至100℃反应2h，然后升温至130℃反应2h后形成固化物，将固化物粉碎制成颗粒，得到该耐高温可降解固化树脂颗粒。
其中，所述可降解固化剂是由甲基四氢苯酐与4,4'-(((亚甲基二氧基)二(2,1-亚乙基))二氧基)二苯甲酰肼以质量比为3:2混合而成的。所述聚丙交酯的粒径为1～5mm，重均分子量为40～50万。
本实施例还提供该耐高温可降解绳结式暂堵剂的制备方法，其包括如下步骤：
将62份的耐高温可降解固化树脂颗粒、36份的聚丙交酯和2份的大豆油混合均匀，通过熔融纺丝成150D细丝，接着将纺成的细丝加捻成为1200D细线，然后再将细线按照72、84、96股编织成为绳，然后由不同尺寸的编织成的绳再混合编织成为外径为18～24mm的8字结状的绳结式的结构，接着将绳结两端的绳头打散，打散形成的双翼线头的长度为30～45mm，烘干后制成该暂堵剂(如图1所示)，将其包装，进入成品存储环境。
实施例2：
本实施例提供一种耐高温可降解绳结式暂堵剂，制备该暂堵剂的原料组分包括：
耐高温可降解固化树脂颗粒 65份
聚丙交酯 33份
大豆油 3份。
所述耐高温可降解固化树脂颗粒的制备方法如下：
将4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺与可降解固化剂按照质量比为100:130混合均匀，然后在80℃条件下加热固化8h，接着升温至100℃反应2h，然后升温至130℃反应2h后形成固化物，将固化物粉碎制成颗粒，得到该耐高温可降解固化树脂颗粒。
其中，所述可降解固化剂是由甲基四氢苯酐与4,4'-(((亚甲基二氧基)二(2,1-亚乙基))二氧基)二苯甲酰肼以质量比为3:2混合而成的。所述聚丙交酯的粒径为1～5mm，重均分子量为40～50万。
本实施例还提供该耐高温可降解绳结式暂堵剂的制备方法，其包括如下步骤：
将65份的耐高温可降解固化树脂颗粒、33份的聚丙交酯和3份的大豆油混合均匀，通过熔融纺丝成150D细丝，接着将纺成的细丝加捻成为1200D细线，然后再将细线按照72、84、96股编织成为绳，然后由不同尺寸的编织成的绳再混合编织成为外径为18～24mm的8字结状的绳结式的结构，接着将绳结两端的绳头打散，打散形成的双翼线头的长度为30～45mm，烘干后制成该暂堵剂(如图1所示)，将其包装，进入成品存储环境。
实施例3：
本实施例提供一种耐高温可降解绳结式暂堵剂，制备该暂堵剂的原料组分包括：
耐高温可降解固化树脂颗粒 70份
聚丙交酯 28份
大豆油 2份。
所述耐高温可降解固化树脂颗粒的制备方法如下：
将4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺与可降解固化剂按照质量比为100:130混合均匀，然后在80℃条件下加热固化8h，接着升温至100℃反应2h，然后升温至130℃反应2h后形成固化物，将固化物粉碎制成颗粒，得到该耐高温可降解固化树脂颗粒。
其中，所述可降解固化剂是由甲基四氢苯酐与4,4'-(((亚甲基二氧基)二(2,1-亚乙基))二氧基)二苯甲酰肼以质量比为3:2混合而成的。所述聚丙交酯的粒径为1～5mm，重均分子量为40～50万。
本实施例还提供该耐高温可降解绳结式暂堵剂的制备方法，其包括如下步骤：
将70份的耐高温可降解固化树脂颗粒、28份的聚丙交酯和2份的大豆油混合均匀，通过熔融纺丝成150D细丝，接着将纺成的细丝加捻成为1200D细线，然后再将细线按照72、84、96股编织成为绳，然后由不同尺寸的编织成的绳再混合编织成为外径为18～24mm的8字结状的绳结式的结构，接着将绳结两端的绳头打散，打散形成的双翼线头的长度为30～45mm，烘干后制成该暂堵剂(如图1所示)，将其包装，进入成品存储环境。
对上述实施例1～3制备的耐高温可降解绳结式暂堵剂在150～180℃下进行性能测试，测试结果如下表1所示。
表1：
Figure BDA0003234482750000051
Figure BDA0003234482750000061
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进、推演、替换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种暂堵剂，以重量份计，制备该暂堵剂的原料组分为：
耐高温可降解固化树脂颗粒 60~70份；
聚丙交酯 30~38份；
阻水剂 2~4份；
其中，所述耐高温可降解固化树脂颗粒包括：
耐高温树脂与可降解固化剂于80℃下加热固化8~12h，接着升温至100℃反应2h，然后升温至130℃反应2h，得到固化物，粉碎制成耐高温可降解固化树脂颗粒；
其中，所述耐高温树脂与所述可降解固化剂的质量比为100:130；
其中，所述耐高温树脂为4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺；
其中，所述可降解固化剂由甲基四氢苯酐与4,4'-(((亚甲基二氧基)二(2,1-亚乙基))二氧基)二苯甲酰肼组成；所述甲基四氢苯酐与所述4,4'-(((亚甲基二氧基)二(2,1-亚乙基))二氧基)二苯甲酰肼的质量比为3:2；
其中，该暂堵剂为绳结式结构，绳的外径为18~24mm，绳结为8字结；绳结两端为散开状的绳头，长度为30~45mm；
其中，所述阻水剂包括花生油、大豆油和环氧大豆油中的一种或多种的组合；
其中，所述暂堵剂指能够通过包括以下步骤的制备方法制备得到的暂堵剂：
将耐高温可降解固化树脂颗粒、聚丙交酯和阻水剂按照重量份比例混合均匀，通过熔融纺丝成150D细丝，接着将纺成的细丝加捻成为1200D细线，然后再将细线按照72、84、96股编织成为绳，然后由不同尺寸的编织成的绳再混合编织成为字结状的绳结式的结构，接着将绳结两端的绳头打散，烘干后制成所述暂堵剂。
2.根据权利要求1所述的暂堵剂，其中，所述聚丙交酯的平均粒径为1~5mm，重均分子量为40~50万。
3.权利要求1或2所述的暂堵剂的制备方法，其包括以下步骤：
将耐高温可降解固化树脂颗粒、聚丙交酯和阻水剂按照重量份比例混合均匀，通过熔融纺丝成150D细丝，接着将纺成的细丝加捻成为1200D细线，然后再将细线按照72、84、96股编织成为绳，然后由不同尺寸的编织成的绳再混合编织成为字结状的绳结式的结构，接着将绳结两端的绳头打散，烘干后制成该暂堵剂。
4.权利要求1或2所述的暂堵剂在5000~8000m超深井、150~180℃超高温度的油气井压裂开采中的应用。
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