CN113801644B - 油气井全降解温控暂堵绳结及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了油气井全降解温控暂堵绳结及其制备方法，其中暂堵绳结包括：聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂，其中，所述山梨醇类成核剂的结构式为式1所示：

其中，R₁和R₂分别独立地为氢、烷基、烷氧基或羟基。由此，该暂堵绳结具有较高的封堵强度以及较高的降解率。

Description

油气井全降解温控暂堵绳结及其制备方法

技术领域

本发明属于油气田开发过程中压裂工程领域，具体涉及一种油气井全降解温控暂堵绳结及其制备方法。

背景技术

我国低渗透油田石油地质储量丰富，其资源量约占全国石油总资源量的30％，在已探明储量中，低渗透油藏的比例约占全国储量的2/3以上，开发潜力巨大。但近年来，针对具有纵向分布相对分散、油层多、纵向非均质性严重等特点的非均质低渗透油藏，采用多层笼统压裂改造往往无法实现均衡改造。而为了能够在一定程度上代替传统的多层笼统压裂技术，现今越来越多的科研工作者已开始研究以裂缝转向为目的的暂堵转向压裂技术。

暂堵转向压裂技术是根据储层平面和纵向上的非均质性，以及不同区域、层位动用程度存在的差异，在压裂施工中实时加入暂堵材料，暂堵老裂缝或已加砂裂缝，通过破裂压力、裂缝延伸压力的变化使流体发生转向，形成新的人工裂缝(以下简称“新裂缝”)，以打开新的油气渗流通道，更大限度地沟通动用程度低、甚至未动用的储层，以达到增产的目的。

目前国内各大油气田应用的暂堵材料最广泛的为聚乙醇酸类颗粒和暂堵球，暂堵塞的一般工作压力在45Mpa以上，测试标准为承压70Mpa。公开号CN111997560A的发明专利公开了一种由聚酯、二氧化硅、增韧剂、阻水剂、优酸酰胺、淀粉、壳聚糖制成的暂堵塞，其暂堵效果良好，但封堵强度仍有一定不足，并且由于加入无机填料和增韧剂，其在规定时间内的降解率仍需进一步提高。

公开号为CN111748331A的发明专利公开了一种含有聚乙醇酸的组合物钻井用暂堵剂，其原料包括聚乙醇酸、功能增稠剂、和降解调节剂，但是该暂堵剂的降解率偏低。

因此，目前的暂堵材料有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种油气井全降解温控暂堵绳结及其制备方法，该暂堵绳结具有较高的封堵强度以及较高的降解率。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种油气井全降解温控暂堵绳结。根据本发明的实施例，所述暂堵绳结包括：聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂，

其中，所述山梨醇类成核剂的结构式为式1所示：

其中，R₁和R₂分别独立地为氢、烷基、烷氧基和羟基。

根据本发明实施例的油气井全降解温控暂堵绳结，其包括聚乙醇酸、式1所示的山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂，其中，聚乙醇酸具有较高的降解率，其在加入式1所示的山梨醇类成核剂和金属钝化剂后，山梨醇类成核剂可以提高聚乙醇酸的结晶度，同时金属钝化剂可以在短时间内减少聚乙醇酸降解，由此，本申请组成的暂堵绳结具有较高的封堵强度以及较高的降解率。

另外，根据本发明上述实施例的油气井全降解温控暂堵绳结还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述暂堵绳结包括：85～100重量份的所述聚乙醇酸；0.01～0.3重量份的所述山梨醇类成核剂；0.01～0.3重量份的所述金属钝化剂；1～10重量份的所述阻水剂。由此，使得该暂堵绳结具有较高的封堵强度以及较高的降解率。

在本发明的一些实施例中，所述聚乙醇酸的重均分子量为5万～11万。由此，可以实现该暂堵绳结在70℃的水中在7天内完全降解。

在本发明的一些实施例中，所述阻水剂包括蜂蜡、鲸油、牛油、羊毛蜡、棕榈蜡、花生油、大豆油和环氧大豆油中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述金属钝化剂为R₃CONHNHCOR₄，其中R₃、R₄分别独立地为烷基或芳香基。由此，暂堵绳结具有较高的降解率

在本发明的一些实施例中，上述暂堵绳结进一步包括：抗氧剂、紫外稳定剂、润滑剂、增塑剂和交联剂中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，基于所述暂堵绳结的总质量，所述抗氧剂的添加量占比0.01～1wt％。

在本发明的一些实施例中，基于所述暂堵绳结的总质量，所述紫外稳定剂的添加量占比0.01～1wt％。

在本发明的一些实施例中，基于所述暂堵绳结的总质量，所述润滑剂、所述增塑剂和所述交联剂的添加量占比分别独立地为0.01～1wt％。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述的温控暂堵绳结的方法。根据本发明的实施例，上述方法包括：

(1)将聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂进行熔融共混后挤出造粒，以便得到共混颗粒；

(2)将所述共混颗粒进行熔融纺丝，以便得到聚乙醇酸纺丝；

(3)将所述聚乙醇酸纺丝进行纺织、编织、裁剪，以便得到油气井全降解温控暂堵绳结。

由此，根据本发明实施例的制备上述的温控暂堵绳结的方法，通过将聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂进行熔融共混后挤出造粒，其中，聚乙醇酸具有较高的降解率，其在加入式1所示的山梨醇类成核剂和金属钝化剂后，山梨醇类成核剂可以提高聚乙醇酸的结晶度，同时金属钝化剂可以在短时间内减少聚乙醇酸降解，然后对得到的共混颗粒进行熔融纺丝、纺织、编织、裁剪，最终得到上述具有较高的封堵强度以及较高的降解率的暂堵绳结。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种油气井全降解温控暂堵绳结。根据本发明的实施例，该暂堵绳结包括：聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂，其中，所述山梨醇类成核剂的结构式为式1所示：

其中，R₁和R₂分别独立地为氢、烷基、烷氧基或羟基。

发明人发现，组成本申请的油气井全降解温控暂堵绳结中的聚乙醇酸具有较高的降解率，其在加入式1所示的山梨醇类成核剂和金属钝化剂后，山梨醇类成核剂可以提高聚乙醇酸的结晶度，同时金属钝化剂可以在短时间内减少聚乙醇酸降解，由此，本申请组成的暂堵绳结具有较高的封堵强度以及较高的降解率。

根据本发明的一个实施例，组成上述暂堵绳结中各组分含量并不受特别限制，根据本发明的一个具体实施例，上述暂堵绳结包括：85～100重量份的聚乙醇酸、0.01～0.3重量份的山梨醇类成核剂、0.01～0.3重量份的金属钝化剂和1～10重量份的阻水剂。发明人发现，若山梨醇类成核剂添加量过高，则成本过高并且抗压性能不会进一步提高，若山梨醇类成核剂添加量过低，则抗压性能过低；若金属钝化剂添加量过高，则成本过高并且抗压性能不会进一步提高，若金属钝化剂添加量过低，则材料在加工成型中和使用过程中降解速度过快；若阻水剂添加量过高，则材料加工困难并且耐压性能降低，若阻水剂添加量过低，则降解过快。由此，本申请组成的暂堵绳结具有较高的封堵强度以及较高的降解率。

根据本发明的再一个实施例，为了进一步提高暂堵绳结的降解率，上述聚乙醇酸采用重均分子量为5万～11万的聚乙醇酸。由此，可以实现上述暂堵绳结在70℃的水中在7天内完全降解。并且上述阻水剂包括但不限于蜂蜡、鲸油、牛油、羊毛蜡、棕榈蜡、花生油、大豆油和环氧大豆油中的至少一种；金属钝化剂为R₃CONHNHCOR₄，其中R₃、R₄分别独立地为烷基或芳香基。具体的，本申请组成的金属钝化剂可以稳定聚乙醇酸中和使用环境中的中杂质，从而使材料在加工成型和使用过程中降解过快。

根据本发明的又一个实施例，为了提高暂堵绳结的相关性能，进一步在组成暂堵绳结的原料中添加抗氧剂、紫外稳定剂、润滑剂、增塑剂和交联剂中的至少之一。例如，基于暂堵绳结的总质量，抗氧剂的添加量占比0.01～1wt％，紫外稳定剂的添加量占比0.01～1wt％；润滑剂、增塑剂和交联剂的添加量占比分别独立地为0.01～1wt％。

并且本领域技术人员可以根据实际需要对上述抗氧剂、紫外稳定剂、润滑剂、增塑剂和交联剂的具体类型进行选择，例如抗氧剂包括但不限于受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂；紫外稳定剂包括但不限于二苯酮、苯并三唑、水杨酸酯以及其衍生物等；润滑剂包括但不限于低分子量聚烯烃或聚酯、硅烃、磷酸酯、磷嗪、聚醚等；增塑剂包括但不限于脂肪族二元酸酯类增塑剂、苯二甲酸酯类增塑剂、苯多酸酯类增塑剂、苯甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂、氯化烃类增塑剂、环氧类增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂、聚酯类增塑剂等；交联剂包括但不限于多异氰酸酯、多元胺、多元醇、缩水甘油醚、苯乙烯、a-甲基苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙二醛、氮丙啶、有机硅类交联剂、苯磺酸类交联剂、丙烯酸酯类交联剂、有机过氧化物、氮丙啶类交联剂、多功能聚碳化二亚胺类交联剂、封闭型交联剂、异氰酸酯类交联剂、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺等。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述暂堵绳结的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：将聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂进行熔融共混后挤出造粒

该步骤中，将聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂加入螺杆挤出机中进行熔融共混后挤出造粒，得到共混颗粒。

需要说明的是，上述熔融共混和挤出造粒过程为本领域常规操作，同时该步骤中聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂的添加量以及其具体类型同于上文描述，此处不再赘述。

S200：将共混颗粒进行熔融纺丝

该步骤中，将上述得到的共混颗粒进行熔融纺丝，冷却后进行上油、牵伸、卷绕处理，以便得到聚乙醇酸纺丝。需要说明的是，纺丝、冷却、上油、牵伸过程均为本领域常规操作，此处不再赘述。

S300：将聚乙醇酸纺丝进行纺织、编织、裁剪

该步骤中，采用纺织机对上述得到的聚乙醇酸纺丝进行纺织，得到聚乙烯醇酸复合线，然后采用编织机对得到的聚乙醇酸复合线进行编织，得到聚乙醇酸线头，根据射孔孔径的大小，裁剪成两端各带一定长度编织线的聚乙醇酸线头，每端编织线的长度为聚乙醇酸线头粗细尺寸的1-3倍，最后对裁剪出来的两端各带10～30mm编织线的聚乙醇酸线头进行烘干、包装以及储存，即得到上述油气井全降解温控暂堵绳结。

根据本发明实施例的制备上述的温控暂堵绳结的方法，通过将聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂进行熔融共混后挤出造粒，其中，聚乙醇酸具有较高的降解率，其在加入式1所示的山梨醇类成核剂和金属钝化剂后，山梨醇类成核剂可以提高聚乙醇酸的结晶度，同时金属钝化剂可以在短时间内减少聚乙醇酸降解，然后对得到的共混颗粒进行熔融纺丝、纺织、编织、裁剪，最终得到上述具有较高的封堵强度以及较高的降解率的暂堵绳结。

下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。

一般方法：

(1)将聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂加入螺杆挤出机中进行熔融共混后挤出造粒，得到共混颗粒；

(2)将上述得到的共混颗粒进行熔融纺丝，冷却后进行上油、牵伸、卷绕处理，以便得到聚乙醇酸纺丝；

(3)采用纺织机对上述得到的聚乙醇酸纺丝进行纺织，得到聚乙烯醇酸复合线，然后采用编织机对得到的聚乙醇酸复合线进行编织，得到聚乙醇酸线头，根据射孔孔径的大小，裁剪成两端各带一定长度编织线的聚乙醇酸线头，每端编织线的长度为聚乙醇酸线头粗细尺寸的1-3倍，最后对裁剪出来的两端各带10～30mm编织线的聚乙醇酸线头进行烘干、包装以及储存，即得到上述油气井全降解温控暂堵绳结。

实施例1-3和对比例1-3的制备方法如上一般方法，并且其各组分类型和添加量以及所得暂堵绳结的耐压强度和降解率如表1所示。

表1

注，Millad 3988和MilladNX8000为美利肯商贸(上海)有限公司山梨醇类成核剂；MD1024为巴斯夫(中国)有限公司金属钝化剂，CDA-10为其结构式为艾迪科(上海)贸易有限公司金属钝化剂。

由表1数据可知，实施例1-3的暂堵绳结满足耐压强度高且降解天数在4-9天，表明采用本申请的组成确实可以在提高暂堵绳结的耐压强度的同时提高降解率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种油气井全降解温控暂堵绳结，其特征在于，由85～100重量份的聚乙醇酸、0.01～0.3重量份的山梨醇类成核剂、0.01～0.3重量份的金属钝化剂、1～10重量份的阻水剂组成；

其中，所述山梨醇类成核剂的结构式为式1所示：

其中，R₁和R₂分别独立地为氢、烷基、烷氧基或羟基；

所述聚乙醇酸的重均分子量为5万～11万；

所述阻水剂包括蜂蜡、鲸油、牛油、羊毛蜡、棕榈蜡、花生油、大豆油和环氧大豆油中的至少一种；

所述温控暂堵绳结的制备方法包括：

(1)将聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂进行熔融共混后挤出造粒，以便得到共混颗粒；

(2)将所述共混颗粒进行熔融纺丝，以便得到聚乙醇酸纺丝；

(3)将所述聚乙醇酸纺丝进行纺织、编织、裁剪，以便得到油气井全降解温控暂堵绳结。

2.根据权利要求1所述的暂堵绳结，其特征在于，所述金属钝化剂为R₃CONHNHCOR₄，其中R₃、R₄分别独立地为烷基或芳香基。

3.一种制备权利要求1或2所述的温控暂堵绳结的方法，其特征在于，包括：

(1)将聚乙醇酸、山梨醇类成核剂、金属钝化剂和阻水剂进行熔融共混后挤出造粒，以便得到共混颗粒；

(2)将所述共混颗粒进行熔融纺丝，以便得到聚乙醇酸纺丝；

(3)将所述聚乙醇酸纺丝进行纺织、编织、裁剪，以便得到油气井全降解温控暂堵绳结。