CN114752368B - 一种压裂用豆荚式可降解暂堵球及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂用豆荚式可降解暂堵球及其制备与应用。所述暂堵球包括可降解外壳和内核;所述外壳的原料包括共聚物D、乙烯α‑烯烃的共聚物和纳米填料;所述共聚物D通过乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物聚合而成;所述内核的原料包括可降解柔性材料PBAT、PBSA和TPU中的一种或两种以上的组合。本发明压裂用豆荚式暂堵球可对射孔炮眼、压裂裂缝封堵,迫使工作液转向效果显著;施工结束后暂堵球水解成水溶性液体的酸和醇,并随其它液体一起排出,无堵塞风险。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域,具体涉及一种压裂用豆荚式可降解暂堵球及其制备与应用。
背景技术
国内典型海相页岩气水平井压裂增产均获得明显商业效益,陆相页岩油水平井压裂增产技术也在发挥重要作用。水平井压裂技术在低渗、超低渗油气资源增产开发中举足轻重,成为决定低渗、超低渗油气油田难采储量能否有效开发的重要手段。
在同样保证施工安全、质量、效果的前提下,针对低渗、超低渗油气储层的特点,现有常规水平井压裂工艺技术存在局限,针对性不强,并没有实现最大程度的“降本增效”,难以取得明显增产效果,针对部分难动用低渗油藏主要表现在以下几个方面:1)部分低渗油藏岩性多样,纵向非均质性强,常规压裂改造程度低;2)部分油层厚度薄,物性差、含油性差,常规压裂人工裂缝泄油面积有限,措施效果差;3)部分难动用储层无注采关系或注采关系不完善,常规压裂难以建立有效驱动体系,措施有效期短。
另外,根据现场压裂案例分析,部分页岩气水平井压裂改造后储层多呈现单一裂缝特征,说明压裂施工过程中部分暂堵剂材料封堵射孔炮眼成功,相对而言裂缝内暂堵并不是很有效,亟需开发适合水平井体积压裂工艺技术的相关暂堵转向压裂材料,确保储层段一次压裂施工充分改造,从而形成全井段复杂缝网体系。
基于以上情况,针对自然产能低的致密储层,必须进行体积压裂形成多条裂缝,并尽可能的确保形成的裂缝具有高导流能力以实现油气增产。因此,亟需开发一种转向压裂时可成功封堵炮眼及裂缝的可控降解暂堵材料。
发明内容
为解决以上至少之一的技术问题,本发明提供一种压裂用豆荚式可降解暂堵球及其制备与应用。本发明针对中高温油气储层改造,模拟豆荚形状设计可控降解的具备核壳结构的暂堵球,该暂堵球壳层具有高强度、降解速度可控、硬度可控,内核是可降解型热塑性弹性体球或绳结,不仅可以即时封堵炮眼,在暂堵球壳体破碎或降解后内核小球或绳结与破碎后的外壳材料可以进入裂缝内封堵,实现转向压裂以大幅度提高压裂人工裂缝泄油面积,提高储层的动用率,最后暂堵材料完全降解,导流能力增加以恢复并投产。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种压裂用豆荚式可降解暂堵球,所述暂堵球包括可降解外壳和内核;
所述外壳的原料包括共聚物D、乙烯α-烯烃的共聚物和纳米填料;所述共聚物D通过乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物聚合而成;其降解速率可控、壳层硬度可控;
所述内核的原料包括可降解柔性材料PBAT(为己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)、PBSA(聚丁二酸-己二酸丁二酯树脂)和TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)中的一种或两种以上的组合;为降解速率可控的热塑性弹性体球。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述内核的原料包括以下重量份的可降解柔性材料:30-50份PBAT、5-25份PBSA和5-25份TPU。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述可降解外壳为两个半球形,通过可降解特种强力胶粘接在一起;所述内核为球形或绳结形。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述可降解特种强力胶包括聚氨酯预聚体(本发明实施例中该原料购于上海鹤城高分子科技有限公司)、环氧类固化剂、酸酐对聚苯乙烯和聚谷氨酸粉末,最优质量比为3:1:2:1。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述可降解外壳的外径为11mm-23mm,壁厚1mm-3mm;所述内核的直径为2mm-15mm。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物的摩尔比为(40-25):(40-25):(20-50)。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述聚丁二酸丁二醇酯预聚物通过以下制备方法获得:
将1,4-丁二醇与丁二酸在N2保护下搅拌均匀后常压酯化反应脱水,一段时间后加入催化剂升温缩聚反应得到所述聚丁二酸丁二醇酯预聚物。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述1,4-丁二醇、丁二酸和催化剂的摩尔比为(50.5-55):50:(0.05-0.3),优选为55:50:0.15。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述催化剂为钛酸四正丁酯。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述常压酯化反应的温度为130-160℃,时间为2-5小时;所述升温的温度为180-230℃加入催化剂抽真空0-140Pa缩聚反应3-12小时。根据本发明的暂堵球,优选地,所述共聚物D、乙烯α-烯烃的共聚物和无机纳米填料的重量比为(30-50):(65-20):(5-30)。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述纳米填料的形态包括粉末、纤维、微珠、纳米片和纳米带中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述纳米填料包括二氧化硅、二氧化钛、滑石粉、碳酸钙、有机土、蒙脱土、黏土、玻璃微珠、玻璃纤维、陶瓷材料、金属材料、石墨烯和石墨中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的暂堵球,优选地,所述纳米填料的尺寸为10nm-300nm。
第二方面,本发明提供一种以上暂堵球的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
1)称取乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物及催化剂进行聚合反应,得到共聚物D;
2)将共聚物D、乙烯α-烯烃的共聚物、纳米填料共混,造粒,采用注射成型的方式制备所述外壳的半边,优选为半球形;
3)将可降解柔性材料注塑成型为所述内核,所述内核优选为球形或绳结形;
4)将所述内核组装进所述外壳中,并将两个半边外壳粘合,得到所述暂堵球。
本发明采用乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯共聚制备暂堵球的母料A-共聚物D,再利用乙烯α-烯烃的共聚物母料B、纳米填充材料与母料A以合适比例共混,使用双螺杆挤出机生产造粒,采用注射成型的方式制备可控降解的压裂用豆荚式暂堵球。该暂堵球可对射孔炮眼、压裂裂缝封堵,迫使工作液转向效果显著;施工结束后暂堵球水解成水溶性液体的酸和醇,并随其它液体一起排出,无堵塞风险。
根据本发明的制备方法,优选地,步骤1)中所述乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物和催化剂的摩尔比为(40-25):(40-25):(20-50):(0.1-0.5);所述催化剂为辛酸亚锡。
所述聚丁二酸丁二醇酯预聚物通过以下制备方法获得:
将1,4-丁二醇与丁二酸在N2保护下搅拌均匀后常压酯化反应脱水,一段时间后加入催化剂升温缩聚反应得到所述聚丁二酸丁二醇酯预聚物。
根据本发明的制备方法,优选地,所述1,4-丁二醇、丁二酸和催化剂的摩尔比为(50.5-55):50:(0.05-0.3),优选为55:50:0.15;
所述催化剂为钛酸四正丁酯;
所述常压酯化反应的温度为130-160℃,时间为2-5小时;所述升温的温度为180-230℃加入催化剂抽真空0-140Pa缩聚反应3-12小时。
本发明的制备方法中,在制备聚丁二酸丁二醇酯预聚物时,采用醇过量,可得到链端为羟基的聚丁二酸丁二醇酯预聚物,以便与乙交酯(GA)、丙交酯(LA)聚合反应生成共聚物D。本发明中,制备预聚物A时,加入少量催化剂,反应条件是230℃,140MPa的高温高压反应3小时,在此温度和压力下,可自发酯化反应且后面制得的可降解暂堵球能达到良好的机械强度和弹性,能较好地抗压和有效降解。
根据本发明的制备方法,优选地,步骤1)中所述聚合反应在氮气保护氛围中进行,所述聚合反应包括:升温至物料熔融预聚一段时间后,再升温至160-230℃反应3-12小时完成聚合。
本发明提供的可降解暂堵球的制备方法中,乙交酯(GA)、丙交酯(LA)、聚丁二酸丁二醇酯预聚物在160℃、0.5-2KPa下反应混合共聚2-5小时,升温到160-230℃加入少量催化剂,抽真空0-140Pa缩聚反应3-12小时,生产具有良好机械强度和弹性的可降解暂堵球原料聚合物D。
根据本发明的制备方法,优选地,所述乙交酯和丙交酯通过以下方法得到:
采用丙酮和乙酸乙酯混合液分别清洗除去乙交酯单体与丙交酯单体中的杂质,然后用乙酸乙酯重结晶,真空干燥12-24小时分别得到所述乙交酯和丙交酯。
本发明的制备方法中,采用丙酮和乙酸乙酯混合液分别清洗除去乙交酯(GA)单体与丙交酯(LA)单体的杂质,用乙酸乙酯重结晶3次以上。产物乙交酯(GA)、丙交酯(LA)与聚丁二酸丁二醇酯预聚物放入真空干燥箱内50℃干燥24小时后待用。提纯可去除反应单体杂质以及反应物内含有的水分,可提升下一步聚合产物的分子量。
根据本发明的制备方法,优选地,所述丙酮和乙酸乙酯混合液中的丙酮和乙酸乙酯体积比3:1;所述重结晶的次数为3次以上。
根据本发明的制备方法,优选地,所述造粒使用双螺杆挤出机进行;所述注塑成型采用双螺杆共混改性技术通过注塑机进行;步骤2)得到的外壳为半球形,步骤4)中将所述内核手工组装进所述外壳中,然后使用可降解特种强力胶,利用贴合机将两个半球形的外壳进行贴合。
本发明的制备方法中,共聚物D、乙烯α-烯烃的共聚物共混10nm-300nm的无机纳米填料,使用双螺杆挤出机生产造粒,采用注射成型的方式制备可控降解的一种压裂用豆荚式可降解暂堵球,可以在确保可降解暂堵球具有良好机械强度和弹性的前提下降低成本30%以上。
第三方面,本发明提供一种以上暂堵球在油气井暂堵处理中的应用。
根据本发明的应用,优选地,所述应用包括如下步骤:将所述暂堵球预置于与压裂系统液动阀相连的立管中,压裂前或压裂中途打开液动阀,所述暂堵球进入高压管汇,随压裂液注入井筒中,在一定排量下观察压力变化,当压力有明显变化时,则说明暂堵球已封堵孔眼,进行下一步压裂施工。
根据本发明的应用,优选地,所述立管的长度为0.5±0.1m;所述排量为6m3/min-18m3/min。
本发明的有益效果是:
1)本发明针对中高温油气储层改造,模拟豆荚式形状设计可控降解的具备核壳结构的暂堵球,该暂堵球壳层具有高强度、降解速度可控、硬度可控,内核是可降解型热塑性弹性体球或绳结,不仅可以即时封堵炮眼,在暂堵球壳体破碎或降解后内核小球或绳结与破碎后的外壳材料进入裂缝内封堵,实现转向压裂以大幅度提高压裂人工裂缝泄油面积,提高储层的动用率,最后暂堵材料完全降解,导流能力增加以恢复并投产。
2)本发明的可降解暂堵球为一种以酯类为主的产品,11mm粒径的暂堵球在90℃条件下能抗压50MPa,13mm粒径的暂堵球在120℃条件下能抗压60MPa,15mm粒径的暂堵球在140℃条件下能抗压70MPa,18mm粒径的暂堵球在160℃条件下能抗压90MPa,20mm粒径的暂堵球在180℃条件下能抗压100MPa,23mm粒径的暂堵球在200℃条件下能抗压120MPa,上述暂堵球均能稳压6小时。此外,本发明暂堵球压后可变形,有一定弹性,具有良好的机械强度;因此使用本发明暂堵球进行暂堵的工艺可实现多种储层改造,能应对应力差值0-120MPa的多产层压裂。
附图说明
图1是本发明实施例3所得压裂用豆荚式可降解暂堵球C在90℃条件下的溶解曲线图。
图2是本发明实施例3所得压裂用豆荚式可降解暂堵球C在120℃条件下的溶解曲线图。
图3是本发明实施例3所得压裂用豆荚式可降解暂堵球C在140℃条件下的溶解曲线图。
图4是本发明实施例3所得压裂用豆荚式可降解暂堵球C在160℃条件下的溶解曲线图。
图5是本发明实施例3所得压裂用豆荚式可降解暂堵球C在180℃条件下的溶解曲线图。
图6是本发明实施例3所得压裂用豆荚式可降解暂堵球C在200℃条件下的溶解曲线图。
图7是应用例中本发明所提供的暂堵球的施工曲线图;其中,图中的1表示油压曲线(压力),2表示出排量曲线(排量),3表示出套压曲线(砂密度)。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
本发明所有数值指定(例如温度、时间、浓度及重量等,包括其中每一者的范围)通常可是适当以0.1或1.0的增量改变(+)或(-)的近似值。所有数值指定均可理解为前面有术语“约”。
实施例1
本实施例提供了一种压裂用豆荚式可降解暂堵球A,其制备方法包括以下步骤:
1)将1,4-丁二醇(19.826g,0.22mol)与丁二酸(23.618g,0.20mol)在N2保护下搅拌均匀后在160℃下常压酯化反应脱水3小时,之后加入催化剂钛酸四正丁酯(0.034g,0.001mol)升温至230℃缩聚反应4小时得到聚丁二酸丁二醇酯预聚物A。
2)采用丙酮和乙酸乙酯混合液分别清洗除去乙交酯(GA)单体与丙交酯(LA)单体的杂质,然后用乙酸乙酯重结晶3次以上,放入真空干燥箱内干燥24小时,分别得到乙交酯(GA)固体B和丙交酯(LA)固体C待用。
3)清洁、干燥反应烧瓶,称取乙交酯(GA)(38.651g,0.333mol)、丙交酯(LA)(47.952g,0.333mol)、聚丁二酸丁二醇酯预聚物A(172.006g,0.333mol)及催化剂(0.4051g,0.001mol)辛酸亚锡放入反应烧瓶中,通氮气并立即塞紧瓶塞,升温至物料熔融预聚一段时间后,再升温至160℃反应5小时完成聚合,得到共聚物D。
4)将6.5kg共聚物D、3kg乙烯α-烯烃的共聚物E(聚烯烃弹性体POE,购于陶氏化学)、0.5kg纳米填料亲油型纳米二氧化硅F共混,使用双螺杆挤出机生产造粒,采用注射成型的方式制备降解速率可控、壳层硬度可控的一种压裂用豆荚式可降解暂堵球外壳G;直径11mm。
5)采用双螺杆共混改性技术,将以可降解柔性材料:5kg重量的PBAT、2.5kg重量的PBSA、2.5kg重量的TPU通过注塑机注塑成型为豆荚式可降解暂堵球的内核,降解速率可控的热塑性弹性体球H;直径6mm。
6)利用300g聚氨酯预聚体(CAS号:103837-45-2)和100g环氧类固化剂,同时添加可诱发降解的200g酸酐对聚苯乙烯、100g聚谷氨酸粉末等,制备可降解特种强力胶I,利用贴合机将壳层两个半球粘接,可得到外壳直径为11mm,内核直径6mm的压裂用豆荚式可降解暂堵球,记为暂堵球A。
实施例2
本实施例提供了一种压裂用豆荚式可降解暂堵球B,其制备方法包括以下步骤:
1)将1,4-丁二醇(19.826g,0.22mol)与丁二酸丁二酸(23.618g,0.20mol)在N2保护下搅拌均匀后在160℃下常压酯化反应脱水3小时,之后加入催化剂钛酸四正丁酯(0.068g,0.002mol)升温至230℃缩聚反应4小时得到聚丁二酸丁二醇酯预聚物A。
2)采用丙酮和乙酸乙酯混合液分别清洗除去乙交酯(GA)单体与丙交酯(LA)单体的杂质,然后用乙酸乙酯重结晶3次以上,放入真空干燥箱内干燥24小时,分别得到乙交酯(GA)固体B和丙交酯(LA)固体C待用。
3)清洁、干燥反应烧瓶,称取乙交酯(GA)(35.535g,0.332mol)、丙交酯(LA)(47.808g,0.332mol)、聚丁二酸丁二醇酯预聚物A(173.040g,0.335mol)及催化剂(0.4051g,0.001mol)辛酸亚锡放入反应烧瓶中,通氮气并立即塞紧瓶塞,升温至物料熔融预聚一段时间后,再升温至160℃反应5小时完成聚合,得到共聚物D。4)将4.7kg重量的共聚物D、5kg重量的乙烯α-烯烃的共聚物E、0.3kg重量的纳米填料F有机土共混,使用双螺杆挤出机生产造粒,采用注射成型的方式制备降解速率可控、壳层硬度可控的一种压裂用豆荚式可降解暂堵球外壳G;直径18mm。
5)采用双螺杆共混改性技术,将以可降解柔性材料:6kg重量的PBAT、2kg重量的PBSA、2kg重量的TPU通过注塑机注塑成型为豆荚式可降解暂堵球的内核,降解速率可控的热塑性弹性体球H;直径12mm。
6)利用400g聚氨酯预聚体(CAS号:103837-45-2)和200g环氧类固化剂,同时添加可诱发降解的300g酸酐对聚苯乙烯、100g聚谷氨酸粉末等,制备可降解特种强力胶I,利用贴合机将壳层两个半球粘接,可得到外壳直径为18mm,内核直径12mm的压裂用豆荚式可降解暂堵球,记为暂堵球B。
实施例3
本实施例提供了一种压裂用豆荚式可降解暂堵球C,其制备方法包括以下步骤:
1)将1,4-丁二醇(19.826g,0.22mol)与丁二酸(23.618g,0.20mol),在N2保护下搅拌均匀后在160℃下常压酯化反应脱水3小时,之后加入催化剂钛酸四正丁酯(0.17g,0.005mol)升温至230℃缩聚反应4小时得到聚丁二酸丁二醇酯预聚物A。
2)采用丙酮和乙酸乙酯混合液分别清洗除去乙交酯(GA)单体与丙交酯(LA)单体的杂质,然后用乙酸乙酯重结晶3次以上,放入真空干燥箱内干燥24小时,分别得到乙交酯(GA)固体B和丙交酯(LA)固体C待用。
3)清洁、干燥反应烧瓶,称取乙交酯(GA)(38.303g,0.33mol)、丙交酯(LA)(47.520g,0.33mol)、聚丁二酸丁二醇酯预聚物A(175.106g,0.339mol)及催化剂(0.4051g,0.001mol)辛酸亚锡放入反应烧瓶中,通氮气并立即塞紧瓶塞,升温至物料熔融预聚一段时间后,再升温至160℃反应5小时完成聚合,得到共聚物D。
4)将3.0kg重量的共聚物D、6.5kg重量的乙烯α-烯烃的共聚物E、0.5kg重量的纳米填料F玻璃纤维共混,使用双螺杆挤出机生产造粒,采用注射成型的方式制备降解速率可控、壳层硬度可控的一种压裂用豆荚式可降解暂堵球外壳G;直径20mm。
5)采用双螺杆共混改性技术,将以可降解柔性材料:8.0kg重量的PBAT、1.0kg重量的PBSA、1.0kg重量的TPU通过注塑机注塑成型为豆荚式可降解暂堵球的内核,降解速率可控的热塑性弹性体球H;直径12mm。
6)利用500g聚氨酯预聚体(CAS号:103837-45-2)和150g环氧类固化剂,同时添加可诱发降解的400g酸酐对聚苯乙烯、200g聚谷氨酸粉末等,制备可降解特种强力胶I,利用贴合机将壳层两个半球粘接,可得到外壳直径为20mm,内核直径15mm的压裂用豆荚式可降解暂堵球,记为暂堵球C。
实施例4
本实施例将以上实施例制得的压裂用豆荚式可降解暂堵球采用SY/T5108-2006《压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法》测试,其抗压试验效果见下:
①外壳直径11mm、内核直径6mm暂堵球A在120℃条件下能抗压80MPa,时间在6个小时。
②外壳直径18mm、内核直径12mm暂堵球B在180℃条件下能抗压90MPa,时间在6个小时。
③外壳直径20mm、内核直径15mm暂堵球C在200℃条件下能抗压100MPa,时间在6个小时。
溶解时间:如图1-图6为实施例3得到的暂堵球C在不同温度下的溶解曲线,由此可见,以上外壳直径11mm到23mm的暂堵球在储层温度失去力学强度48小时,降解时间,可满足4小时到96小时无氧自然降解。
由此看出,此可降解暂堵球压后不变形、有一定弹性,具有良好的机械强度,能对应力差值0-120MPa的多产层压裂。
应用例
2019年5月,一种压裂用豆荚式可降解暂堵球压裂施工XX井,图7为施工曲线图。计算该井水平两相应力差为5.7MPa,施工中应用18mm暂堵球183个。0.3%线性胶工作液对压裂形成的裂缝系统进行暂堵,采用3.5m3/min排量施工6.0min,地面施工压力由25.3MPa上涨到31.5MPa,压力上涨6.2MPa,净压力由3.0MPa上涨到6.3MPa,超过水平两相应力差,形成多分支缝。压裂后裂缝监测结果表明形成一条主裂缝与两条分支裂缝。该井以往采用常规压裂后产油3.6t/d,多分支缝压裂后产油5.3t/d,增产效果明显提高。由此可见本发明所提供的豆荚式可降解暂堵球具有良好的封堵性能。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (17)
1.一种压裂用豆荚式可降解暂堵球,其特征在于,所述暂堵球包括可降解外壳和内核;
所述外壳的原料包括共聚物D、乙烯α-烯烃的共聚物和纳米填料;
所述共聚物D通过乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物聚合而成;
所述内核的原料包括可降解柔性材料PBAT、PBSA和TPU中的一种或两种以上的组合;
所述共聚物D通过以下制备方法获得:
称取乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物及催化剂进行聚合反应,得到共聚物D;所述乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物和催化剂的摩尔比为(40-25):(40-25):(20-50):(0.1-0.5),所述催化剂为辛酸亚锡;
所述聚丁二酸丁二醇酯预聚物通过以下制备方法获得:
将1,4-丁二醇与丁二酸在N2保护下搅拌均匀后常压酯化反应脱水,一段时间后加入催化剂升温缩聚反应得到所述聚丁二酸丁二醇酯预聚物;所述1,4-丁二醇、丁二酸和催化剂的摩尔比为(50.5-55):50:(0.05-0.3),所述催化剂为钛酸四正丁酯。
2.根据权利要求1所述的暂堵球,其特征在于,所述内核的原料包括以下重量份的可降解柔性材料:30-50份PBAT、5-25份PBSA和5-25份TPU。
3.根据权利要求1所述的暂堵球,其特征在于,所述可降解外壳为两个半球,通过可降解特种强力胶粘接在一起;所述内核为球型或绳结型。
4.根据权利要求3所述的暂堵球,其特征在于,所述可降解特种强力胶包括聚氨酯预聚体、环氧类固化剂、酸酐对聚苯乙烯和聚谷氨酸粉末。
5.根据权利要求4所述的暂堵球,其特征在于,所述聚氨酯预聚体、环氧类固化剂、酸酐对聚苯乙烯和聚谷氨酸粉末的的质量比为3:1:2:1。
6.根据权利要求3所述的暂堵球,其特征在于,所述可降解外壳的外径为11mm-23mm,壁厚1mm-3mm;所述内核的直径为2mm-15mm。
7.根据权利要求1所述的暂堵球,其特征在于,所述常压酯化反应的温度为130-160℃,时间为2-5小时;所述升温的温度为180-230℃加入催化剂抽真空0-140Pa缩聚反应3-12小时。
8.根据权利要求1所述的暂堵球,其特征在于,所述共聚物D、乙烯α-烯烃的共聚物和纳米填料的重量比为(30-50):(65-20):(1-30)。
9.根据权利要求1所述的暂堵球,其特征在于,所述纳米填料的形态包括粉末、纤维、微珠、纳米片和纳米带中的一种或两种以上的组合;
所述纳米填料包括二氧化硅、二氧化钛、滑石粉、碳酸钙、有机土、蒙脱土、黏土、玻璃微珠、玻璃纤维、陶瓷材料、金属材料、石墨烯和石墨中的一种或两种以上的组合。
10.根据权利要求1所述的暂堵球,其特征在于,所述纳米填料的尺寸为10nm-300nm。
11.一种权利要求1-10任一项所述暂堵球的制备方法,其特征在于,该制备方法包括以下步骤:
1)称取乙交酯、丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯预聚物及催化剂进行聚合反应,得到共聚物D;
2)将共聚物D、乙烯α-烯烃的共聚物、纳米填料共混,造粒,采用注射成型的方式制备所述外壳的半边;
3)将可降解柔性材料注塑成型为所述内核;
4)将所述内核组装进所述外壳中,并将两个半边外壳粘合,得到所述暂堵球。
12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述聚合反应在氮气保护氛围中进行,所述聚合反应包括:升温至物料熔融预聚一段时间后,再升温至160-230℃反应3-12小时完成聚合。
13.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述乙交酯和丙交酯通过以下方法得到:
采用丙酮和乙酸乙酯混合液分别清洗除去乙交酯单体与丙交酯单体中的杂质,然后用乙酸乙酯重结晶,真空干燥12-24小时分别得到所述乙交酯和丙交酯。
14.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述造粒使用双螺杆挤出机进行;
所述注塑成型采用双螺杆共混改性技术通过注塑机进行;
步骤2)得到的外壳的半边为半球形,步骤4)中将所述内核组装进所述外壳中,然后使用可降解特种强力胶,利用贴合机将两个半球形的外壳进行贴合。
15.一种权利要求1-10任一项所述暂堵球在油气井暂堵处理中的应用。
16.根据权利要求15所述的应用,其特征在于,所述应用包括如下步骤:将所述暂堵球预置于与压裂系统液动阀相连的立管中,压裂前或压裂中途打开液动阀,所述暂堵球进入高压管汇,随压裂液注入井筒中,在一定排量下观察压力变化,当压力有明显变化时,则说明暂堵球已封堵孔眼,进行下一步压裂施工。
17.根据权利要求16所述的应用,其特征在于,所述立管的长度为0.5±0.1m;所述排量为6m3/min-18m3/min。
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