CN115820230A - 一种可降解纤维暂堵剂及其制备方法和一种压裂液 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可降解纤维暂堵剂及其制备方法和一种压裂液，属于石油化工技术领域。本发明通过加入水溶性高分子聚合物，可以调节暂堵压裂液达到一定粘度所需的时间；通过加入硬脂酸酯可以对碳酸钙进行改性，使得纳米碳酸钙颗粒表面包覆有一层疏水膜，从而提高纳米碳酸钙的分散性能和耐酸性能；通过加入纤维不仅能够起到支撑作用，同时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。

Description

一种可降解纤维暂堵剂及其制备方法和一种压裂液

技术领域

本发明石油化工技术领域，尤其涉及一种可降解纤维暂堵剂及其制备方法和一种压裂液。

背景技术

在低渗透油气藏的开发过程中，压裂是主要的增产措施之一，其目的是在低渗透储层内压开一条缝，增大泄流面积，提高油气产量。暂堵转向压裂技术是在压裂过程中实时加入暂堵剂，基于流体遵循向阻力最小方向流动的原则，暂堵剂会随压裂液进入与原有裂缝或高渗透层连通的炮眼，在炮眼处和原有裂缝内(或高渗透带)聚集产生高强度的滤饼桥堵，使后续压裂液不能进入原有裂缝和高渗透带，这必然会在一定程度上升高井底压力，在一定的水平两向应力差条件下，产生二次破裂进而改变原有裂缝起裂方位以产生新缝，建立新的高导流能力油气流通道。

目前常用的暂堵剂主要分为聚合物类暂堵剂和无机材料类暂堵剂，其中，聚合物类暂堵剂主要应用于井下温度较低，井深较浅的油井中，其原因是在高温条件下聚合物容易出现水解，使得暂堵剂失去暂堵作用，另外由于交联程度的问题，聚合物类暂堵剂还存在着水解速度缓慢、不易解堵等问题，容易引起地层伤害。而对于无机材料类暂堵剂，其往往具有很好的抗温能力，但在酸化条件下封堵性能将受到极大影响，遇酸快速分解后失去封堵能力；另一类抗酸性强的堵剂，由于其抗温抗酸的综合特性，特点是很难解堵，容易对地层造成不可逆的伤害，因此更多地被应用在永久封堵而非暂堵剂当中。

因此，提供一种抗酸性好、封堵能力高且解堵容易的暂堵剂，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降解纤维暂堵剂及其制备方法和一种压裂液，本发明提供的可降解纤维暂堵剂具有抗酸性和可降解性好，封堵能力强，解堵容易的特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，包括以下成分：碳酸钙40～60份、水溶性高分子聚合物5～30份、硬脂酸酯5～10份和纤维35～50份；

所述纤维包括聚乙烯醇纤维、聚乳酸纤维、改性聚酯纤维和聚氨酯纤维中的一种或多种。

优选地，所述碳酸钙为纳米碳酸钙，所述碳酸钙的粒径为80～200nm。

优选地，所述水溶性高分子聚合物为丙烯酰胺共聚物。

优选地，所述水溶性高分子聚合物为分子量在1100～2500万的聚丙烯酰胺。

优选地，所述纤维的长度为2～12mm，纤维的直径为0.1～0.5mm。

本发明提供了上述技术方案所述可降解纤维暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸钙加入到异丙醇当中搅拌得到碳酸钙悬浮液，然后加入硬脂酸酯进行改性，最后依次进行真空抽滤和干燥，得到改性碳酸钙；

(2)将所述步骤(1)得到的改性碳酸钙和水溶性高分子聚合物以及纤维混合，得到可降解纤维暂堵剂。

优选地，所述步骤(1)中改性的温度为60～80℃，改性的时间为20～60min。

本发明提供了一种压裂液，所述压裂液包含上述技术方案所述的可降解纤维暂堵剂或上述技术方案所述制备方法制备的可降解纤维暂堵剂。

优选地，所述可降解纤维暂堵剂在压裂液中的质量浓度为1～5％。

优选地，所述压裂液还包括稠化剂和水。

本发明提供了一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，包括以下成分：碳酸钙40～60份、水溶性高分子聚合物5～30份、硬脂酸酯5～10份和纤维35～50份；所述纤维包括聚乙烯醇纤维、聚乳酸纤维、改性聚酯纤维和聚氨酯纤维中的一种或多种。本发明通过加入水溶性高分子聚合物，可以调节暂堵压裂液达到一定粘度所需的时间；通过加入硬脂酸酯可以对碳酸钙进行改性，使得纳米碳酸钙颗粒表面包覆有一层疏水膜，从而提高纳米碳酸钙的分散性能和耐酸性能；通过加入纤维不仅能够起到支撑作用，同时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。实施例的结果显示，本发明提供的可降解纤维暂堵剂制备的压裂液在20℃时的封堵强度＞50MPa，80℃时的封堵强度＞40MPa，加入破胶剂后80℃时的粘度＜15mPa·s，同时向油田中加入本发明提供的压裂液后，能够使油田的产量提升50％以上，同时压裂液的可降解性能优异。

具体实施方式

本发明提供了一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，包括以下成分：碳酸钙40～60份，水溶性高分子聚合物5～30份、硬脂酸酯5～10份和纤维35～50份；

所述纤维包括聚乙烯醇纤维、聚乳酸纤维、改性聚酯纤维和聚氨酯纤维中的一种或多种。

按重量份数计，本发明提供的可降解纤维暂堵剂包括碳酸钙40～60份，优选为45～55份，更优选为50份。在本发明中，所述碳酸钙优选为纳米碳酸钙；所述碳酸钙的粒径优选为80～200nm，更优选为100～150nm。本发明通过加入碳酸钙，可以起到支撑作用，使暂堵剂具有良好的暂堵效果。

按碳酸钙的重量份数为40～60份计，本发明提供的可降解纤维暂堵剂包括水溶性高分子聚合物5～30份，优选为10～25份，更优选为15～20份。在本发明中，所述水溶性高分子聚合物优选为丙烯酰胺共聚物，更优选为分子量在1100～2500万的聚丙烯酰胺。本发明通过加入水溶性高分子聚合物，可以调节暂堵压裂液达到一定粘度所需的时间。

按碳酸钙的重量份数为40～60份计，本发明提供的可降解纤维暂堵剂包括硬脂酸酯5～10份，优选为6～8份。在本发明中，所述硬脂酸酯优选为硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸正丁酯和硬脂酸异丁酯中的任意一种。本发明通过加入硬脂酸酯可以对碳酸钙进行改性，使得纳米碳酸钙颗粒表面包覆有一层疏水膜，从而提高纳米碳酸钙的分散性能和耐酸性能。

按碳酸钙的重量份数为40～60份计，本发明提供的可降解纤维暂堵剂包括纤维35～50份，优选为40～45份。在本发明中，所述纤维包括聚乙烯醇纤维、聚乳酸纤维、改性聚酯纤维和聚氨酯纤维中的一种或多种，优选为聚乙烯醇纤维、聚乳酸纤维和改性聚酯纤维中的一种。在本发明中，所述纤维的长度优选为2～12mm，更优选为3～10mm，进一步优选为4～8mm；所述纤维的直径优选为0.1～0.5mm，更优选为0.2～0.4mm。本发明通过加入纤维不仅能够起到支撑作用，同时纤维可通过生物作用完全降解，不会引起地层伤害。

本发明对所述碳酸钙、水溶性高分子聚合物、硬脂酸酯和纤维的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

本发明提供了上述技术方案所述可降解纤维暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸钙加入到异丙醇当中搅拌得到碳酸钙悬浮液，然后加入硬脂酸酯进行改性，最后依次进行真空抽滤和干燥，得到改性碳酸钙；

(2)将所述步骤(1)得到的改性碳酸钙和水溶性高分子聚合物以及纤维混合，得到可降解纤维暂堵剂。

本发明将碳酸钙加入到异丙醇当中搅拌得到碳酸钙悬浮液，然后加入硬脂酸酯进行改性，最后依次进行真空抽滤和干燥，得到改性碳酸钙。

在本发明中，所述碳酸钙悬浮液中碳酸钙的质量百分含量优选为3～10％，更优选为5～6％。本发明通过控制碳酸钙的用量，可以使碳酸钙在异丙醇中充分分散。

在本发明中，所述改性的温度优选为60～80℃，更优选为65～75℃，进一步优选为70℃；所述改性的时间优选为20～60min，更优选为25～50min，进一步优选为30～40min。在本发明中，所述改性优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为50～200r/min，更优选为100～150r/min。本发明通过在搅拌条件下进行改性，并控制改性的参数，能够保证硬脂酸酯在碳酸钙表面形成疏水膜，提高改性效果。

本发明对所述真空抽滤和干燥的具体操作没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识进行操作，能够将异丙醇去除即可。

得到改性碳酸钙后，本发明将所述改性碳酸钙和水溶性高分子聚合物以及纤维混合，得到可降解纤维暂堵剂。

本发明对所述改性碳酸钙和水溶性高分子聚合物以及纤维的混合方式没有特殊的限定，能够使各组分混合均匀即可。

本发明制备可降解纤维暂堵剂的方法简单，便于操作，同时制备的可降解纤维暂堵剂为固体，便于保存和运输。

本发明还提供了一种压裂液，所述压裂液包含上述技术方案所述的可降解纤维暂堵剂或上述技术方案所述制备方法制备的可降解纤维暂堵剂。在本发明中，所述可降解纤维暂堵剂在压裂液中的质量浓度优选为1～5％，更优选为3～4％。本发明通过控制可降解纤维暂堵剂在压裂液中的用量，能够进一步提高压裂液的封堵效果。

在本发明中，所述压裂液优选还包括稠化剂和水。本发明对所述稠化剂和水的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

在本发明中，所述稠化剂优选为胍胶。本发明通过加入稠化剂，能够调整压裂液的粘度。

在本发明中，所述可降解纤维暂堵剂和稠化剂的质量比优选为(2～5)：(1～2)。本发明通过控制各组分的质量比，能够进一步提升压裂液的封堵效果。

在本发明中，所述水作为溶剂。本发明对所述水的用量没有特殊的限定，能够使压裂液的粘度符合要求即可。

在本发明中，所述压裂液的粘度优选为50～500mPa·s，更优选为100～300mPa·s。本发明通过控制压裂液的粘度，有利于进一步提高其封堵效果。

在本发明中，所述压裂液优选还包括pH调节剂、粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂、起泡剂、消泡剂、交联剂、破胶剂和破乳剂。本发明对上述助剂的具体种类和来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本发明通过加入上述助剂，能够进一步提高压裂液的性能。

本发明还提供了所述压裂液的制备方法，优选包括以下步骤：将可降解纤维暂堵剂和稠化剂混合，然后加入水调节其粘度，得到压裂液。

本发明对所述可降解纤维暂堵剂、稠化剂和水的混合方式没有特殊的限定，能够使各组分混合均匀即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，由以下成分组成：粒径为80～200nm的纳米碳酸钙40份，分子量在1100～2500万的聚丙烯酰胺20份、硬脂酸甲酯5份和聚乙烯醇纤维40份；所述聚乙烯醇纤维的长度为2～12mm，聚乙烯醇纤维的直径为0.1～0.5mm；

所述可降解纤维暂堵剂的制备方法，由以下步骤组成：

(1)将纳米碳酸钙加入到异丙醇当中搅拌得到碳酸钙悬浮液，然后加入硬脂酸酯进行改性，最后依次进行真空抽滤和干燥，得到改性碳酸钙；碳酸钙悬浮液中纳米碳酸钙的质量百分含量为10％；所述改性的温度为70℃，改性的时间为40min；所述改性在搅拌条件下进行，搅拌的速率为100r/min；

(2)将所述步骤(1)得到的改性碳酸钙和聚丙烯酰胺以及纤维混合，得到可降解纤维暂堵剂。

实施例2

一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，由以下成分组成：粒径为80～200nm的纳米碳酸钙50份，分子量在1100～2500万的聚丙烯酰胺25份、硬脂酸甲酯10份和聚乙烯醇纤维45份；所述聚乙烯醇纤维的长度为2～12mm，聚乙烯醇纤维的直径为0.1～0.5mm；

所述可降解纤维暂堵剂的制备方法和实施例1相同。

实施例3

一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，由以下成分组成：粒径为80～200nm的纳米碳酸钙45份，分子量在1100～2500万的聚丙烯酰胺15份、硬脂酸甲酯10份和聚乙烯醇纤维35份；所述聚乙烯醇纤维的长度为2～12mm，聚乙烯醇纤维的直径为0.1～0.5mm；

所述可降解纤维暂堵剂的制备方法和实施例1相同。

实施例4

一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，由以下成分组成：粒径为80～200nm的纳米碳酸钙60份，分子量在1100～2500万的聚丙烯酰胺10份、硬脂酸甲酯5份和聚乙烯醇纤维50份；所述聚乙烯醇纤维的长度为2～12mm，聚乙烯醇纤维的直径为0.1～0.5mm；

所述可降解纤维暂堵剂的制备方法和实施例1相同。

实施例5

一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，由以下成分组成：粒径为80～200nm的纳米碳酸钙40份，分子量在1100～2500万的聚丙烯酰胺20份、硬脂酸甲酯5份和聚乙烯醇纤维40份；所述聚乙烯醇纤维的长度为2～12mm，聚乙烯醇纤维的直径为0.1～0.5mm；

所述可降解纤维暂堵剂的制备方法和实施例1相同。

应用例1～5

一种压裂液，由以下步骤制备得到：将可降解纤维暂堵剂和稠化剂混合，然后加入水调节至粘度为100mPa·s，得到压裂液；所述稠化剂为胍胶；所述可降解纤维暂堵剂和稠化剂的质量比为3：1；

其中，当可降解纤维暂堵剂依次为实施例1～5制备得到的可降解纤维暂堵剂时，得到的压裂液依次为应用例1～5。

对应用例1～5制备得到的压裂液的封堵效果和解堵效果进行测试，其结果如表1所示；其中，封堵效果为分别在常温和80℃下的压力，解堵效果为向压裂液中加入0.1wt.％的破胶剂过硫酸铵后在80℃时的粘度。

表1应用例1～5制备得到的压裂液的封堵效果和解堵效果

由表1可以看出，本发明提供的压裂液在常温下和高温下均具有较高的封堵强度，说明压裂液具有很好的封堵效果，而在加入破胶剂后，高温下压裂液的粘度迅速降低，说明具有很好的解堵效果。同时向油田中加入本发明提供的压裂液后，能够使油田的产量提升50％以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可降解纤维暂堵剂，按重量份数计，包括以下成分：碳酸钙40～60份、水溶性高分子聚合物5～30份、硬脂酸酯5～10份和纤维35～50份；

所述纤维包括聚乙烯醇纤维、聚乳酸纤维、改性聚酯纤维和聚氨酯纤维中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的可降解纤维暂堵剂，其特征在于，所述碳酸钙为纳米碳酸钙，所述碳酸钙的粒径为80～200nm。

3.根据权利要求1所述的可降解纤维暂堵剂，其特征在于，所述水溶性高分子聚合物为丙烯酰胺共聚物。

4.根据权利要求1或3所述的可降解纤维暂堵剂，其特征在于，所述水溶性高分子聚合物为分子量在1100～2500万的聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的可降解纤维暂堵剂，其特征在于，所述纤维的长度为2～12mm，纤维的直径为0.1～0.5mm。

6.权利要求1～5任意一项所述可降解纤维暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸钙加入到异丙醇当中搅拌得到碳酸钙悬浮液，然后加入硬脂酸酯进行改性，最后依次进行真空抽滤和干燥，得到改性碳酸钙；

(2)将所述步骤(1)得到的改性碳酸钙和水溶性高分子聚合物以及纤维混合，得到可降解纤维暂堵剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中改性的温度为60～80℃，改性的时间为20～60min。

8.一种压裂液，其特征在于，所述压裂液包含权利要求1～5任意一项所述的可降解纤维暂堵剂或权利要求6～7任意一项所述制备方法制备的可降解纤维暂堵剂。

9.根据权利要求8所述的压裂液，其特征在于，所述可降解纤维暂堵剂在压裂液中的质量浓度为1～5％。

10.根据权利要求8所述的压裂液，其特征在于，所述压裂液还包括稠化剂和水。