CN116004204A - 一种水溶性压裂用暂堵剂及其制备方法、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水溶性压裂用暂堵剂及其制备方法、使用方法，其中的水溶性压裂用暂堵剂，是由反应组分进行交联反应得到的产物，其特征在于：所述反应组分包括单体、交联剂及引发剂；所述单体为丙烯酰胺；所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯；所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；解决现有压裂用水溶性暂堵剂存在溶解时间短、破碎强度低且降解率低的问题。
Description
技术领域
本公开涉及油田压裂工艺用压裂用暂堵剂，具体的是满足老井连续油管精控压裂工艺要求的压裂用暂堵剂。
背景技术
喇嘛甸油田经过多年注采开发，已开采地质储量3.46×108t，剩余地质储量4.71×108t，采出程度只有42.37%，地下仍有丰富储量潜力。根据取芯资料显示，有效厚度大于2m厚油层合计有效厚度46.2m，剩余地质储量3.08×108t。随着油田开发不断调整，不同阶段剩余油存在较大差别，纵向上厚油层层内透率级差可达10以上，渗透率变异系数为0.668，层内矛盾突出，剩余油逐步由大段分布转向厚油层内顶部、韵律段顶部零散分布，常规选择性压裂工艺存在暂堵部位不精准，层段卡分受夹层限制的问题，无法实现各小层或结构单元剩余油的精准挖潜。
鉴于以上问题，提出开展老井连续油管精控压裂试验，该试验前提是实现原射孔井段的暂堵，满足连续油管压裂环空加砂的工艺需求。
目前压裂施工在用的压裂用暂堵剂为有机柔性转向剂，该产品为水溶压裂用暂堵剂，以不饱和树脂、不同种类聚糖、植物胶、表面活性剂等主要原料采用合成改性工艺制成。该压裂用暂堵剂存在溶解时间短(2-6h),破碎强度低(30MPa),降解率低，无法满足对长井段暂堵的施工需求。
发明内容
有鉴于此，本公开提供一种水溶性压裂用暂堵剂，解决现有压裂用水溶性暂堵剂存在溶解时间短，破碎强度低且降解率低的问题，以致其无法满足对长井段暂堵的施工需求，最终无法满足连续油管压裂环空加砂的工艺需求。
另外，本公开还提供了所述水溶性压裂用暂堵剂的制备方法及使用方法。
第一方面，所述的一种水溶性压裂用暂堵剂，是由反应组分进行交联反应得到的产物，其特征在于：
所述反应组分包括单体、交联剂及引发剂；
所述单体为丙烯酰胺；
所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯；
所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
进一步地，所述单体还包括丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种；
以及/或，
所述反应组分还包括水。
进一步地，所述反应组分还包括增韧材料；
所述增韧材料为骨胶原蛋白和/或植物蛋白；
以及/或，
所述反应组分还包括高分子材料；
所述高分子材料是羧甲基纤维素钠和/或羟丙基纤维素钠。
进一步地，所述聚乙二醇二丙烯酸酯是相对分子质量400的聚乙二醇二丙烯酸酯与相对分子质量500的聚乙二醇二丙烯酸酯的混合物，或相对分子质量400的聚乙二醇二丙烯酸酯与相对分子质量800的聚乙二醇二丙烯酸酯的混合物。
进一步地，所述引发剂还包括还原引发剂。
进一步地，所述还原引发剂是亚硫酸氢钠。
进一步地，按照质量百分含量计算，所述反应组分的量分别为：
所述高分子材料0.2-1%，丙烯酰胺20-25%，丙烯酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸0.2-5%，骨胶原蛋白和/或植物蛋白5-15%；相对分子质量400的聚乙二醇二丙烯酸酯0.3-0.6%；相对分子质量500的聚乙二醇二丙烯酸酯或相对分子质量800的聚乙二醇二丙烯酸酯0.05-0.1%，过硫酸铵或过硫酸钾0.05-0.1%，亚硫酸氢钠0.025-0.05%，余量为水。
第二方面，所述的水溶性压裂用暂堵剂的制备方法，其特征在于：
第一方面所述的反应组分；
在所述高分子材料的水溶液中加入丙烯酰胺、丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸之一、骨胶原蛋白和/或植物蛋白、相对分子质量400的聚乙二醇二丙烯酸酯、相对分子质量500的聚乙二醇二丙烯酸酯与相对分子质量800的聚乙二醇二丙烯酸酯之一、过硫酸铵与过硫酸钾之一及亚硫酸氢钠后混合并进行交联反应得到凝胶产物；
对所述凝胶产物进行造粒、烘干及粉碎，得到所述压裂用暂堵剂。
进一步地，所述交联反应的温度为10-15℃，反应时间为3-5小时。
第三方面，所述的水溶性压裂用暂堵剂的使用方法，其特征在于：
包括权利要求7所述的水溶性压裂用暂堵剂；
在所述水溶性压裂用暂堵剂中加入注入水以配制成质量浓度为3%-5%的暂堵剂溶液；
将所述暂堵剂溶液注入井中。
本公开具有如下有益效果：
本公开的压裂用暂堵剂，一方面，通过丙烯酰胺和交联剂交联得到可自降解的三维网络水凝胶，在地层条件下缓慢水解，三维网络结构逐渐断链，直至施工期后暂堵剂降解完全，所以本公开的压裂用暂堵剂降解率高；另外，丙烯酰胺与高分子材料接枝得到吸水性树脂，即提高了树脂的粘弹性，又增大了树脂的可降解性能；具有环保自降解、易于返排和较广泛的适应性。
第二方面，通过调控各种交联剂的用量能够调控暂堵剂降解的时间，解决现有压裂用水溶性暂堵剂存在溶解时间短的问题，满足压裂暂堵技术的施工要求；
第三方面，通过加入增韧材料，解决现有压裂用水溶性暂堵剂破碎强度低的问题。
具体实施方式
以下基于实施例对本公开进行描述，但是值得说明的是，本公开并不限于这些实施例。在下文对本公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本公开。
下述实施例的骨胶原蛋白为牛骨胶原蛋白，植物蛋白为大豆植物蛋白。
实施例1
向反应釜中加入2g羧甲基纤维素钠和126g蒸馏水，搅拌均匀；再依次加入40g丙烯酰胺，0.4g丙烯酸，30g 骨胶原蛋白，0.6g聚乙二醇二丙烯酸酯（相对分子质量400），0.2g聚乙二醇二丙烯酸酯（相对分子质量500），0.1g过硫酸铵，0.05g亚硫酸氢钠，混合均匀后，于10℃反应3h，得到有弹性的凝胶，将所得凝胶经造粒、干燥、粉碎，得到压裂用暂堵剂，过筛备用。具体性能测试见表1。
实施例2
向反应釜中加入2g羟丙基纤维素钠和126g蒸馏水，搅拌均匀；再依次加入40g丙烯酰胺，0.4g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，30g 牛骨胶原蛋白，0.6g聚乙二醇二丙烯酸酯（相对分子质量400），0.2g聚乙二醇二丙烯酸酯（相对分子质量800），0.1g过硫酸铵，0.05g亚硫酸氢钠，混合均匀后，于15℃反应5h，得到有弹性的凝胶，将所得凝胶经造粒、干燥、粉碎，得到压裂用暂堵剂，过筛备用。具体性能测试见表1。
实施例3
向反应釜中加入2g羟丙基纤维素钠和126g蒸馏水，搅拌均匀；再依次加入40g丙烯酰胺，0.4g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，20g 牛骨胶原蛋白，10g大豆植物蛋白，0.6g聚乙二醇二丙烯酸酯（相对分子质量400），0.2g聚乙二醇二丙烯酸酯（相对分子质量800），0.1g过硫酸铵，0.05g亚硫酸氢钠，混合均匀后，于15℃反应5h，得到有弹性的凝胶，将所得凝胶经造粒、干燥、粉碎，得到压裂用暂堵剂，过筛备用。具体性能测试见表1。
表1 实施例1-3暂堵剂与有机柔性转向剂性能对比
从表1可以看出，实施例1-3的暂堵剂与背景技术的有机柔性转向剂比较，降解时间得到大幅度延长，承压强度（即破碎强度）大于30MPa，封堵率有效封堵率达98%以上，满足压裂暂堵技术的施工要求，降解率也得到明显提高，具有环保自降解、易于返排和较广泛的适应性，最终满足连续油管压裂环空加砂的工艺需求。
以上所述实施例仅为表达本公开的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本公开专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种水溶性压裂用暂堵剂，是由反应组分进行交联反应得到的产物，其特征在于：
所述反应组分包括单体、交联剂及引发剂；
所述单体为丙烯酰胺；
所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯；
所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
2.根据权利要求1所述的水溶性压裂用暂堵剂，其特征在于：
所述单体还包括丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种；
以及/或，
所述反应组分还包括水。
3.根据权利要求2所述的水溶性压裂用暂堵剂，其特征在于：
所述反应组分还包括增韧材料；
所述增韧材料为骨胶原蛋白和/或植物蛋白；
以及/或，
所述反应组分还包括高分子材料；
所述高分子材料是羧甲基纤维素钠和/或羟丙基纤维素钠。
4.根据权利要求3所述的水溶性压裂用暂堵剂，其特征在于：
所述聚乙二醇二丙烯酸酯是相对分子质量400的聚乙二醇二丙烯酸酯与相对分子质量500的聚乙二醇二丙烯酸酯的混合物，或相对分子质量400的聚乙二醇二丙烯酸酯与相对分子质量800的聚乙二醇二丙烯酸酯的混合物。
5.根据权利要求4所述的水溶性压裂用暂堵剂，其特征在于：
所述引发剂还包括还原引发剂。
6.根据权利要求5所述的水溶性压裂用暂堵剂，其特征在于：
所述还原引发剂是亚硫酸氢钠。
7.根据权利要求6所述的水溶性压裂用暂堵剂，其特征在于，按照质量百分含量计算，所述反应组分的量分别为：
所述高分子材料0.2-1%，丙烯酰胺20-25%，丙烯酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸0.2-5%，骨胶原蛋白和/或植物蛋白5-15%；相对分子质量400的聚乙二醇二丙烯酸酯0.3-0.6%；相对分子质量500的聚乙二醇二丙烯酸酯或相对分子质量800的聚乙二醇二丙烯酸酯0.05-0.1%，过硫酸铵或过硫酸钾0.05-0.1%，亚硫酸氢钠0.025-0.05%，余量为水。
8.一种水溶性压裂用暂堵剂的制备方法，其特征在于：
包括权利要求7所述的反应组分；
在所述高分子材料的水溶液中加入丙烯酰胺、丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸之一、骨胶原蛋白和/或植物蛋白、相对分子质量400的聚乙二醇二丙烯酸酯、相对分子质量500的聚乙二醇二丙烯酸酯与相对分子质量800的聚乙二醇二丙烯酸酯之一、过硫酸铵与过硫酸钾之一及亚硫酸氢钠后混合并进行交联反应得到凝胶产物；
对所述凝胶产物进行造粒、烘干及粉碎，得到所述压裂用暂堵剂。
9.根据权利要求8所述的压裂用暂堵剂的制备方法，其特征在于：
所述交联反应温度为10-15℃，反应时间为3-5小时。
10.一种水溶性压裂用暂堵剂的使用方法，其特征在于：
包括权利要求7所述的水溶性压裂用暂堵剂；
在所述水溶性压裂用暂堵剂中加入注入水以配制成质量浓度为3%-5%的暂堵剂溶液；
将所述暂堵剂溶液注入井中。
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