油氣井壓裂用可溶性暫堵材料、暫堵劑、壓裂液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣井壓裂材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油氣井壓裂用可溶性暫堵材 料、暫堵劑、壓裂液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)低滲透油田石油地質(zhì)儲(chǔ)量豐富，其資源量約占全國(guó)石油總資源量的30%，在 已探明儲(chǔ)量中，低滲透油藏的比例約占全國(guó)儲(chǔ)量的2/3以上，開(kāi)發(fā)潛力巨大。大多數(shù)低滲透 儲(chǔ)層在壓裂改造后雖增產(chǎn)幅度較大，但產(chǎn)量仍然不高。近些年，各大油田均在壓裂施工中采 用段內(nèi)多裂縫技術(shù)或是裂縫轉(zhuǎn)向技術(shù)，加大對(duì)低滲儲(chǔ)層的改造力度，將儲(chǔ)層產(chǎn)量最大化。轉(zhuǎn) 向壓裂技術(shù)是根據(jù)儲(chǔ)層平面和縱向上的非均質(zhì)性，以及不同區(qū)域、層位動(dòng)用程度存在的差 異，采用暫堵材料使裂縫方位發(fā)生偏離、轉(zhuǎn)向，形成新的人工裂縫，打開(kāi)新的油氣滲流通道， 更大限度地溝通動(dòng)用程度低，甚至未動(dòng)用的儲(chǔ)層，以達(dá)到增產(chǎn)的目的。
[0003] 為了利用層內(nèi)滲透率的差異改變?cè)幸后w的流入方向以達(dá)到產(chǎn)生新裂縫的目的， 在需要增產(chǎn)的地層中使用暫堵劑可以降低壓裂施工難度、減少分段工具的使用數(shù)量，并提 高單位井段的改造效率。安東石油研發(fā)出針對(duì)油氣井壓裂用的可溶性暫堵材料(簡(jiǎn)稱(chēng)暫堵 劑ADZD)。對(duì)暫堵劑ADZD在壓裂液中進(jìn)行溶解性能測(cè)試，并進(jìn)行巖心暫堵及恢復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，暫堵劑ADZD在不同溫度壓裂液環(huán)境中完全溶解無(wú)殘留固體，降解率100%。 壓裂液中暫堵劑加量1 %時(shí)，巖心暫堵率可達(dá)到96.9%，暫堵劑降解后巖心滲透率恢復(fù)率可 達(dá)到97.7%。說(shuō)明研制出的暫堵劑不僅具有良好的暫堵轉(zhuǎn)向效果，而且降解后對(duì)地層傷害 很小。
[0004] 目前暫堵技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用于油田現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)施工作業(yè)，包括鉆井、固井、修井、洗井以 及增產(chǎn)措施等，各大油田開(kāi)始在壓裂施工中采用段內(nèi)多裂縫技術(shù)或是裂縫轉(zhuǎn)向技術(shù)加大對(duì) 低滲儲(chǔ)層的改造力度，從而將儲(chǔ)層產(chǎn)量最大化。針對(duì)油氣井壓裂用暫堵材料目前主要有由 無(wú)機(jī)鹽及水溶性組分混合制得的暫堵劑以及交聯(lián)水溶性聚合物合成的暫堵劑。由無(wú)機(jī)鹽及 水溶性組分制得的暫堵劑不僅擁有優(yōu)良的水溶性，其封堵強(qiáng)度較高且溶解速度更快，既可 用于油井又可用于水井的壓裂酸化施工。交聯(lián)型聚合物暫堵劑分為顆粒型和膠塞型，通過(guò) 交聯(lián)的方法得到高黏度的流體后進(jìn)行烘干、剪切、造粒形成可用于暫堵的顆粒，也可通過(guò)交 聯(lián)的方法形成高黏性流體注入地層后形成暫堵膠塞。但無(wú)論是固體或液體的暫堵劑體系， 由于其自身不能降解溶解于水中，都需要加入破膠劑使其破膠進(jìn)而使體系順利返排出地 層。此外由聚丙烯酰胺為主體的聚合物作為暫堵劑也有一定的應(yīng)用，并且其封堵強(qiáng)度和暫 堵率也可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工的要求，但是其降解后具有較高的粘度，使壓裂液粘度上升而不 利于施工后的返排，會(huì)對(duì)地層造成較大的傷害。
[0005] 現(xiàn)有的各類(lèi)暫堵劑有一定的暫堵性能但是也有其自身的缺陷，由無(wú)機(jī)鹽組成的體 系在溶解過(guò)程中無(wú)機(jī)鹽類(lèi)釋放會(huì)對(duì)地層造成永久堵塞，不利于后期油氣開(kāi)采;交聯(lián)型聚合 物需要在施工后加入破膠劑才能破膠，在需要暫堵時(shí)間較長(zhǎng)的施工作業(yè)中會(huì)增加施工周 期，造成成本上升，同時(shí)交聯(lián)型聚合物溶解性能較差，部分在壓裂液中不能完全破膠同樣會(huì) 滯留在地層，在影響后期開(kāi)采過(guò)程;PAM類(lèi)暫堵劑溶解后會(huì)使壓裂液粘度上升，不利于壓裂 液的返排。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種油氣井壓裂用可溶性暫堵材料，主要目的是提 供溶解性好的暫堵材料。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明主要提供如下技術(shù)方案：
[0008] 一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種油氣井壓裂用可溶性暫堵材料，其為由如下質(zhì) 量百分比的原料制備的聚合物： C4-C6 的二元羧酸 Z5-30%; 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS ) 7-10%；: C4-C7 的多元醇 2.0-25%;
[0009] 帶有單苯環(huán)結(jié)構(gòu)的一元醇 5-8%; 引發(fā)劑 D.08-0. 15%;. 氧氧化鈉 L5-2%; 蒸餾水 30%。
[0010] 作為優(yōu)選，所述C4-C6的二元羧酸選用衣康酸或富馬酸。
[0011] 作為優(yōu)選，所述C4-C7的多元醇選用三羥甲基丙烷或季戊四醇。
[0012] 作為優(yōu)選，所述帶有單苯環(huán)結(jié)構(gòu)的一元醇選用苯氧乙醇。
[0013] 作為優(yōu)選，所述聚酯的分子量為15000-18500。
[0014] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種暫堵劑，所述暫堵劑的原料為上述實(shí)施例的 暫堵材料。
[0015] 作為優(yōu)選，所述暫堵劑為暫堵顆粒，所述暫堵顆粒的粒徑為5-8mm。
[0016] 作為優(yōu)選，所述暫堵劑為暫堵纖維，所述暫堵纖維的長(zhǎng)度為5-10mm。
[0017] 作為優(yōu)選，所述暫堵纖維通過(guò)熔體紡絲法成型。
[0018] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種壓裂液，所述壓裂液中包括暫堵劑，所述暫堵 劑為上述實(shí)施例所述的暫堵劑，所述暫堵劑占?jí)毫岩旱馁|(zhì)量百分比為1-4%。
[0019] 作為優(yōu)選，所述壓裂液由如下質(zhì)量百分比的組分組成： 羥丙基胍膠 0. 4 - (λ 5%; 殺菌劑 0. 05-0. 1%； 助排劑 0. 3-0, 5%; 粘土穩(wěn)定劑 0. 3-0. 5%；
[0020] 溫度穩(wěn)定劑 0. 1-0, 3%; 交聯(lián)劑 0. 1-0. 6%; 破膠劑 300-500PPm; 暫堵纖維 1-2%; 暫堵顆粒 1-2%;
[0021] 余量為水。
[0022] 作為優(yōu)選，所述殺菌劑為四羥甲基硫酸磷;所述助排劑為烷基酚聚氧乙烯醚;所述 粘土穩(wěn)定劑為聚二甲基二烯丙基氯化銨;所述溫度穩(wěn)定劑為氫氧化鈉;所述交聯(lián)劑為有機(jī) 硼交聯(lián)劑;所述有破膠劑為過(guò)硫酸銨。
[0023] 另一方法，本發(fā)明實(shí)施例提供一種上述實(shí)施例暫堵材料的制備方法，包括如下步 驟：
[0024] 在氮?dú)鈿夥障?，將C4-C6的二元羧酸（用蒸餾水溶解)和C4-C7的多元醇加入反應(yīng)容 器中并攪拌;然后加入部分引發(fā)劑并逐漸升溫至l〇〇_ll〇°C，保溫25-30min后加入用氫氧化 鈉中和的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液;然后將升至140-160°C并保溫0.5h;然后將帶 有單苯環(huán)結(jié)構(gòu)的一元醇加入體系中反應(yīng)，并加入剩余的引發(fā)劑并升溫至160-180°C，反應(yīng)2h 后降溫;反應(yīng)完成后將得到的產(chǎn)物進(jìn)行提純干燥得到可溶性暫堵材料;其中加入的剩余的 引發(fā)劑占總原料的質(zhì)量百分比為〇. 02-0.03%。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0026] 本發(fā)明實(shí)施例的暫堵材料在不同溫度壓裂液環(huán)境中完全溶解無(wú)殘留固體，降解率 100 %。壓裂液中加入質(zhì)量百分比為1 %的本發(fā)明實(shí)施例的暫堵材料制成的暫堵劑時(shí)，巖心 暫堵率可達(dá)到96.9%，暫堵劑降解后巖心滲透率恢復(fù)率可達(dá)到97.7%。說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例 的暫堵材料不僅具有良好的暫堵轉(zhuǎn)向效果，而且降解后對(duì)地層傷害很小?？稍诘蜐B透油氣 井以及老井增產(chǎn)恢復(fù)過(guò)程中推廣使用，將可以有效的提高產(chǎn)量，并對(duì)地層傷害降至最小。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。在 下述說(shuō)明中，不同的"一實(shí)施例"或"實(shí)施例"指的不一定是同一實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí)施 例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
[0028] 實(shí)施例一：
[0029]將反應(yīng)體系通氮?dú)庵脫Q空氣，然后按照質(zhì)量比將富馬酸(反丁烯二酸)和季戊四醇 單體加入四口圓底燒瓶中并開(kāi)動(dòng)攪拌，其中富馬酸98.5g加入100g蒸餾水中充分溶解，加入 季戊四醇ll〇g;然后加入〇.32g引發(fā)劑并將體系逐漸升溫至100°C，保溫25min后向體系中加 入用氫氧化鈉中和的AMPS溶液(用蒸餾水溶解，AMPS25g加入25g蒸餾水中，然后加入4g氫氧 化鈉）。然后將體系溫度升至140°C并保溫0.5h。然后向反應(yīng)體系中加入15g苯氧乙醇反應(yīng)， 并補(bǔ)加0.08g引發(fā)劑并升溫至165°C，反應(yīng)2h后降溫。反應(yīng)完成后將得到的產(chǎn)物進(jìn)行提純干 燥得到產(chǎn)物。利用高速粉碎機(jī)將原料粉碎成粉末狀備用。最終合成的產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)式如下：
[0031 ] 產(chǎn)物分子量為15000-16500。
[0032] 實(shí)施例二：
[0033] 將反應(yīng)體系通氮?dú)庵脫Q空氣，然后按照質(zhì)量比將衣康酸和三羥甲基丙烷單體加入 四口圓底燒瓶中并開(kāi)動(dòng)攪拌，其中衣康酸l〇5g加入100g蒸餾水中充分溶解，加入三羥甲基 丙烷97g;然后加入0.30g引發(fā)劑并將體系逐漸升溫至105°C，保溫30min后向體系中加入用 氫氧化鈉中和的AMPS溶液（用蒸餾水溶解，AMPS21g加入30g蒸餾水中，然后加入4g氫氧化 鈉）。然后將體系溫度升至150°C并保溫0.5h。然后向反應(yīng)體系中加入14.5g苯氧乙醇反應(yīng)， 并補(bǔ)加0.12g引發(fā)劑并升溫至180°C，反應(yīng)2h后降溫。反應(yīng)完成后將得到的產(chǎn)物進(jìn)行提純干 燥得到產(chǎn)物。利用高速粉碎機(jī)將原料粉碎成粉末狀備用。最終合成的產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)式如下：
[0035] 分子量為 16500-18500。
[0036] 為保證得到的暫堵材料具有較好的親水性，本發(fā)明實(shí)施例采用合成主鏈為線(xiàn)性結(jié) 構(gòu)，并且采用衣康酸和含有三個(gè)羥基的三羥甲基丙烷作為可溶性