一种压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂制造技术

技术编号:15856978 阅读:245 留言:0更新日期:2017-07-22 15:50
本发明专利技术公开了一种压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂,包括18~30重量份的氯化钠、0.05~1.5重量份的分散剂、0.2~0.6重量份的增粘剂、10~25g固体氯化钙和80~120重量份的溶剂水,并通过向溶解有分散剂、氯化钠和增粘剂的混合溶液加入氯化钙固体并高速搅拌制成;该暂堵剂以在0.25μm~22.81μm的粒径范围内呈正态分布的纳米级NaCl晶体为主体束缚在天然高分子在水溶液中形成空间网络结构内形成一个有机的整体,使该暂堵剂具备分散性好,封堵效果好、适合造小缝、微缝等特点。

High strength soluble nanometer particle temporary plugging agent for fracturing

The invention discloses a fracturing with high strength soluble nanometer particle plugging agent, which comprises 18 to 30 parts by weight of sodium chloride, 0.05 to 1.5 parts by weight of a dispersing agent, 0.2 to 0.6 parts by weight of a tackifier, 10 ~ 25g of solid calcium chloride and 80 to 120 parts by weight of solvent water, and through to the solution of the mixed solution with dispersant, sodium chloride and tackifier added solid calcium chloride and high-speed stirring made; the temporary plugging agent in 0.25 m ~ 22.81 m diameter range of normal distribution of the nano NaCl crystal as the main body in the bound of natural polymer in aqueous solution to form an organic the whole space network structure, so that the temporary plugging agent has good dispersion, good plugging effect, suitable for making the small joints, characteristics of micro crack.

【技术实现步骤摘要】
一种压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂
本专利技术涉及油田化学
,特别涉及一种压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂。
技术介绍
压裂目前仍然是国内外油田广泛使用的一项增产措施,由于储层的非均质性差异,对储层改造不充分,特别是在油层开发中后期,裂缝容易沿着重复压裂老缝延伸,致使措施效果不甚理想,为避免此现象,通常采用暂堵转向技术,根据流动阻力最小原理,压裂液及其携砂液将优先进入流动阻力较小的高渗透层或新造的裂缝,此后,随着暂堵剂的进入,暂堵剂在高渗透层、大孔道及裂缝中形成屏蔽桥堵,加大其在高渗透层流动阻力,暂堵老缝或已加砂缝,使压裂液分流进入低渗透层、高应力区,从而造出新缝或使压裂砂在裂缝中均匀分布,使低渗透油层得到有效改造。最终使地层的改造趋于均匀统一。已公开专利申请CN101906292A提供了一种用丙烯酰胺为单体、N,N-亚甲基丙烯酰胺为交联剂,酚类化合物为阻聚剂,黄原胶、羟乙基纤维素、瓜胶和聚丙烯酰胺等为稠化剂,过硫酸铵盐为引发剂和破胶剂(最优浓度为5~40%)制备的高强度暂堵剂。该体系可以在中低温地层条件下形成高强度的冻胶,可在规定的时间内成胶与彻底破胶,破胶后对地层无伤害;但是,由于该暂堵剂中存在有过硫酸盐含量高,导致其成本偏高;此外还存在易与地层水中的Ca2+、Sr2+等结垢的问题,对地层和井下设备均造成伤害;返排液中含大量有机高分子化合物,处理成本高;另外该暂堵剂的适宜地层温度在45~65℃之间,造成适用温度范围小的缺陷。已公开专利申请CN105385430A提供了一种高强度水解纤维压裂暂堵剂,其由携带液,暂堵剂颗粒和水解纤维等原料组成。水解纤维压裂暂堵剂具有环保、封堵效果好、压裂、酸化后容易自动解堵、对储层的伤害小的优点;但是暂堵剂颗粒与水解纤维必须在50℃以上的水或酸中方可溶解,且不能完全溶解,导致返排液中含大量有机高分子化合物,处理成本高。已公开专利申请CN105482792A提供了一种油田用小粒径水溶性暂堵剂,包括无机盐、分散剂、粒径控制剂等,能够有效解决储层的层内非均质性问题,粒径范围在8~25μm之间;但暂堵剂存在的有机钠盐,包括水杨酸钠、对苯磺酸钠等导致返排液处理成本高;由于该暂堵剂粒径较大,不能实现深度压裂等问题。已公开美国专利申请5335726采用丙烯酰胺等水溶性单体加引发剂的溶液直接注入地层,在60℃地层温度下聚合成强胶,具有很强的封堵性能和耐压能力。已公开美国专利申请6187839采用高矿化度的盐溶液、偶氮类水溶性引发剂和单体溶液形成高强度的封堵。但是,上述专利申请中的封堵体系只是能在地层内形成高强度的封堵,在地层条件下形成的强冻胶体系不能破胶,产生永久性的堵塞,因此不能用于暂堵作业。综上所述,目前现有的压裂用暂堵剂普遍存在分散性差,耐温性能较差,暂堵剂与携带液没有良好的配伍性,大分子聚合物对储层伤害大,难以实现深度压裂;此外在施工结束后不能完全溶解,制备方法工艺复杂,成本高,合成效率低等缺陷也使其应用受到一定限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决现有压裂暂堵剂由于存在的强度不够、容易使支撑剂反吐等不足导致无法有效封堵较小孔隙裂缝等问题的压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂。为此,本专利技术技术方案如下:一种压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂,包括18~30重量份的氯化钠、0.05~1.5重量份的分散剂、0.2~0.6重量份的增粘剂、10~25g固体氯化钙和80~120重量份的溶剂水。优选,所述分散剂优选为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、木质素磺酸钠、甜菜碱、乙氧基化烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钠、Tween80或PVP-K60。上述分散剂均能够起到良好的分散作用,但在其它条件一致的情况下不同分散剂加入后形成的晶体颗粒的平均粒径各不相同;其中,采用十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠(SDS)或PVP-K60作为分散剂制备出的无机盐晶体的平均粒径<5μm;采用甜菜碱或十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂制备出的无机盐晶体的平均粒径约10μm;而采用木质素磺酸钠或Tween80作为分散剂制备出的无机盐晶体的平均粒径>15μm。优选,所述增粘剂为黄原胶。黄原胶作为增粘剂一方面起增粘作用,防止暂堵剂中的无机盐晶体下沉导致体系不稳定;另一方面也利用黄原胶在水溶液中形成的空间网络状结构,网住无机盐晶体以增强暂堵性能。其中,氯化钙和黄原胶均选用市售工业级产品;氯化钠可以选用市售工业级产品或经日照等方式浓缩的主要成分为氯化钠的地层水,对油田地层水进行二次利用,降低成本。优选,该压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂采用以下方法制备得到:室温下,量取溶剂水并向其中加入分散剂,搅拌5~40分钟使分散剂完全溶解在水中,得到混合液I;然后向混合液I中继续加入氯化钠固体和增粘剂,搅拌20~40分钟至二者完全溶解在水中,得到混合溶液II;最后向混合溶液II中加入固体氯化钙并在200~1000rpm的转速下高速搅拌0.1~1.0h,最终得到析出有无机盐的悬浮液。该暂堵剂即经过上述制备步骤最终得到的悬浮液中的固体颗粒为无机盐晶体,可以为由于溶液过饱和反析出的氯化钠晶体,也可以为由于溶液过饱和反析出的氯化钠晶体和氯化钙晶体混合物。其中,无机盐晶体采用过饱和盐水析出原理制得,其粒径分布为0.25μm~22.81μm,且呈正态分布;通过复配有分散剂和增粘剂制备出具备分散性好,封堵效果好、适合造小缝、微缝等特性的暂堵剂。其采用过饱和盐水析出制备暂堵剂的原理如下:在室温条件下,不加入其他溶质的时,100g水中溶解约36gNaCl;同样,在不加入其他溶质时,100g水中溶解CaCl2约74.5g;但是,在100g水中同时加入相同量的NaCl和CaCl2时便有固体颗粒析出。根据非均相晶核生长特性可知:如果有杂粒子存在于体系中,这些粒子能对晶核作用起催化作用,降低晶核过程所需要的活化能(从而降低过饱和度)。因此,在促进晶核作用过程中,固体底质的作用主要是通过界面的相互作用所引起的排序过程的结果。这种排序过程当不均匀底质的晶格与沉淀固体的晶格匹配很好时最为显著。Stumm和Morgen指出,固体表面的催化效应是由于两固体的界面能低于晶体和溶液之间的界面能所致。在晶核与底质相同这种罕见的例子中,晶体和底质之间的界面能等于零(以上均摘自《固水界面化学与吸附技术》,马伟,冶金工业出版社,2011年出版,下同)。当然,亦可以从另外一个角度来解释结晶的机理:结晶和溶解是相反的过程,但在一定条件下,这两个过程是同时进行的。属于可逆过程,在一定条件下,既可以正向也可以逆向进行的过程。当溶解速率>结晶速率时,溶质不断溶解,溶液是不饱和溶液。当溶解速率<结晶速率时,溶质不断结晶析出,溶液是过饱和溶液;溶解速率=结晶速率,溶液质量保持不变,不再减少或增加,溶液是饱和溶液。也就是说,在饱和溶液中,溶解和结晶的速率是相同,对于一种给定的盐MX(1-1型,即一价阳离子和一价阴离子构成的盐),其溶解平衡可以表示为:当达到平衡时,则KMX=[M+][X-]式中[M+][X-]分别为阴、阳离子在饱和时的活度,KMX—平衡常数,通常对于难溶盐称为溶度积。而对于NaCl等溶解度较大的亦可通过其溶解度或饱和溶液中离子的活度来计本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂,其特征在于,包括18~30重量份的氯化钠、0.05~1.5重量份的分散剂、0.2~0.6重量份的增粘剂、10~25g固体氯化钙和80~120重量份的溶剂水。

【技术特征摘要】
1.一种压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂,其特征在于,包括18~30重量份的氯化钠、0.05~1.5重量份的分散剂、0.2~0.6重量份的增粘剂、10~25g固体氯化钙和80~120重量份的溶剂水。2.根据权利要求1所述的压裂用高强度可溶性纳米级微粒暂堵剂,其特征在于,所述分散剂优选为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、木质素磺酸钠、甜菜碱、乙氧基化烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钠、Tween80或PVP-K60。3.根据权利要求1所述的压裂用高强度可溶性纳米级...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈清白田增徐克彬王中泽仪忠建柯强王航赵琦周志强杨志英王长恩白文剑候朝晖陈天昊曾子轩徐昊洋杜鑫芳刘飞
申请(专利权)人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司
类型:发明
国别省市:天津,12

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