油气田作业用的可降解树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了油气田作业用的可降解树脂材料及其制备方法。该油气田作业用的可降解树脂材料的制备方法为使聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚-3-羟基丁酸酯中的两种或三种聚合物和扩链剂进行熔融混炼反应，制备得到树脂合金，即为所述的油气田作业用的可降解树脂材料。该油气田作业用的可降解树脂材料由上述方法制备得到，可以制备成片状、粉末、颗粒、球等形状，或者由聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚-3-羟基丁酸酯中的一种制备成片状、粉末、颗粒、球等形状，在油气田各种施工(钻井、完井、修井和酸化压裂)作业中，用于暂堵降滤保护储层，暂时封堵炮眼、已施工的层段等，具有可完全降解、对地层零伤害的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于石油天然气开采

技术介绍
在油气田各种施工作业中，如钻井、完井、修井或增产作业过程中，广泛使用降滤 失材料来降低工作液对储层的侵入，减少其对储层的伤害。使用的降滤失剂对储层裂缝、孔 隙进行堵塞，从而降低工作液侵入，封堵储层的孔隙喉道、裂缝，待作业完成后，这些封堵材 料也同样堵住了油气从储层流入井筒，对储层带来伤害。 为了降低降滤失剂对储层带来伤害，通常使用暂堵性材料，在施工作业完成后暂 堵性的降滤失剂会自行溶解、降解而消失，这是油田工程科技人员一直追求的目标。 经常使用的暂堵剂主要有水溶性、酸溶性和油溶性三类。水溶性有聚合物类，如聚 丙烯酰胺、聚乙烯醇等，水溶性无机盐类主用于饱和盐水体系中，如氯化钾、氯化钠等盐粒。 酸溶性主要是碳酸钙颗粒，待施工作业完成后，使用盐酸来解除。油溶性的暂堵剂主要是一 些树脂材料，如C6-C10的树脂，沥青等。 但这些暂堵性材料均存在一些缺点和不足，水溶性暂堵材料，其携带液需要是有 机烃类，且在作业完成后，需要地层中有足够量的水，在后续排液过程中，地层的产出水将 其溶解，解除其暂堵，疏通油气通道，如果地层没有足够的水，或地层压力不足，没有足够的 水产出，就需要后续在向地层中挤注水，来溶解这些水溶性暂堵材料，经常无法完全将其溶 解解除，给地层带来一定的损害；酸溶性暂堵材料，在完成暂堵作业功能后，需要注入酸液 对其暂堵材料进行酸溶，解除其堵塞，对于酸敏性储层不适合，就是非酸敏性储层，也要增 加一次作业，增加作业费用，由于无法保证酸液对所有的暂堵材料充分浸泡，导致无法完全 将其溶解，解除其油气通道的堵塞；对于油溶性暂堵材料，首先不适用气井，其二，就是油 井，由于地层原油只是对暂堵的前缘接触，当溶解达到饱和时，主要靠扩散对流，来实现缓 慢溶解，这导致接触时间长，且不充分，对地层存在一定的损害。 基于现有的暂堵材料存在以上的不足，需要专利技术能在地层中仅靠地层温度就可以 降解的材料。由于油气藏埋深不同，因此，油气井的井底温度也不同，如大庆油田主力储层 埋深只有1000-1600米，井底温度只有50-60°C，如塔里木油田塔中、塔北、库车山前等油气 藏，埋深5000-8000米，井底温度为130-180°C，这就要求可降解材料在不同温度条件下可 以降解。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供油气田作业用的可降解树脂材料及 其制备方法。该可降解树脂材料是在地层温度下就可以降解的新型材料，在油气田各种施 工作业中能够起到暂堵等作用，对地层零伤害。 为达到上述目的，本专利技术提供了油气田作业用的可降解树脂材料的制备方法，其 包括以下步骤：使聚合物和扩链剂进行熔融混炼反应（优选是在氮气保护下进行的），制备 得到树脂合金，即为所述的油气田作业用的可降解树脂材料，其中所述聚合物包括聚羟基 乙酸（PGA)、聚丁二酸丁二醇酯（PBS)和聚-3-羟基丁酸酯（PHA)中的两种或三种。 在上述的制备方法中，优选地，以所述聚合物的总质量为基准，所述聚合物由 5-95 %的聚羟基乙酸和5-95 %的聚丁二酸丁二醇酯组成（二者之和为100% );或者由 5-95%聚羟基乙酸和5-95%的聚-3-羟基丁酸酯组成（二者之和为100%);或者由5-95% 的聚丁二酸丁二醇酯和5-95%的聚-3-羟基丁酸酯组成（二者之和为100% );或者由 5-80%的聚丁二酸丁二醇酯、5-50%的聚羟基乙酸和5-80%的聚-3-羟基丁酸酯组成（三 者之和为100% )。 在本专利技术中，通过使聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯与聚-3-羟基丁酸酯中的两 种或三种与扩链剂进行熔融混炼而形成的树脂合金具有新的结构，其力学性能、化学性能 均发生改变。通过调整各聚合物的比例，能够形成一定比例多段镶嵌的结构，以得到不同强 度、不同温度降解的材料，满足不同深度油气田的不同施工目的的暂堵材料的要求。 在上述的制备方法中，优选地，所述聚羟基乙酸的重均分子量（Mw)为1万-12万 (更优选采用聚羟基乙酸切片）；所述聚丁二酸丁二醇酯的重均分子量为1万-25万（更优 选采用聚丁二酸丁二醇酯切片）；所述聚-3-羟基丁酸酯的重均分子量为1万_8万（更优 选采用聚-3-羟基丁酸酯切片）。 在本专利技术中，所采用的聚羟基乙酸的重均分子量为1万-12万，其为结构式中具 有-(O-CH2-CO)-所示的乙醇酸重复单元的均聚物，其玻璃化温度（Tg)为36°C左右，在储层 温度条件下其结构中的酯基可完全降解，降解速度快，降解中间产物是羟基乙酸，最终产物 是二氧化碳和水。所采用的聚丁二酸丁二醇酯的重均分子量为1万-25万，其为结构式中 具有-(CO(CH2) 2C00 (CH2) 40)-重复单元的均聚物，其熔点为114°C，玻璃化温度为_32°C，分 子结构中均含有羟基和羧基，其分子结构中的酯基在储层温度下可完全降解，最终产物是 二氧化碳和水，尤其在低于50°C的储层中降解速率较高。所采用的聚-3-羟基丁酸酯的重 均分子量为1万-8万，其玻璃化温度为50°C，熔点为140-220°C，在储层温度条件下其结构 中的酯基可完全降解，降解中间产物是羟基乙酸，最终产物是二氧化碳和水。可见，聚羟基 乙酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚-3-羟基丁酸酯这三种聚合物均可以在储层条件下（地层温 度和地层水）降解，降解的最终产物均为水和二氧化碳，对环境友好，不污染储层岩石和地 层水。 根据本专利技术的【具体实施方式】，优选地，上述的制备方法还包括以下步骤：对所述聚 合物进行真空搅拌干燥前处理，使聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚-3-羟基丁酸酯的 含水量均低于〇.Iwt% (重量百分含量），更优选地，低于0.Olwt% ;尤为优选地，对所述聚 羟基乙酸的真空搅拌干燥为：在90-105°C、真空度10-100千帕下，搅拌干燥2-8小时；对所 述聚丁二酸丁二醇酯的真空搅拌干燥为：在60-75°C、真空度10-100千帕下，搅拌干燥3-14 小时；对所述聚-3-羟基丁酸酯的真空搅拌干燥为：在90-105°C、真空度10-100千帕下，搅 拌干燥2-8小时。经过所述前处理后，使三种聚合物的含水量低于0. 1 %，最好低于0. 01 %， 这样有利于后续的熔融混炼反应的进行。 根据本专利技术的【具体实施方式】，优选地，上述的制备方法还包括以下步骤：在进行所 述熔融混炼反应时，加入无机纳米材料，制备得到树脂纳米合金，即为所述的油气田作业用 的可降解树脂材料；其中所述无机纳米材料包括纳米二氧化娃和/或纳米二氧化钛，其颗 粒直径为5-20nm，所述无机纳米材料的添加量为所述聚合物总质量的0. 01-3%。 在上述的制备方法中，优选地，所述扩链剂为含活性基团环氧基的扩链剂，更 优选为巴斯夫股份公司（BASFSE)生产的ADR-4300(每个分子中含5个活性环氧基）、 ADR-4370 (每个分子中含9个活性环氧基）、ADR-4368 (每个分子中含9个活性环氧基）和 ADR-4380 (每个分子中含3个活性环氧基）的一种或几种的组合。 在上述的制备方法中，优选地，所述扩链剂的添加量为所述聚合物总质量的 0. 05% -5. 0%，更优选地，所述扩链剂的添加量为所述聚合物总质本文档来自技高网...

【技术保护点】
油气田作业用的可降解树脂材料的制备方法，其包括以下步骤：使聚合物和扩链剂进行熔融混炼反应，制备得到树脂合金，即为所述的油气田作业用的可降解树脂材料，其中所述聚合物包括聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚‑3‑羟基丁酸酯中的两种或三种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周福建，王旻，周志澎，周翠红，左洁，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，北京科麦仕油田化学剂技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11