油气层保护材料及其制法和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种油气层保护材料及其制法和应用，所述油气层保护材料包括含淀粉微球和水溶性改性淀粉，以所述油气层保护材料的总重量为基准，所述含淀粉微球含量为40wt%～80wt%，所述水溶性改性淀粉为20wt%～60wt%，所述制备方法是将含淀粉微球与水溶性改性淀粉混合均匀，然后得到所述油气层保护材料；还涉及淀粉微球在油气层保护暂堵剂中的应用。所述油气层保护材料具有组分简单，性能高效，环境友好和成本低廉等优点。

Protective material of oil and gas reservoir and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
油气层保护材料及其制法和应用
本专利技术属于油气层保护
，具体涉及一种油气层保护材料及其制备方法和应用。
技术介绍
屏蔽暂堵保护油气层钻井技术（简称屏蔽暂堵技术），主要是用来解决裸眼井段多压力层系地层保护油气层的问题，即利用钻进油气层过程中对油气层发生损害的两个不利因素（压差和钻井液固相颗粒），将其转化为保护油气层的有利因素，达到减少钻井液、水泥浆、压差和侵泡时间对油气层损害的目的。屏蔽暂堵保护油气层钻井技术的基本构思是利用油气层被钻开时，钻井液液柱压力与油气层压力之间形成的压差，在极短时间内，迫使钻井液中人为加入类型和尺寸的固体粒子进入油气层孔喉，在井壁附近快速、浅层、有效的形成一个堵塞带，防止钻井液继续侵入油气层，减少钻井液对油气层的损害。其厚度必须大大小于射孔深度，以便在完井投产时，通过射孔解堵。钻井完成后，若裸眼完井，堵塞带可通过酸化等措施消除，使油气层恢复原来的渗透率，保证油气井具有较好的产量。微球类化合物是目前较常用的一种油气层保护暂堵剂，其中淀粉微球受到了广泛研究。现有技术对单分散或多分散的淀粉微球研究较多，CN201010546156.1和CN201410236878.5介绍了两种单分散淀粉微球的制备方法。CN201510151917.6介绍了一种纳米级多分散淀粉微球的制备方法。CN201510175382.6提供了一种具粒度梯度特性聚合物微球的制备方法。对于均匀分布的多分散淀粉微球几乎没有报道。目前应用的油气层保护材料大多为复配材料。专利CN103045184A介绍了一种超低渗透防塌油层保护剂，主要组成包括木质素纤维、低软化点沥青、纤维素改性淀粉、褐煤树脂及超细碳酸钙等，其中低软化点沥青表面经由喷洒水溶性硅油和表面活性剂进行亲水改性，所得复配材料分散性、配伍性好，可有效降低钻井液滤失量。专利US9890318B1公开了一种适用于随钻高压条件的暂堵剂配方，其中包括改性纳米级二氧化硅颗粒、二聚酸-有机胺共聚物和羧基甲基壳聚糖等，复配材料间存在良好的协同作用，添加了复配材料的钻井液可有效提高钻进过程中井壁的稳定性，高压滤失量显著降低。专利WO2013-039938A1描述了一种由多组分颗粒复配而成的油层保护剂，主要包括经表面活性剂改性的、分散性良好且粒径为1-100μm的车前子粉末，另外包括车前子种子、黄原胶、火山灰、官能化的炭黑和单臂纳米管，以及碳酸盐粉末等。采用所述油层保护剂的水基钻井液呈碱性，同时随有效成分添加量的增大其粘度有所增加。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种油气层保护材料及其制备方法和应用，所述油气层保护材料具有组分简单，性能高效，环境友好和成本低廉等优点。本专利技术第一方面提供一种油气层保护材料，所述油气层保护材料包括含淀粉微球和水溶性改性淀粉，以所述油气层保护材料的总重量为基准，所述含淀粉微球含量为40wt%～80wt%，优选为50～70wt%，进一步优选为55～65wt%，所述水溶性改性淀粉为20wt%～60wt%，优选为30～50wt%，进一步优选为35～45wt%。本专利技术第二方面提供一种油气层保护材料制备方法，所述制备方法是将含淀粉微球与水溶性改性淀粉在20～90℃，优选为40～70℃下混合均匀，然后得到所述油气层保护材料，所述混合可以采用本领域现有的任何可以实现两种以上物料混合均匀方式中的一种，如可以采用机械混合。本专利技术第三方面提供一种油气层保护材料的应用，所述油气层保护材料在钻井液中0.5wt%～5wt%的加量下可以起到良好的效果。加入油气层保护材料后的钻井液具有良好的封堵能力，能有效封堵孔隙或微裂隙，形成致密泥饼，防止滤液大量渗入地层，降低滤失量。本专利技术所述油气层保护材料中，以重量份数计，所述含淀粉微球的原料包括如下组分：100份去离子水、1～20份淀粉、10～50份三乙醇胺、0.105～14.6份环氧氯丙烷、0.1～20份两性离子单体、0.001～0.2份引发剂、0.05～10份两性离子表面活性剂、0.5～200份无机盐溶液，其中无机盐溶质占0.025～50份；进一步优选的，以重量份数计，所述含淀粉微球的原料包括如下组分：100份去离子水、5～15份淀粉、20～40份三乙醇胺、1.04～7.8份环氧氯丙烷、5～15份两性离子单体、0.02～0.105份引发剂、1～6份两性离子表面活性剂、50～150份无机盐溶液，其中无机盐溶质占0.5～30份。上述含淀粉微球中，所述含淀粉微球的粒径可控范围为0.1～500μm，所述含淀粉微球粒径在粒径集中分布区间（其中，所述粒径集中分布区间定义为除去两端粒径边界外，粒径分布所占比例≥90%的连续区间，从粒径分布图来看，所述粒径集中分布区间就是粒径分布呈近似直线分布的区域，不包括两端的具有明显拐点的区域）内呈均匀分布的多分散性，所述粒径集中分布区间内的粒径分布具有如下特征：将粒径集中分布区间均分成n个区间，每个区间的微球占比为：，其中n为大于1的整数，优选n为4～10之间的整数。上述含淀粉微球中，所述的淀粉为绿豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉、玉米淀粉中的一种或几种，优选玉米淀粉和/或马铃薯淀粉。上述含淀粉微球中，所述的两性离子单体可以为DMAPS（甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐）、DAPS（N，N-二甲基烯丙基胺丙磺酸盐）、VPPS（4-乙烯基吡啶丙磺酸盐）、MAPS（N-甲基二烯丙基丙磺酸盐）、MABS（N-甲基二烯丙基丁磺酸盐）中的一种或几种。上述含淀粉微球中，所述的引发剂可以为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的任一种。上述含淀粉微球中，所述的两性离子表面活性剂其结构如下：，其中：m为2～6之间的整数，优选m为3或4；R为碳数1～18优选碳数12～18的饱和碳链。优选地，除端基碳外，所述两性离子表面活性剂碳链上含有单取代的功能基团。所述基团可以为羟基、氨基或羧基。即所述R优选为除端基碳外其中一个或多个碳上具有羟基、氨基或羧基作为取代基的碳数1～18优选碳数12～18的饱和碳链。特别优选地，所述两性离子表面活性剂为二甲基十二烷基磺丙基铵盐、二甲基十六烷基磺乙基铵盐、二甲基十八烷基磺丁基铵盐、二甲基(3～羟基十二烷基)磺丙基铵盐、二甲基(6-氨基十四烷基)磺乙基铵盐中的一种或多种。上述含淀粉微球中，所述的无机盐为可溶性无机盐，所述无机盐为钠盐、钾盐、铵盐、钙盐、镁盐中的一种或多种，当所述无机盐为钠盐时，具体为氯化钠、溴化钠、硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、硅酸钠中的一种或多种；当所述无机盐为钾盐时，具体为氯化钾、溴化钾、硫酸钾、亚硫酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硝酸钾、磷酸钾、磷酸氢钾、硅酸钾的一种或多种；当所述无机盐为铵盐时，具体为氯化铵、溴化铵、硝酸铵的一种或多种；当所述无机盐为钙盐时，具体为氯化钙或溴化钙；当所述无机盐为镁盐时，具体为氯化镁、溴化镁、硫酸镁、硝酸镁的一种或多种。上述含淀粉微球的制备方法包括如下内容：（1）称取一定量的淀粉加入到水中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油气层保护材料，其特征在于：所述油气层保护材料包括含淀粉微球和水溶性改性淀粉，其中，以重量份数计，所述含淀粉微球的原料包括如下组分：100份去离子水、1～20份淀粉、10～50份三乙醇胺、0.105～14.6份环氧氯丙烷、0.1～20份两性离子单体、0.001～0.2份引发剂、0.05～10份两性离子表面活性剂、0.5～200份无机盐溶液，其中无机盐溶质占0.025～50份；进一步优选的，以重量份数计，所述含淀粉微球的原料包括如下组分：100份去离子水、5～15份淀粉、20～40份三乙醇胺、1.04～7.8份环氧氯丙烷、5～15份两性离子单体、0.02～0.105份引发剂、1～6份两性离子表面活性剂、50～150份无机盐溶液，其中无机盐溶质占0.5～30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种油气层保护材料，其特征在于：所述油气层保护材料包括含淀粉微球和水溶性改性淀粉，其中，以重量份数计，所述含淀粉微球的原料包括如下组分：100份去离子水、1～20份淀粉、10～50份三乙醇胺、0.105～14.6份环氧氯丙烷、0.1～20份两性离子单体、0.001～0.2份引发剂、0.05～10份两性离子表面活性剂、0.5～200份无机盐溶液，其中无机盐溶质占0.025～50份；进一步优选的，以重量份数计，所述含淀粉微球的原料包括如下组分：100份去离子水、5～15份淀粉、20～40份三乙醇胺、1.04～7.8份环氧氯丙烷、5～15份两性离子单体、0.02～0.105份引发剂、1～6份两性离子表面活性剂、50～150份无机盐溶液，其中无机盐溶质占0.5～30份。


2.按照权利要求1所述的油气层保护材料，其中，以所述油气层保护材料的总重量为基准，所述含淀粉微球含量为40wt%～80wt%，优选为50～70wt%，进一步优选为55～65wt%，所述水溶性改性淀粉为20wt%～60wt%，优选为30～50wt%，进一步优选为35～45wt%。


3.按照权利要求1或2所述的油气层保护材料，其中，所述含淀粉微球粒径在粒径集中分布区间内呈均匀分布的多分散性，所述粒径集中分布区间内的粒径分布具有如下特征：将粒径集中分布区间均分成n个区间，每个区间的微球占比为：，其中n为大于1的整数，优选n为4～10之间的整数。


4.按照权利要求3所述的油气层保护材料，其中，所述含淀粉微球的粒径可控范围为0.1～500μm。


5.按照权利要求1所述的油气层保护材料，其中，所述的淀粉为绿豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉、玉米淀粉中的一种或几种，优选玉米淀粉和/或马铃薯淀粉。


6.按照权利要求1所述的油气层保护材料，其中，所述的两性离子表面活性剂其结构如下：，其中：m为2～6之间的整数，优选m为3或4；R为碳数1～18优选碳数12～18的饱和碳链。


7.按照权利要求6所述的油气层保护材料，其中，除端基碳外，所述两性离子表面活性剂碳链上含有羟基、氨基或羧基，且同一个碳上为单取代。


8.按照权利要求1或6所述的油气层保护材料，其中，所述两性离子表面活性剂为二甲基十二烷基磺丙基铵盐、二甲基十六烷基磺乙基铵盐、二甲基十八烷基磺丁基铵盐、二甲基(3～羟基十二烷基)磺丙基铵盐、二甲基(6-氨基十四烷基)磺乙基铵盐中的一种或多种。


9.按照权利要求1所述的油气层保护材料，其中，所述的无机盐为可溶性无机盐。


10.按照权利要求1或9所述的油气层保护材料，其中，所述无机盐为钠盐、钾盐、铵盐、钙盐、镁盐中的一种或多种，当所述无机盐为钠盐时，具体为氯化钠、溴化钠、硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、硅酸钠中的一种或多种；当所述无机盐为钾盐时，具体为氯化钾、溴化钾、硫酸钾、亚硫酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硝酸钾、磷酸钾、磷酸氢钾、硅酸钾的一种或多种；当所述无机盐为铵盐时，具体为氯化铵、溴化铵、硝酸铵的一种或多种；当所述无机盐为钙盐时，具体为氯化钙或溴化钙；当所述无机盐为镁盐时，具体为氯化镁、溴化镁、硫酸镁、硝酸镁的一种或多种。


11.按照权利要求1所述的油气层保护材料，其中，步骤（2）中所述的两性离子单体为DMAPS（甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐）、DAPS（N，N-二甲基烯丙基胺丙磺酸盐）、VPPS（4-乙烯基吡啶丙磺酸盐）、MAPS（N-甲基二烯丙基丙磺酸盐）、MABS（N-甲基二烯丙基丁磺酸盐）中的一种或多种。


12.按照权利要求1所述的油气层保护材料，其中，步骤（2）中所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或几种。


13.按照权利要求1所述的油气层保护材料，其中，所述含淀粉微球的制备方法包括如下内容：
（1）称取一定量的淀粉加入到水中，然后加入一定量的三乙醇胺，在20～80℃下充分混合均匀，再加入环氧氯丙烷进行反应；

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯强，赵林，韩洁，王晨，杨超，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11