一种智能包封氧化剂及应用方法技术

本发明专利技术公开了一种智能包封氧化剂，该氧化剂由芯材和包裹芯材的壳层材料组成，所述芯材是液态氧化剂或固体氧化剂；所述液体氧化剂为液溴、过氧化氢、三氟乙酸、过硫酸盐溶液、高锰酸钾溶液、次氯酸盐溶液中的一种或至少两种复合，所述固体氧化剂为过硫酸盐、高锰酸钾、次氯酸盐中的一种或至少两种复合；所述壳层材料是尺寸10

【技术实现步骤摘要】
一种智能包封氧化剂及应用方法


[0001]本专利技术涉及油气增产改造
，特别涉及一种用于压裂领域的提高压裂效果的包封氧化剂体系及应用方法。

技术介绍

[0002]页岩气作为一种资源潜力巨大、绿色环保的非常规天然气，正逐步引领世界天然气能源供给格局。我国页岩气资源丰富，可采资源量为10.0～32.0
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m3，但由于页岩气储层的渗透率较低，传统的工艺开采方法并不能有效的开发此类储层。因此大型体积水力压裂技术常被用于开采此类储层，体积水力压裂能形成的复杂裂缝网络并加入支撑剂形成人工压裂通道，提升气藏整体传输能力，却仍存在的一些技术难题与挑战。页岩气的产气效率主要受气藏中气体分子传输到人工压裂通道的快慢限制，因此如何提高气体在低渗透的页岩中的渗透率具有非常现实的意义。
[0003]页岩普遍含有机质和黄铁矿，这二者容易被氧化。其中有机质分为密集连续有机质、稀疏连续有机质和分散有机质3种类型，3种中连续性的有机质较多(不太确定)。黄铁矿分为顺层的细条带状(较少，约零点几厘米，极少数达到1～2cm)、薄纹层状(较少)以及结核状黄铁矿(较多，直径一般1.0～20.0μm)。黄铁矿被氧化后，在储层中形成微米级孔洞。有机质被氧化后可将微米级孔洞连通，形成连续性通道。此外，页岩的有机质含量通常为0.5-2％，黄铁矿含量通常为1％～5％。有机质和黄铁矿的含量与砂岩储层中粘土矿物含量接近，因此页岩气层氧化改造过程中将页岩中的有机质和黄铁矿作为改造对象时，与常规储层酸化改造相似，在显著提高岩石渗透率的同时，不会破坏岩石结构的完整性。因此，合适的氧化剂的加入，可在不破快原储层岩石完整性的情况下，形成新的、连续性的、高渗通道。
[0004]专利CN 110029977 A已有学者提出将氧化剂注入储层，通过滞留储层的氧化剂能持续改善页岩气传输通道，有利于实现页岩气井低成本高效开发目标。但该专利报道的氧化剂在使用过程中极容易造成存储设备、施工设备、井下管道、井下工具的氧化腐蚀，增加施工风险，而且注入地层的氧化剂在未达到目标地层之前就提前发生氧化反应，不能达到预期效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有氧化剂注入储层过程中存在的氧化剂提前发生氧化反应，容易氧化腐蚀施工设备和管道等施工风险问题，提供一种新型的智能包覆氧化剂，将氧化剂包封起来，待氧化剂到达目标储层位置后再释放，实现氧化剂精准氧化目标储层、不伤害施工设备及管线的目的。
[0006]本专利技术提供的智能包覆氧化剂，该氧化剂由芯材和包裹芯材的壳层材料组成，所述芯材是液态氧化剂或固体氧化剂溶液；所述液体氧化剂为液溴、过氧化氢、三氟乙酸的中一种或至少两种复合，所述固体氧化剂为过硫酸盐、高锰酸钾、次氯酸盐中的一种或至少两种复合；所述壳层材料是尺寸10-500nm的疏水性的纳米颗粒，纳米颗粒为气相二氧化硅、聚
苯乙烯、聚(甲基丙烯酸苄酯)、苯乙烯-甲基丙烯酸苄酯-N-烯丙基三氟乙酰胺共聚物中的一种或至少两种的复合。
[0007]当所述芯材采用液态氧化剂时，液态氧化剂与纳米级疏水颗粒的质量比为(90-98)：(10-2)。制备方法是：在5000-30000rpm的转速下搅拌液体氧化剂，加入壳层材料，继续搅拌混合10-120s，使得液体氧化剂和壳层材料混合，然后得到粉末状的包封氧化剂。
[0008]当所述芯材采用固体氧化剂溶液时，首先将固体氧化剂配制成质量浓度5-50％的氧化剂溶液，在5000-30000rpm的转速下搅拌氧化剂溶液，加入壳层材料，继续搅拌混合10-120s，使得氧化剂溶液和壳层材料混合，得到粉末状的包封氧化剂。所述氧化剂溶液与壳层材料的质量比为(90-98)：(10-2)。
[0009]优选的是，所述壳层材料是疏水性气相二氧化硅与苯乙烯-甲基丙烯酸苄酯-N-烯丙基三氟乙酰胺共聚物的复合物。所述苯乙烯-甲基丙烯酸苄酯-N-烯丙基三氟乙酰胺共聚物分子量为2000-100000，其结构式如下：
[0010][0011]式中，x、y、z的取值范围为20-60％、20-60％、5-10％，且满足x+y+z＝100％。
[0012]所述苯乙烯-甲基丙烯酸苄酯-N-烯丙基三氟乙酰胺共聚物粉末的制备方法如下：
[0013](1)将苯乙烯、甲基丙烯酸苄酯、N-烯丙基三氟乙酰胺和有机溶剂加入到反应容器中；向液面下通入N2除氧20min；
[0014](2)向容器中加入引发剂，搅拌得到混合溶液，60-100℃下反应4-12h，趁热减压蒸馏除去有机溶剂，冷却、粉碎、球磨、过筛，选取10-500nm的粉末。所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰中的一种，引发剂用量为苯乙烯、甲基丙烯酸苄酯和N-烯丙基三氟乙酰胺总质量的1％-5％。
[0015]本专利技术制备的包封氧化剂的堆积密度约为0.6-0.7g/mL。包封氧化剂用于溶蚀页岩中的有机质、黄铁矿，提升页岩气传输能力。智能包封氧化剂的应用方法是：采用气体或液体作为携带流体将包封氧化剂携带进入地层目标储层位置后释放。例如可以采用空气、氮气、甲烷、二氧化碳等气体携带包封氧化剂进入地层。或者可以采用清水、阴离子聚丙烯酰胺溶液、阳离子聚丙烯酰胺溶液、滑溜水溶液、减阻剂溶液、瓜胶溶液等作为携带液携带包封氧化剂进入地层。
[0016]在目标储层位置，包封氧化剂的释放方式有两种：一种方式是当地层压裂裂缝闭合时，包封氧化剂颗粒被压破，氧化剂芯材释放出来参与地层的反应；另一种方式是加入释放剂，当释放剂与包封氧化剂颗粒接触时，氧化剂芯材自动释放出来参与地层反应。所述释
放剂为醇类、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂的一种。醇类可以为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、叔丁醇等。
[0017]本专利技术的包封氧化剂中氧化剂芯材与壳层材料共同作用，当遇到释放剂后，内部芯材为氧化剂或氧化剂溶液会释放出来并渗入页岩，与页岩中的有机质和黄铁矿反应，提高页岩基质的渗透性，激发吸附气体解吸，达到提高页岩气采收率的目的。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0019](1)本专利技术的包封氧化剂具有质量轻的特点，其堆积密度约为0.6-0.7g/mL，可通过空气、氮气、甲烷、二氧化碳等气体携带进入地层。
[0020](2)本专利技术的包封氧化剂还可以与压裂液、支撑剂配合使用。该包封氧化剂体系能够实现氧化剂在裂缝中有效铺装，实现氧化剂的作用距离延长，并于支撑剂配合，提高页岩压裂效率。实现沟通支撑剂不能进入或者支撑的微小孔隙及裂缝上端。实现包封氧化剂与体积压裂技术相互配合，实现主裂缝与微小孔隙之间的沟通。
[0021](3)易于储存、运输：包封氧化剂不易与存储、转运介质反应，不会导致介质腐蚀，且流动性好，可以方便运输。
[0022](4)施工设备无伤害：包封氧化剂不会和混液罐、注入泵、注入管线等设备和管线反应，不会造成施工设备伤害。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能包封氧化剂，其特征在于，该氧化剂由芯材和包裹芯材的壳层材料组成，所述芯材是液态氧化剂或固体氧化剂溶液；所述液体氧化剂为液溴、过氧化氢、三氟乙酸中的一种或至少两种复合，所述固体氧化剂溶液为过硫酸盐溶液、高锰酸钾溶液、次氯酸盐溶液中的一种或至少两种复合；所述壳层材料是尺寸10-500nm的疏水性的纳米颗粒，纳米颗粒为气相二氧化硅、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸苄酯)、苯乙烯-甲基丙烯酸苄酯-N-烯丙基三氟乙酰胺共聚物中的一种或至少两种的复合。2.如权利要求1所述的智能包封氧化剂，其特征在于，所述芯材是液态氧化剂，液态氧化剂与壳层材料的质量比为(90-98)：(10-2)。3.如权利要求2所述的智能包封氧化剂，其特征在于，制备方法是：在5000-30000rpm的转速下搅拌液体氧化剂，加入壳层材料，继续搅拌混合10-120s使得液体氧化剂和壳层材料混合，得到粉末状的包封氧化剂。4.如权利要求1所述的智能包封氧化剂，其特征在于，所述芯材是固体氧化剂溶液，氧化剂溶液是采用固体氧化剂配制成质量浓度5-50％的氧化剂溶液，在5000-30000rpm的转速下搅拌氧化剂溶液，加入壳层材料，继续搅拌混合10-120s使得氧化剂溶液和壳层材料混合，得到粉末状的包封氧化剂。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骏，周利华，吴明移，何思源，张渝苹，郭玉杰，邹瑞萍，刘平礼，
申请(专利权)人：四川省帕提科斯能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：