一种纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂及其制备方法。所述纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂由如下重量百分比的原料制成：乙烯基硅烷改性甲壳素纳米纤维10～25％、不饱和聚酯20～60％、增效剂0.01％～2％、增塑剂10～20％。本发明专利技术的压裂暂堵剂在有效的压裂时间内保证较高的承压强度，进行有效封堵，在中低温油藏的多段压裂作业中，能起到优异的长效暂堵效果，同时对地层几乎无伤害，具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂及其制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及油田石油天然气增产
，具体涉及一种纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国内外非常规油气资源勘探开发技术的不断发展，水平井分级多簇体积压裂技术大幅度提高了致密油气井的单井产量，重复压裂技术也让老油田焕发生机。因此，在压裂工艺中进行致密油气藏的体积压裂改造，通过压裂液的转向获得有效的多簇裂缝。用承压强、成本低廉的暂堵转向材料是一种成本上经济、操作上便捷的提升整体改造效果、实现全井高效动用的有效手段。
[0003]目前暂堵转向压裂工艺技术使用的转向剂从外观体积变化来划分可以分为膨胀型和不膨胀型，膨胀型的暂堵剂形成的滤饼更紧实，封堵能力更强。不膨胀型瞬间承压强度很高，但是滤饼形成较差，容易被压裂液冲走。所以需要对压裂工艺的调整和多种暂堵剂的配合使用才能取得作业效果。转向剂从成分来划分主要分为无机复配类和有机复配类，无机复配类具有刚性强、成本低廉的特点，但是溶解速度过快容易造成暂堵转向施工失败。有机复配类滤饼形成较好，但也存在承压强度不高、降解不充分的不足。
[0004]甲壳素作为自然界中最丰富的多糖纳米材料之一。由于其产量丰富、成本低廉并且可生物降解等优点，其分子结构是2
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乙酰氧基
‑2‑
脱氧
‑
D
‑
吡喃葡萄聚糖和2
‑
氨基
‑2‑
脱氧
‑
D
‑
吡喃葡萄聚糖以及β
‑
1，4糖苷键链接而成的二元线性聚合物。甲壳素纳米纤维(ChitinNFs，缩写为CHNF)是指甲壳素经过一定的化学或物理处理后得到的一种直径在0.1～100nm范围内的线状甲壳素材料。CHNF除了具有原料来源丰富、生物相容性好、超精细尺度、高表面积等优点外，还具有高长径比、易相互交织成网状结构等特点，是一种极具发展潜力的纳米增强材料。但是由于CHNF的极性强，使得与传统的可降解高分子材料的相容性较差，如果直接将CHNF纤维加入到聚合物中，很难获得较好的界面粘结，制备出的成品力学性能也会较差。因此，为了获得性能良好的CHNF纤维/聚合物复合材料，有必要对两者间的界面进行处理，使两相之间的粘结性变强。
[0005]CN201310311159.0A公开了一种水溶性压裂转向暂堵剂及其制备方法，该暂堵剂是由植物淀粉、高聚物、膨胀剂和固化剂组合而成，自然晾干然后造粒形成3
‑
6mm的颗粒，得到水溶性压裂转向暂堵剂。该水溶性压裂转向暂堵剂具有溶解性好、黏附性强、返排性能好、不污染地层等优点，具有高的突破压力，能很好的暂堵炮眼和高渗透层，压开新的裂缝。但该专利制备的暂堵剂为物理混合产物，组份间的相互作用力很弱，因而使得其抗温能力弱，吸水后的强度不足。且颗粒形状较大不能有效封堵较小的裂缝孔隙，因此不适用缝间暂堵。CN201610210924.3A公开了一种由高聚物、表活剂和交联剂为原料制成的可适用于缝间暂堵的转向暂堵剂。该暂堵剂具有制备简单、溶解好等特点。由于采用了聚丙烯酰胺同聚氨酯之间相互交联形成的高强度网络提高了暂堵剂的承压性能，80℃下的最大突破压力达10MPa以上。但由于该专利采用的是非水溶的聚氨酯组份以及金属铝交联剂，使得所制得的
暂堵剂在水中只是溶解，而非真正降解成小分子。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术实施例提供一种纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂及其制备方法，该压裂暂堵剂在有效的压裂时间内保证较高的承压强度，进行有效封堵，在中低温油藏的多段压裂作业中，能起到优异的长效暂堵效果，同时对地层几乎无伤害，具有广泛的应用前景。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0008]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂，由如下重量百分比的原料制成：乙烯基硅烷改性甲壳素纳米纤维10～25％、不饱和聚酯20～60％、增效剂0.01％～2％、增塑剂10～20％。
[0009]进一步地，所述乙烯基硅烷改性甲壳素纳米纤维以乙烯基硅烷与甲壳素纳米纤维为原料，丙酮为溶剂，在10
‑
30℃下接触反应4
‑
10h制成，所述乙烯基硅烷偶联剂与甲壳素纳米纤维的重量比为1
‑
2：20
‑
30。
[0010]进一步地，所述乙烯基硅烷选自乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷以及乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0011]进一步地，所述不饱和聚酯以富马酸、乙二醇和丁二醇为原料，经缩聚而成。本专利技术发现，以上述原料制成的不饱和聚酯具有良好的生物降解性能，在高温条件下降解成低分子化合物后，还能在环境微生物的作用下完全降解，最终产物为二氧化碳和水，从而在长时间作用下，所得压裂暂堵剂可以充分降解，无任何不溶物残留，对油气储层几乎无伤害，返排液也不会污染环境。
[0012]进一步地，所述不饱和聚酯的聚合度为1000
‑
5000，分子量为3
‑
10万。本专利技术发现，采用上述聚合度及分子量的不饱和聚酯，所得压裂暂堵剂不仅耐高压，同时，在高温条件下可发生水合降解作用，达到高温降解性能。进一步优选地，所述聚合度为2000
‑
4000，分子量为5
‑
8万，在此条件下，所得压裂暂堵剂能更好兼顾耐高压和高温降解性能。
[0013]进一步地，所述不饱和聚酯的制备方法为：富马酸、乙二醇与丁二醇在真空度0.001
‑
0.1Pa，温度120
‑
180℃的条件下反应10
‑
24h；其中，所述富马酸、乙二醇与丁二醇的质量比为35
‑
65：10
‑
35：15
‑
45。通过上述方法可制备获得聚合度为2000
‑
4000，分子量为5
‑
8万的不饱和聚酯。
[0014]进一步地，所述增效剂选自偶氮二异丁晴、过氧化钠、过氧化钾、过氧化二苯甲酰、2,4
‑
二氯过氧化苯甲酰、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的至少一种。本专利技术发现，选用上述增效剂不仅可引发自由基聚合反应，同时还能提高所得压裂暂堵剂的高温稳定性。
[0015]进一步地，所述增塑剂选自丙二醇、丙三醇、己二醇、聚乙二醇、聚乙二醇丁二酸酯、聚乳酸酯、聚乙醇酸酯、乳酸乙醇酸共聚物以及乳酸丁二酸共聚物中的至少一种，其中，所述乳酸乙醇酸共聚物或乳酸丁二酸共聚物的分子量为2万以下。本专利技术发现，选用上述增塑剂可有效提高压裂暂堵剂的加工性能。
[0016]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种如上所述的纳米纤维复合高强度压裂暂
堵剂的制备方法，包括：乙烯基硅烷改性甲壳素纳米纤维、不饱和聚酯和增效剂在密炼机中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂，其特征在于，由如下重量百分比的原料制成：乙烯基硅烷改性甲壳素纳米纤维10～25％、不饱和聚酯20～60％、增效剂0.01％～2％、增塑剂10～20％。2.根据权利要求1所述的纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂，其特征在于，所述乙烯基硅烷改性甲壳素纳米纤维以乙烯基硅烷偶联剂与甲壳素纳米纤维为原料，丙酮为溶剂，在10
‑
30℃下接触反应4
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10h制成，所述乙烯基硅烷偶联剂与甲壳素纳米纤维的重量比为1
‑
2：20
‑
30。3.根据权利要求2所述的纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂，其特征在于，所述乙烯基硅烷选自乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷以及乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。4.根据权利要求1所述的纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂，其特征在于，所述不饱和聚酯以富马酸、乙二醇和丁二醇为原料，经缩聚而成；和/或，所述不饱和聚酯的聚合度为1000
‑
5000，分子量为3
‑
10万。5.根据权利要求4所述的纳米纤维复合高强度压裂暂堵剂，其特征在于，所述不饱和聚酯的制备方法为：富马酸、乙二醇与丁二醇在真空度0.001
‑
0.1Pa，温度120
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180℃的条件下反应10
‑
24h；其中，所述富马酸、乙二醇与丁二醇的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文熙，杨瀛开，吴江勇，
申请(专利权)人：北京九恒质信能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：