專利名稱：水溶性壓裂酸化暫堵劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水溶性壓裂酸化暫堵劑，用于油水井在選擇壓裂和多裂縫壓裂過程中暫堵層段的水溶性壓裂酸化暫堵劑。
背景技術(shù)：
油田在開采后期，為了提高石油產(chǎn)量，對油層要采取一些技術(shù)處理，例如對油水層壓裂等，在選擇性壓裂的工藝技術(shù)中，對高滲透性地層需要事先采用封堵劑封堵，以便對低滲透性地層進(jìn)行壓裂，而多裂縫壓裂過程中要對已加砂完的壓裂縫進(jìn)行暫堵，以便再壓開裂縫。其主要是依據(jù)分層壓裂原理解決層間矛盾既利用各層間破裂壓力不同，首先壓開破裂壓力較低的層段進(jìn)行加砂，然后在注頂替液后投入暫堵劑將其射孔孔眼暫時堵塞，再提高壓力壓開破裂壓力較高的層段；依據(jù)選擇性壓裂原理解決層內(nèi)矛盾既利用層內(nèi)滲透性的差異，在泵注的適當(dāng)時機泵入暫堵劑，改變液體進(jìn)入產(chǎn)層的分配狀況，在滲透性較差的層段或部位建立起壓力，直至地層破裂。暫堵劑造新縫原理是對于最大、最小主應(yīng)力差值較小，可應(yīng)用高強度暫堵劑封堵原已形成的裂縫，促使張開的新裂縫偏離原裂縫方位，增加油層滲流面積。
隨著高含水、低滲透油田開發(fā)的不斷深入，對油層壓裂工藝技術(shù)的要求越來越高，適用性越來越強，施工難度越來越大。
目前分層壓裂應(yīng)用的暫堵劑主要有堵塞球(塑料球、橡膠球、尼龍球)、蠟球、無機鹽等成分組成的熱固性聚合物。堵塞球(塑料球、橡膠球、尼龍球)具有封堵強度高、變形小的特點；缺點是易脫落、封堵效果差，如果嵌在炮眼處產(chǎn)生堵塞，因其不能夠自溶，解除困難。蠟球特點是粒度小，能夠進(jìn)入射孔孔眼內(nèi)部甚至近井地帶；但其缺點是蠟球耐壓低、強度低，封堵效果差；由于蠟球本身的特性，需要使用的蠟球用量大，要求所用投放專用工具容量(容積)大，工具笨重，安全系數(shù)低；目前油田現(xiàn)有工具不能滿足需要，對地層傷害大，這是因為蠟球主要是以石蠟、高壓聚乙烯、松香、重晶石等成分組成的混合物，這些組分中只有很少部分溶于油，大部分既不溶于油也不溶于水，壓裂酸化結(jié)束后，如蠟球等暫堵劑只能靠地溫使之軟化，逐漸失去封堵地層的性能，最后被排出地層。由此可見，其不但用量多，解除堵塞時間長；適用性差，不適于在注水井的壓裂改造上使用。
壓裂酸化是提高低滲透油田勘探開發(fā)水平的重要措施之一；目前，壓裂酸化的目的層越來越復(fù)雜，如何進(jìn)一步提高壓裂酸化效果，是人們關(guān)注的重點技術(shù)之一。常規(guī)的壓裂技術(shù)以及暫堵劑已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)生深刻變化的地質(zhì)特點的需要，所以研究和利用新型分層壓裂技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。同時，由于油層壓裂技術(shù)仍然是主體增產(chǎn)技術(shù)，特別是分層壓裂技術(shù)作為壓裂技術(shù)的一部分，起到其它技術(shù)不可替代的作用，尤其是動用程度不充分、隔層薄無法用機械分壓井、套邊井的改造等繼續(xù)作為油層改造的對象，針對現(xiàn)有的暫堵劑已經(jīng)不能滿足要求，一種水溶性壓裂用暫堵劑的成為所需。
CN1053631A專利公開一種用于油田配注作業(yè)施工的暫堵劑，其主要由按重量比為6-8∶5-8∶2-3∶1-2的水、骨膠、田菁粉或羥甲基淀粉，硫化瀝青或硫化栲膠所組成。該技術(shù)方案雖然提供了一種水溶性的粘度劑，其在含水50％以上油水混合溶液中溶解度可達(dá)90％以上，而且其用量可以減少，但其仍然存在溶解速度低，而且其封堵強度較低，封堵效果不佳，另外，田菁粉是有野生植物田菁制備的，因此其成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水溶性壓裂酸化暫堵劑，其能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷以及壓裂酸化的目的，提供一種可以快速溶解于水，且具有較高的突破壓力的酸化暫堵劑。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種水溶性壓裂酸化暫堵劑，其含有骨膠、磺化瀝青和胍膠組分，其中各組分的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為5.5-6.5∶1.5-3.5∶1-2，優(yōu)選的為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠的重量比為6∶2.5∶1.5。本發(fā)明暫堵劑中的各組分選用的物質(zhì)沒有特別限制，可以使用市售的骨膠、磺化瀝青、胍膠，也可以使用由常規(guī)方法制備的此類物質(zhì)。
本發(fā)明根據(jù)所要研制的產(chǎn)品的性能，針對性地進(jìn)行了藥劑篩選及實驗，篩選出上述暫堵劑所用的各種組分，其中骨膠，為水溶性膠，具有粘接作用，并能提高強度；磺化瀝青也為水溶性植物膠，起增稠、調(diào)節(jié)溶解速度的作用；本發(fā)明的暫堵劑其中胍膠為水溶性改性有機物，其能夠增加韌性、并進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶解速度作用，而且胍膠的成本低；本發(fā)明的暫堵劑優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)之處在于其使用了胍膠作為主要組分，由于本發(fā)明的暫堵劑使用了胍膠這一重要組分使其具有意想不到的優(yōu)于現(xiàn)有暫堵劑的效果，即本發(fā)明的暫堵劑在溶解速度上和封堵強度上都優(yōu)于現(xiàn)有的暫堵劑。本發(fā)明采用上述三種組分按著5.5-6.5∶1.5-3.5∶1-2的重量比制得暫堵劑。因此，其相對于專利CN1053631A具有以下有益效果封堵強度高(室內(nèi)實驗結(jié)果突破壓力約為8MPa)；溶于水且溶解速度快(室內(nèi)實驗結(jié)果30℃水中10小時完全溶解，60℃水中2小時完全溶解)，成本低，既能應(yīng)用于油井壓裂酸化改造也能用于水井的壓裂酸化改造；用量小，每米射孔層段減少用量80％以上。
組分本發(fā)明的暫堵劑可以用各種方法來制備，作為示例，下面將舉出一種制備本發(fā)明暫堵劑的方法，但其意并不用于說明本發(fā)明的暫堵劑僅限于用此種方法來制備。一種制備本發(fā)明水溶性壓裂酸化暫堵劑的方法，其包括如下步驟組分組分a.量取一定量的水，將水加熱并保持在70～80℃，然后加入骨膠，且邊加入邊進(jìn)行攪拌，以使骨膠完全溶解；b.待溫度降至40～~50℃后，加入磺化瀝青，邊加入邊攪拌均勻；c.然后再加入胍膠，進(jìn)行強力攪拌以使各組分混合均勻；d.將所得混合物倒在容器上，攤成厚度3mm左右的餅狀，自然干燥后；e.用粉碎機粉碎后過篩，選粒度直徑3-6mm作為成品暫堵劑。
由于本發(fā)明的暫堵劑溶解速度快，水溶性好，施工后能快速溶解，不污染儲層，對同層封堵有著其它封堵技術(shù)不可替代的作用。而且，使用本發(fā)明的暫堵劑，其用量少，與目前常規(guī)的暫堵劑相比，每口井減少用量80％；現(xiàn)有設(shè)備可滿足需要，不需要增加新的施工設(shè)備；成本低，與目前常規(guī)的暫堵劑相比，每口井減少費用50％；對套變井、隔層薄不能用機械分層的井有其獨特的優(yōu)越性；生產(chǎn)工藝簡單，施工方便，便于推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的高強度水溶性壓裂暫堵劑作為一種選擇性分層壓裂的特殊工藝，在解決高含水、低滲透老油田層間矛盾、層內(nèi)矛盾中起到非常積極的作用。能夠有效的解決低滲透儲存油、水井的壓裂和酸化作用；有效的減少現(xiàn)場操作的人員和投放工具以及降低了現(xiàn)場的安全系數(shù)，提高實際使用效率。
采用本發(fā)明的暫堵劑，其用量的確定是根據(jù)蠟球用量的經(jīng)驗公式及本發(fā)明所述暫堵劑硬度高、粒度大的特點，確定每個孔眼所需暫堵劑量為0.07-0.1Kg。
具體實施例方式
實施例1，本發(fā)明的水溶性壓裂酸化暫堵劑，其含有骨膠、磺化瀝青和胍膠三種組分，其中三種組分的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為6.5∶3∶1。
其采用的制備方法為量取65Kg的水加熱并保持75℃，加入骨膠65Kg，邊加入邊進(jìn)行攪拌，使骨膠完全溶解，待溫度降至45℃后，加入磺化瀝青30Kg，邊加入邊攪拌均勻，然后再加入胍膠10Kg，強力攪拌均勻使組分混合均勻后，倒在容器上，攤成厚度3mm左右的餅狀，自然干燥后，用粉碎機粉碎后過篩，選粒度直徑3-6mm作為成品暫堵劑。
通過對上述制得的成品暫堵劑進(jìn)行溶解性實驗、耐壓性能實驗，其溶解性能/耐壓性能均有明顯改善。
(1)溶解性實驗測試樣品在不同溫度、不同介質(zhì)條件下的溶解速度①水溶性實驗(溶解時間小時)測試上述本發(fā)明暫堵劑樣品在不同溫度條件下在地層水(新民地層水)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在地層水中) 表1
②胍膠液溶解實驗(水溶時間小時)測試上述本發(fā)明暫堵劑樣品在不同溫度條件下在壓裂液(0.4％胍膠)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在0.4％胍膠交聯(lián)壓裂液中) 表2

③含水原油(含水55％)溶解實驗測試上述本發(fā)明暫堵劑樣品在不同溫度條件下在含水原油(含水55％)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在含水55％原油中) 表3

從上述實驗可以看出，本發(fā)明提供的暫堵劑，其相對于蠟球的溶解速度大大提高。
對于上述實施例1所提供的暫堵劑進(jìn)行了強度試驗(2)強度試驗測試上述本發(fā)明暫堵劑樣品的耐壓性能①硬度實驗測試上述本發(fā)明暫堵劑產(chǎn)品在壓力試驗機條件下的耐壓性能實驗抗壓試驗表表4


②突破壓力試驗將上述本發(fā)明暫堵劑的檢測樣品放入壓力實驗管中，通過流動實驗儀模擬堵塞地層狀態(tài)，測試暫堵劑的堵塞強度性能。
突破壓力試驗表 表5

通過上述試驗情況看出，本實施例的暫堵劑具有較快的溶解速度，較為中等的粘性和韌性和較高的壓力強度。
實施例2，本發(fā)明的水溶性壓裂酸化暫堵劑，其含有骨膠、磺化瀝青和胍膠三種組分，其中三種組分的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為5.5∶1.5∶2。
其采用的制備方法為量取55Kg的水加熱并保持在70℃，加入骨膠55Kg，邊加入邊進(jìn)行攪拌，使骨膠完全溶解，待溫度降至40℃后，加入磺化瀝青15Kg，邊加入邊攪拌均勻，然后再加入胍膠20Kg，強力攪拌均勻使組分混合均勻后，倒在容器上，攤成厚度3mm左右的餅狀，自然干燥后，用粉碎機粉碎后過篩，選粒度直徑3-6mm作為成品暫堵劑。
(1)溶解性實驗測試樣品在不同溫度、不同介質(zhì)條件下的溶解速度①水溶性實驗(溶解時間小時)測試上述本發(fā)明暫堵劑樣品在不同溫度條件下在地層水(新民地層水)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在地層水中) 表1
②胍膠液溶解實驗(水溶時間小時)測試上述本發(fā)明暫堵劑樣品在不同溫度條件下在壓裂液(0.4％胍膠)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在0.4％胍膠交聯(lián)壓裂液中)表2 ③含水原油(含水55％)溶解實驗測試上述本發(fā)明暫堵劑樣品在不同溫度條件下在含水原油(含水55％)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在含水55％原油中) 表3 從上述實驗可以看出，本發(fā)明提供的暫堵劑，其相對于蠟球的溶解速度大大提高。
本實施例的暫堵劑的強度試驗測試上述本發(fā)明暫堵劑樣品的耐壓性能①硬度實驗上述本發(fā)明暫堵劑測試產(chǎn)品在壓力試驗機條件下的耐壓性能實驗抗壓試驗表表4

②突破壓力試驗將上述本發(fā)明暫堵劑的檢測樣品放入壓力實驗管中，通過流動實驗儀模擬堵塞地層狀態(tài)，測試暫堵劑的堵塞強度性能。
突破壓力試驗表 表5

通過本實施例上述三種組分的配比制備的暫堵劑的實驗結(jié)果看，該暫堵劑的溶解性能得到提高，粘度和韌度耐壓性能均滿足要求。
實施例3，本發(fā)明的水溶性壓裂酸化暫堵劑，其含有骨膠、磺化瀝青和胍膠三種組分，其中三種組分的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為6∶2.5∶1.5。
其采用的制備方法為量取60Kg的水加熱并保持在80℃，加入骨膠60Kg，邊加入邊進(jìn)行攪拌，使骨膠完全溶解，待溫度降至50℃后，加入磺化瀝青25Kg，邊加入邊攪拌均勻，然后再加入胍膠15Kg，強力攪拌均勻使組分混合均勻后，倒在容器上，攤成厚度3mm左右的餅狀，自然干燥后，用粉碎機粉碎后過篩，選粒度直徑3-6mm作為成品暫堵劑。
將上述實施例3制備的暫堵劑進(jìn)行了室內(nèi)實驗及中試實驗，并對實驗產(chǎn)品進(jìn)行了性能對比評價實驗。
實驗內(nèi)容(1)溶解性實驗測試樣品在不同溫度、不同介質(zhì)條件下的溶解速度①水溶性實驗(溶解時間小時)測試樣品在不同溫度條件下在地層水(新民地層水)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在地層水中) 表1 ②胍膠液溶解實驗(水溶時間小時)測試樣品在不同溫度條件下在壓裂液(0.4％胍膠)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在0.4％胍膠交聯(lián)壓裂液中) 表2 ③含水原油(含水55％)溶解實驗測試樣品在不同溫度條件下在含水原油(含水55％)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在含水55％原油中) 表3

(2)強度試驗測試暫堵劑樣品耐壓性能①硬度實驗測試產(chǎn)品在壓力試驗機條件下的耐壓性能實驗抗壓試驗表表4

②突破壓力試驗將檢測樣品放入特制壓力實驗管中，通過流動實驗儀模擬堵塞地層狀態(tài)，測試暫堵劑的堵塞強度性能。
突破壓力試驗表 表5

有上述實驗可以看出，通過本實施例制得的暫堵劑具有良好的溶解性，突破壓力高，溶解速度快，水溶性好。
實施例4，本發(fā)明的水溶性壓裂酸化暫堵劑，其含有骨膠、磺化瀝青和胍膠三種組分，其中三種組分的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為6.2∶2.8∶1.4。
其采用的制備方法為量取65Kg的水加熱并保持在80℃，加入骨膠62Kg，邊加入邊進(jìn)行攪拌，使骨膠完全溶解，待溫度降至40℃后，加入磺化瀝青28Kg，邊加入邊攪拌均勻，然后再加入胍膠14Kg，強力攪拌均勻使組分混合均勻后，倒在容器上，攤成厚度3mm左右的餅狀，自然干燥后，用粉碎機粉碎后過篩，選粒度直徑3-6mm作為成品暫堵劑。
將上述實施例4制備的暫堵劑進(jìn)行了室內(nèi)實驗及中試實驗，并對實驗產(chǎn)品進(jìn)行了性能對比評價實驗。
實驗內(nèi)容(2)溶解性實驗測試樣品在不同溫度、不同介質(zhì)條件下的溶解速度①水溶性實驗(溶解時間小時)測試樣品在不同溫度條件下在地層水(新民地層水)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在地層水中) 表1 ②胍膠液溶解實驗(水溶時間小時)測試樣品在不同溫度條件下在壓裂液(0.4％胍膠)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在0.4％胍膠交聯(lián)壓裂液中) 表2 ③含水原油(含水55％)溶解實驗測試樣品在不同溫度條件下在含水原油(含水55％)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在含水55％原油中) 表3

(2)強度試驗測試暫堵劑樣品耐壓性能①硬度實驗測試產(chǎn)品在壓力試驗機條件下的耐壓性能實驗抗壓試驗表表4

②突破壓力試驗將檢測樣品放入特制壓力實驗管中，通過流動實驗儀模擬堵塞地層狀態(tài)，測試暫堵劑的堵塞強度性能。
突破壓力試驗表 表5

有上述實驗可以看出，通過本實施例制得的暫堵劑具有良好的溶解性，突破壓力高，溶解速度快，水溶性好。
實施例5，本發(fā)明的水溶性壓裂酸化暫堵劑，其含有骨膠、磺化瀝青和胍膠三種組分，其中三種組分的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為5.8∶2.8∶1.8。
其采用的制備方法為量取60Kg的水加熱并保持78℃，加入骨膠58Kg，邊加入邊進(jìn)行攪拌，使骨膠完全溶解，待溫度降至42℃后，加入磺化瀝青28Kg，邊加入邊攪拌均勻，然后再加入胍膠18Kg，強力攪拌均勻使組分混合均勻后，倒在容器上，攤成厚度3mm左右的餅狀，自然干燥后，用粉碎機粉碎后過篩，選粒度直徑3-6mm作為成品暫堵劑。
將上述實施例5制備的暫堵劑進(jìn)行了室內(nèi)實驗及中試實驗，并對實驗產(chǎn)品進(jìn)行了性能對比評價實驗。
實驗內(nèi)容(3)溶解性實驗測試樣品在不同溫度、不同介質(zhì)條件下的溶解速度①水溶性實驗(溶解時間小時)測試樣品在不同溫度條件下在地層水(新民地層水)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在地層水中) 表1 ②胍膠液溶解實驗(水溶時間小時)測試樣品在不同溫度條件下在壓裂液(0.4％胍膠)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在0.4％胍膠交聯(lián)壓裂液中) 表2 ③含水原油(含水55％)溶解實驗測試樣品在不同溫度條件下在含水原油(含水55％)介質(zhì)中的溶解速度暫堵劑溶解速度表(在含水55％原油中) 表3

(2)強度試驗測試暫堵劑樣品耐壓性能①硬度實驗測試產(chǎn)品在壓力試驗機條件下的耐壓性能實驗抗壓試驗表表4

②突破壓力試驗將檢測樣品放入特制壓力實驗管中，通過流動實驗儀模擬堵塞地層狀態(tài)，測試暫堵劑的堵塞強度性能。
突破壓力試驗表 表5

有上述實驗可以看出，通過本實施例制得的暫堵劑具有良好的溶解性，突破壓力高，溶解速度快，水溶性好。
權(quán)利要求
1.一種水溶性壓裂酸化暫堵劑，其特征在于，其含有骨膠、磺化瀝青和胍膠，其中所述的三種組分的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為5.5-6.5∶1.5-3.5∶1-2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性壓裂酸化暫堵劑，其特征在于所述的三種組分的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為6∶2.5∶1.5。
3.一種權(quán)利要求1所述的水溶性壓裂酸化暫堵劑的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a.量取一定量的水，將水加熱，然后加入骨膠，邊加入邊進(jìn)行攪拌，使骨膠完全溶解；b.待溫度下降后，加入磺化瀝青，邊加入邊攪拌均勻；c.然后再加入胍膠，攪拌使各組分混合均勻；d.將所得混合物倒在專用容器上，攤成一定厚度的餅狀，并使其自然干燥；e.用粉碎機粉碎后，過篩制得成品暫堵劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在步驟a中，將水加熱并使其保持在70～80℃的溫度下，向其中加入骨膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在步驟b中，待溫度下降至40～50℃后，加入磺化瀝青。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在步驟d中，將所述的混合物攤成厚度約為3mm的餅狀，然后進(jìn)行自然干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在步驟e中，用粉碎機粉碎后，過篩選取粒度直徑為3-6mm的制成成品暫堵劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水溶性壓裂酸化暫堵劑，用于油水井在選擇壓裂和多裂縫壓裂過程中暫堵層段。該暫堵劑由骨膠、磺化瀝青和胍膠三種成分構(gòu)成，該三種組份的重量比為骨膠∶磺化瀝青∶胍膠為5.5－6.5∶1.5－3.5∶1－2。暫堵劑的制備方法為量取一定量的水加熱并保持70~80℃，加入骨膠，攪拌，使骨膠完全溶解；待溫度降至40~50℃后，加入磺化瀝青，攪拌均勻；再加入胍膠強力攪拌均勻；倒在專用容器上，攤成厚度3mm左右的餅狀，自然干燥后；粉碎后過篩，選粒度直徑3－6mm作為成品暫堵劑。本發(fā)明的暫堵劑溶解速度快，成本低，封堵強度高，具有100％的水溶性，施工后能快速溶解，不污染儲層，對同層封堵有著其它封堵技術(shù)不可替代的作用。
文檔編號E21B33/12GK1597837SQ200410009408
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者臧海宏 申請人:北京卓辰基業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司