一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂及制备方法与流程

本发明属于石油天然气暂堵剂，尤其涉及一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂的制备方法。

背景技术：

1、石油天然气地下钻井中进行酸化、压裂等增产措施时，由于地层非均质性极强，致使处理液总是优先进入阻力小的高渗透层，导致中低渗透层和微小裂缝段得不到充分改造。施工前用暂堵剂临时封堵高渗透层，迫使处理液进入中低渗透层，以改善处理液的纵向波及系数，达到选择性分配液体和提高裂缝复杂程度，从而达到增产提产的目的。暂堵剂经过一段时间之后，会在水中逐渐溶解从而解除对裂缝的封堵。

2、暂堵转向压裂技术是一种重要的油气藏资源的高效开发技术，即利用暂堵剂对裂缝产生有效暂堵，有效地阻止压裂液进入老裂缝，再进行转向压裂产生一条或多条新裂缝，从而使裂缝得到扩展，最终形成新的裂缝网络，压裂施工完成后，暂堵剂又可在底层中溶解，随着开采排出，恢复地层渗透率。暂堵剂的性能是暂堵转向压裂改造效果的关键影响因素，但是目前的暂堵剂系列产品仍存在许多不足，比如封堵强度还不够大、耐温度能力不足、溶解后残渣较多、对油气层伤害大、投注工艺复杂和成本高等。

3、另外暂堵剂在泵送过程中常出现以下问题：暂堵剂发粘成团导致堵塞管柱，增加施工成本的同时影响压裂施工效果；暂堵剂出现部分溶解或降解，致使暂堵剂粒径变小，与裂缝的匹配度不够，封堵强度低、封堵成功率较差；暂堵剂通常为固定形状，到达地层后封堵效率低，很多微小孔缝无法进入架桥充填，从而导致改造体积小，影响油气井产量。

4、针对暂堵剂泵送过程中出现的问题，有尝试对暂堵剂进行覆膜来解决，但覆膜暂堵剂存在以下弊端：覆膜不完全导致暂堵剂在泵送过程中发粘堵塞管柱以及粒径变小的情况依然存在，以及覆膜材料降解性能差，暂堵剂到达地层以后覆膜材料不降解或者部分降解，影响暂堵施工效果；覆膜材料不是环保材料，降解产物污染储层，导致油气井产量下降等技术问题。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本发明提供一种囊包暂堵剂及制备方法及应用，解决现有暂堵转向压裂施工过程中，暂堵剂性能不足及在泵送过程中出现的技术问题，暂堵剂进入地层后可完全降解，降解产物不伤害地层且生成物co2有助于返排，降低压裂液对地层的伤害；暂堵剂封堵强度和成功率高，同时减少了泵注过程中暂堵剂在井筒及地层内的沉降，降低了暂堵剂堵塞管柱的风险和提高了暂堵剂的利用率。

2、解决以上技术问题的一种囊包暂堵剂，其特征在于：包括暂堵颗粒及包裹暂堵颗粒的囊壁材料组成，囊壁材料包括乳化剂、环保树脂和引发剂，环保树脂为囊包暂堵剂总质量的5-10％，引发剂为环保树脂总质量的2％-5％；环保树脂包括环保树脂a和环保树脂b，其中环保树脂a与环保树脂b的质量比为1-2:1；其余为水。

3、所述暂堵颗粒粒径≤500目；优选地，暂堵颗粒粒径为4-300目；进一步优选地，微细暂堵颗粒粒径为80-160目，或所述暂堵颗粒粒径组合及配比为4目：20-40目：80-120目＝13：17：10。

4、优化方案中，所述暂堵颗粒径当用于地底中层间时其组合及配比为3-5mm：1-3mm：20-80目＝1:1:1，当用于缝内时其组合及配比为1-3mm:20-80目＝1:1。

5、所述乳化剂为op-10和十二烷基硫酸钠中的一种或两种。

6、所述水为环保树脂总质量的2-3倍；乳化剂为水质量的1％。

7、所述环保树脂a为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸硬脂酯中的一种或几种，环保树脂b为甲基丙烯酸甲酯；优化方案中，所述环保树脂a为丙烯酸丁酯；进一步优化方案中，环保树脂为囊包暂堵剂总质量的6-8％。

8、所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸钠中的一种或两种；优化方案中，所述引发剂为过硫酸铵。

9、所述囊壁材料为囊包暂堵剂质量的5-9％，优化方案中囊壁材料为囊包暂堵剂质量的6-8％。

10、所述囊包暂堵剂中暂堵颗粒选用降解产物为h2o和co2的降解型树脂类材料。

11、本发明中囊包暂堵剂适用地层温度为40℃-180℃，进入地层后可完全降解，降解产物不伤害地层且生成物co2有助于返排，降低压裂液对地层的伤害。

12、本发明中一种囊包暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：

13、(1)粉碎暂堵颗粒：将暂堵颗粒粉碎至所需粒径；

14、(2)容器中加入水，通入氮气，加入暂堵剂颗粒；

15、(3)加入乳化剂，加热到55-65℃，搅拌，再加入环保树脂a搅拌3-7min；

16、(4)加入引发剂后搅拌1-3min，加入环保树脂b，加热至65-75℃，搅拌2-4h，即得。

17、所述步骤(3)中加热到60℃，再加入环保树脂a搅拌5min。

18、所述步骤(4)中加热至70℃，搅拌3h。

19、本发明中囊包暂堵剂在在压裂改造中的应用，包括粉碎暂堵颗粒步骤之前确定暂堵剂的用量步骤，所述暂堵剂的用量根据措施层测井解释、地层裂缝模拟情况等业确定；

20、根据每段的物性有一定的差异，每段的加砂规模不同，所模拟计算的裂缝参数也有所不同，具体暂堵剂用量根据以下公式计算：

21、m＝2*n*h*w*▽l*p*k，

22、其中，m为堵剂重量，kg；h为缝高，m；w为缝宽，m；▽l为侵入深度，m；p为暂堵剂密度，kg/m3；k为附加系数，可根据实验室暂堵承压模拟或现场暂堵情况进行修正，取值1.0-2.0；n为预计同时起裂裂缝条数，取值为1。

23、本发明所述囊包暂堵剂在工作液体系中在囊皮的包裹作用下，暂堵剂固体颗粒保持粒径不变，特别是在酸化或酸性压裂液中可以延缓溶解，直到被工作液带入深远地层，最终形成滤饼，暂堵剂封堵强度和成功率高。同时囊包暂堵剂能适当变形形成贾敏效益进入微小孔缝堵塞通道，进一步提高了封堵效率，在暂堵带前后压差作用下本发明中囊包暂堵剂的囊皮才破裂，因此暂堵剂封堵强度等于囊皮破裂值加滤饼强度，提高了暂堵剂的承压强度；压裂施工完成后暂堵剂在地层完全降解。

24、另外，囊包暂堵剂由于囊皮的包裹，暂堵剂悬浮能力增强，间接降低了暂堵剂的密度，可减少泵注过程中暂堵剂在井筒及地层内的沉降，降低了暂堵剂堵塞管柱的风险和提高了暂堵剂的利用率。

技术特征：

1.一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂，其特征在于：包括暂堵颗粒及包裹暂堵颗粒的囊壁材料组成，囊壁材料包括乳化剂、环保树脂和引发剂，囊壁材料为囊包暂堵剂总质量的5-10％，引发剂为环保树脂总质量的2％-5％；环保树脂包括环保树脂a和环保树脂b，其中环保树脂a与环保树脂b的质量比为1-2:1；其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂，其特征在于：所述暂堵颗粒粒径≤500目；优选地，暂堵颗粒粒径为4-300目；进一步优选地，微细暂堵颗粒粒径为80-160目，或所述暂堵颗粒粒径组合及配比为4目：20-40目：80-120目＝13：17：10。

3.根据权利要求1或2中所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂，其特征在于：所述暂堵颗粒径当用于地底中层间时其组合及配比为3-5mm：1-3mm：20-80目＝1:1:1，当用于缝内时其组合及配比为1-3mm:20-80目＝1:1。

4.根据权利要求2所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂，其特征在于：所述乳化剂为op-10和十二烷基硫酸钠一种或两种；所述水为环保树脂总质量的2-3倍，乳化剂为水质量的1％。

5.根据权利要求1所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂，其特征在于：所述环保树脂a为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸硬脂酯中的一种或几种，环保树脂b为甲基丙烯酸甲酯；优化方案中，所述环保树脂a为丙烯酸丁酯；进一步优化方案中，环保树脂为囊包暂堵剂总质量的6-8％。

6.根据权利要求1所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸钠中的一种或两种；优化方案中，所述引发剂为过硫酸铵。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂，其特征在于：所述囊壁材料为囊包暂堵剂质量的5-9％，优化方案中囊壁材料为囊包暂堵剂质量的6-8％。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中加热到60℃，再加入环保树脂a搅拌5min；所述步骤(4)中加热至70℃，搅拌3h。

10.根据权利要求1-6所述的一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂的应用，其特征在于：在压裂改造中的应用，包括粉碎暂堵颗粒步骤之前确定暂堵剂的用量步骤，所述暂堵剂的用量根据措施层测井解释、地层裂缝模拟情况业确定，具体暂堵剂用量根据以下公式计算：

技术总结本发明属于暂堵剂技术领域，尤其涉及一种用于压裂改造中的囊包暂堵剂及制备方法及应用，包括暂堵颗粒及包裹暂堵颗粒的囊壁材料组成，囊壁材料包括乳化剂、环保树脂和引发剂，囊壁材料为囊包暂堵剂总质量的5‑10％，引发剂为环保树脂总质量的2％‑5％；环保树脂包括环保树脂A和环保树脂B，其中环保树脂A与环保树脂B的质量比为1‑2:1；其余为水。本发明中解决现有暂堵转向压裂施工过程中，暂堵剂性能不足及在泵送过程中出现的技术问题，囊包暂堵剂进入地层后可完全降解，降解产物不伤害地层且生成物CO<subgt;2</subgt;有助于返排，降低压裂液对地层的伤害。技术研发人员：陈洋,周长清,冯乐蒙,王俊杰,谭凡受保护的技术使用者：四川省贝特石油技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16