一种压裂暂堵球及其制备方法与流程

本发明涉及油气田开发的压裂暂堵转向技术，具体公开了一种压裂暂堵球及其制备方法。

背景技术：

1、目前辽河油田已经进入中、高含水期开发阶段，重复压裂在老油田综合治理、控水稳油过程中得到广泛应用。而暂堵剂在该技术中发挥了重要作用。

2、暂堵剂，也称转向剂，是一种起到临时封堵作用的化学剂，广泛应用在油气田开发领域，用于压裂、酸化、堵水、修井等作业中，其中在压裂领域应用最为广泛，也是近年来的研究热点。暂堵剂可以对原裂缝的缝口和射孔孔眼实现封堵，形成高强度的滤饼，从而产生较高的裂缝净压力，迫使后续压裂液不再流入原裂缝，而是促使其流向剩余油聚集的区域并产生新的水力裂缝，从而增大油气泄流面积。相比于其他用途的暂堵剂，压裂用暂堵剂的特点包括承压能力更强、地层伤害更低、暂堵时间更可控等。

3、早在20世纪30年代，哈里伯顿公司基于脂肪酸盐和氯化钙反应首次研发了一种不溶于水但溶于油的钙化物，用作油田盐酸酸化作业的转向剂。20世纪50年代萘开始作为暂堵材料用于油气井转向酸化，随后沥青、四硼酸钠、牡蜗壳、石灰岩以及多聚四醛等也开始被用作化学转向剂。但是上述材料并不能快速彻底溶解，将会滞留于储层并产生污染，因此逐渐被淘汰。随着20世纪90年代转向重复压裂技术的兴起，传统的转向酸化用暂堵剂已经不能完全满足转向压裂施工的需求。目前中外对暂堵剂的研究日趋成熟，发展了适用于不同地层的多种类型的暂堵剂，这些暂堵剂的溶解性及承压能力得到了提高。根据原料的不同，可将暂堵剂分为固体有机酸、惰性有机树脂、遇酸溶胀的聚合物及惰性固体等。根据形态的不同，可将暂堵剂分为颗粒类暂堵剂、压裂暂堵球、纤维类暂堵剂及冻胶类暂堵剂等。然而现有的暂堵剂均存在缺点。发明人经研究发现，在措施井存在两个及以上改造层段的情况下，笼统体积压裂多段同时进液，单段达不到体积压裂所需的最低排量，压后裂缝监测结果显示采用常规的笼统体积压裂储层动用不充分，需要开展针对不同层段的体积压裂。

4、相对于zl 2009100920949，一种低渗透油田缝内转向压裂暂堵剂及其制备方法和应用，该专利文献采用暂堵颗粒作为暂堵剂，也是采用可溶非金属材料制作，但颗粒状暂堵剂溶解块，用量大，承压能力弱，暂堵效果不稳定。

5、此外，常规暂堵剂、暂堵球均为刚性材质，单独使用无法形成严密的封堵结构，需要搭配使用，搭配比例不好控制，同时增加成本，承压能力极不稳定。

6、基于此，现有技术存在改进的空间。

技术实现思路

1、本技术总结了实施例的各方面，并且不应当用于限制权利要求。根据在此描述的技术可设想到其他实施方式，这对于本领域技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本技术的范围内。

2、本发明的目的在于提供一种新型的压裂可溶暂堵球，通过柔性外壳，增大嵌在炮眼上的体积，提高大排量下暂堵球的承压能力，克服现有技术中的不足。

3、具体地，根据本发明的一个方面，提供一种压裂暂堵球，其包括：外壳；位于所述外壳内并且与所述外壳连接的内芯，其中，所述内芯由双组分暂堵材料混合造粒制成球状结构，所述双组分暂堵材料包括第一组分暂堵材料和第二组分暂堵材料。

4、在本发明的实施例中，所述内芯为水溶性材料制成的刚性内芯，并且所述外壳为可溶橡胶材质制成的柔性外壳。

5、在本发明的实施例中，所述内芯和所述外壳均由可降解材料制成。

6、在本发明的实施例中，所述双组分暂堵材料包括聚丙烯类和/或聚乙烯类暂堵材料。

7、在本发明的实施例中，所述第一组分暂堵材料包括12-16重量份的丙烯酸、8-14重量份的丙烯酰胺、0.5-1重量份的聚乙丙交酯以及0.1-0.2重量份的交联剂。

8、在本发明的实施例中，所述第二组分暂堵材料包括20-30重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、10-15重量份的聚乙烯醇、1-2重量份的淀粉以及0.01-0.05重量份的交联剂。

9、在本发明的实施例中，所述交联剂包括聚乙内酯、n，n-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。

10、在本发明的实施例中，所述外壳由聚氨酯橡胶与聚乙烯醇制成。

11、在本发明的实施例中，所述内芯的外径为10-18mm，并且所述外壳的厚度为2-3mm。

12、根据本发明的另一方面，提供一种压裂暂堵球的制备方法，其中，所述压裂暂堵球包括：外壳；位于所述外壳内并且与所述外壳连接的内芯，其中，所述内芯由双组分暂堵材料混合造粒制成球状结构，所述双组分暂堵材料包括第一组分暂堵材料和第二组分暂堵材料，并且所述方法包括以下步骤：用所述第二组分暂堵材料包覆所述第一组分暂堵材料形成所述双组分暂堵材料；将所述双组分暂堵材料进行分切后，造粒打磨至球状结构，以制得所述内芯；将所述内芯固定在球形模具中，所述内芯的外周与所述球形模具的内腔壁形成环形空间；将用于所述外壳的成型材料注入所述环形空间中，以制得所述压裂暂堵球。

13、在本发明的实施例中，该制备方法进一步包括通过水热反应制备所述第一组分暂堵材料的步骤，并且所述通过水热反应制备所述第一组分暂堵材料的步骤包括：将丙烯酸、丙烯酰胺和聚乙丙交酯单体依次搅拌分散至去离子水中；将分散后的溶液转移至反应釜内衬中，并向溶液内通入惰性气体持续第一预定时间，然后滴加交联剂，继续通入惰性气体持续第二预定时间，加入引发剂，在第一预定温度下进行水热反应持续第三预定时间；将水热反应后的产物经洗涤、干燥、研磨后得到所述第一组分暂堵材料。

14、在本发明的实施例中，所述用所述第二组分暂堵材料包覆所述第一组分暂堵材料形成所述双组分暂堵材料的步骤包括：将第一组分暂堵材料二次研磨后分散至第二组分暂堵材料的制备溶液中，合成第二组分暂堵材料包覆第一组分暂堵材料的双组分暂堵材料。

15、在本发明的实施例中，所述第一预定时间为25-45min，所述第二预定时间为10-30min，所述第三预定时间为3-7h，并且所述第一预定温度为25-45°。

16、在本发明的实施例中，所述丙烯酸的加入量为12-16重量份，所述丙烯酰胺的加入量为8-14重量份，所述聚乙丙交酯的加入量为0.5-1重量份，并且所述交联剂的加入量为0.1-0.2重量份。

17、在本发明的实施例中，所述将第一组分暂堵材料二次研磨后分散至第二组分暂堵材料的制备溶液中，合成第二组分暂堵材料包覆第一组分暂堵材料的双组分暂堵材料的步骤包括：将淀粉与去离子水搅拌混合后，在第二预定温度下恒温糊化并冷却至室温；将二次研磨后的第一组分暂堵材料、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和聚乙烯醇依次搅拌分散于去离子中，并向溶液内通入惰性气体持续第四预定时间，然后加入交联剂和糊化后的淀粉，继续通入惰性气体至溶液粘稠，加入引发剂，并在第三预定温度恒温水浴条件下聚合反应持续第五预定时间；将聚合反应后的产物经洗涤、干燥后得到双组分暂堵材料。

18、在本发明的实施例中，所述第二预定温度为70-90°，所述第四预定时间为20-40min，第三预定温度为25-45°，并且第五预定时间为1-3h。

19、在本发明的实施例中，所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的加入量为20-30重量份、所述聚乙烯醇的加入量为10-15重量份、所述淀粉的加入量为1-2重量份，并且交联剂的加入量为0.01-0.05重量份。

20、在本发明的实施例中，所述引发剂包括先后依次加入的过硫酸铵和亚硫酸氢钠。

21、在本发明的实施例中，所述惰性气体包括氮气或氩气。

22、在本发明的实施例中，所述将用于所述外壳的成型材料注入所述环形空间中，以制得所述压裂暂堵球的步骤包括：将聚氨酯橡胶与聚乙烯醇加热至熔融状态；将熔融状态的聚氨酯橡胶与聚乙烯醇注射到所述球形模具中，使熔融状态的聚氨酯橡胶与聚乙烯醇灌满所述环形空间；以及自然冷却后消除残余应力，得到所述压裂暂堵球。

23、本发明所述的压裂暂堵球可以实现进入原裂缝或高渗透带连通的炮眼，产生高强度的滤饼桥堵，促使压裂液进入高应力区，产生新的裂缝，并且本发明的技术方案至少还具有以下有益效果：

24、(1)新型压裂暂堵球采用复合结构，内部采用水溶性材料制成的刚性暂堵球，最大程度提供暂堵材料的封堵强度，在炮眼上承压50mpa以上；外部采用可溶橡胶材质，可以提供可靠的韧性，当复合暂堵球贴在炮眼上时，成为蘑菇形状，经过试验发现，该结构承压能力最强；

25、(2)因为新型压裂暂堵球采用复合结构，外部采用较软的橡胶材质，可以有效贴合在不同形状的炮眼上，解决了刚性暂堵球在不规则炮眼上封堵效率差的问题；

26、(3)外壳与内芯均采用可降解材料，溶解性能好，降解产物对储层污染，溶解时间温度、时间可控，应用前景良好。

27、在研究以下说明书、权利要求书和附图后，本领域技术人员将理解和意识到本公开的这些和其它方面、目的和特征。