一种耐高温自悬浮微胶囊酸的制备方法及应用

allin2025-03-26  29


本发明涉及石油开采中的酸化压裂,尤其是一种耐高温的自悬浮微胶囊酸的制备方法及其在复合酸压工艺中的应用。


背景技术:

1、碳酸盐岩储层普遍具有储层埋藏深,地层温度高,自然投产率低等特点,通常需要酸化或酸压技术对此类储层进行改造以提高产率。现有的酸液体系主要通过增加粘度的方式降低酸岩反应速率,如胶凝酸、交联酸等高粘度体系为深层碳酸盐岩酸压的常用酸液体系。然而,现有的酸液体系都存在对井筒腐蚀严重,以及作用距离与泵送距离短等问题。

2、针对上述问题,目前大部分学者的研究重点在于,如何研制出一种能随压裂液输入地层,且能在固定温度、目标储层进行酸液释放的新型酸液体系。例如专利cn107880869b公开了一种油田用微胶囊包裹酸及其制备方法。微胶囊包裹酸采用高分子包裹材料,在酸压施工过程中随注入液体携带到地层深部裂缝中,在井筒和刚进入裂缝时,不会发生释放基础酸情况;当液体进入地层深部裂缝中再释放出h+,打破常规酸岩反应条件的限制,极大提升酸液有效作用距离,且简化了施工流程和降低了施工要求;并且不会对管柱产生腐蚀,其后产生的酸压返排液对环境污染危害也很低,在酸压后基本不存在残渣,不会对储层产生二次伤害。

3、但是现有的微胶囊酸技术在还存在一个显著的问题是胶囊自身的重量带来的悬浮性问题,在压裂过程中,为了将胶囊注入地层深处,就要求胶囊在注入流体中呈悬浮状态,在注入过程中不沉降不滤失,这就要求携带胶囊的流体具有较高的粘度来保持胶囊的悬浮性,提升了施工的难度。

4、因此,在进一步的研究中,还需要解决胶囊酸的悬浮性问题,进而研制出的胶囊酸体系应该是低密度、可长时间悬浮于压裂液表面,在压裂液粘度较低的情况下,也能实现超长距离输送且不沉降不滤失,从而提高酸液的有效作用距离、实现远端裂缝的有效刻蚀、提高中部裂缝的酸蚀裂缝导流能力,满足深层碳酸盐岩酸压工艺的需要。


技术实现思路

1、针对当前的胶囊酸体系存在的悬浮性差,对携带流体的粘度要求高的问题,本发明提供一种耐高温的自悬浮微胶囊酸的制备方法。

2、本发明提供的耐高温的自悬浮微胶囊酸的制备方法,步骤如下:

3、s1、将高密度有机溶剂和低密度有机溶剂混合,加入聚合物单体a、乳化剂和引发剂,在35-45℃下搅拌6-25min直至完全溶解,形成溶液a。

4、所述高密度有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的至少一种。

5、所述低密度有机溶剂为丙酮、石油醚、环己烷、正庚烷中的至少一种。

6、所述聚合物单体a为丙烯腈、聚碳酸酯、ba221氰酸酯树脂、聚苯硫醚、双酚a型聚砜、聚苯醚中的至少一种。

7、所述乳化剂包括主乳化剂和助乳化剂,主乳化剂为span60、span80、p135、op-10、np-10、tx-10中的一种;助乳化剂为正丁醇、丙二醇、十二醇、十四醇、十六醇、聚甘油酯中的一种。

8、所述引发剂为kps、aps、aibn、abvn、bpo中的一种。

9、s2、将酸液与去离子水混合,加入聚合物单体b,55-65℃下搅拌5-25min溶解,形成溶液b。

10、所述酸液选自硝酸、醋酸、盐酸、土酸中的一种或多种混合物。

11、所述聚合物单体b为n-羟基丙烯酰胺、醋酸乙烯酯醇、羟丙基纤维素、环氧乙烷脂肪酸酯中的至少一种。

12、以所有原料的总质量计作100%,酸液占20%-45%,总有机溶剂占40%-60%,聚合物单体a占5%-15%,聚合物单体b占2.5%-10%,主乳化剂占0.1%-1%,助乳化剂占0.5%-2%,引发剂占0.08%-1.8%。

13、s3、将溶液a与溶液b进行混合,并高速搅拌至乳化,形成乳液;将乳液在超声功率300w~400w下进行超声处理,乳液粒径达到350-500nm且粒径达到平衡则为超声完成。超声处理的作用是为确保细乳液聚合体系中均为液滴成核。

14、s4、将乳液加热至130~180℃,恒温搅拌反应1-2h,得到悬浮于液体表面的圆球度规整的粉末状产物,将所得产物进行抽滤,用蒸馏水清洗,60℃烘干,得到粒径大小为10~30μm的微胶囊酸。

15、本发明还提供了一种所述耐高温自悬浮微胶囊酸在复合酸压工艺中的应用方法,步骤如下:

16、(1)通过油管向储层注入携带自悬浮微胶囊酸的压裂液;压裂液的粘度范围为10-20mpa·s。

17、(2)通过油管向储层注入含自悬浮微胶囊酸的高粘度交联酸,高粘度交联酸的粘度范围为40-70mpa·s。

18、(3)通过油管向储层注入低粘度交联酸;低粘度交联酸的粘度范围为15-30mpa·s;

19、(4)通过油管向储层注入含自悬浮微胶囊酸的高粘度交联酸,高粘度交联酸的粘度范围为40-70mpa·s。

20、(5)通过油管向储层注入携带支撑剂的压裂液;

21、(6)通过油管注入顶替液,结束施工。

22、该应用方法中,步骤(1)-(6),各步骤所注入的液体占注入储层总液体的体积比例分别为:步骤(1)注入的压裂液占10%-15%;步骤(2)注入的高粘度交联酸占10%-5%;步骤(3)注入的低粘度交联酸占10%-30%;步骤(4)注入的高粘度交联酸占20%-30%;步骤(5)中注入的压裂液占20%-60%;步骤(6)注入的顶替液占15%。

23、上述应用方法中,步骤(1),压裂液携带自悬浮的微胶囊酸在前端造长缝,微胶囊在远端释放,并对动态水力裂缝造成一定程度的酸蚀,以提升前端水力动态裂缝的粗糙度,使得动态裂缝不至于完全闭合并具有一定的酸蚀导流能力。

24、步骤(2)-步骤(4),主要用于对深部储层裂缝面进行酸蚀以及低粘度、高粘度交联酸交替使用形成不规则酸蚀缝网,增加酸蚀裂缝导流能力。高粘度交联酸主要用于携带耐高温自悬浮微胶囊酸进入裂缝深部,并对深部储层裂缝面进行酸蚀。低粘度交联酸主要用于与高粘度交联酸交替使用,形成不规则酸化缝网,提高酸蚀裂缝导流能力。

25、由于一直注入酸液,近井地带裂缝被过度刻蚀,裂缝壁面粗糙度可能下降,导致闭合后的酸蚀裂缝导流能力。因此步骤(5)中在尾端的近井地带加入大粒径支撑剂对其进行支撑,保证近井地带裂缝具有较高的支撑裂缝导流能力以及一定的酸蚀裂缝导流能力。

26、与现有技术相比,本发明的有益之处在于:

27、(1)本发明通过超声波处理液滴成核方式,制备出一种密度极低的微胶囊酸;将液滴分散至纳米级别使得聚合反应仅在酸液滴周围进行,降低了形成微胶囊酸的密度,其视密度为0.8~1.1g/cm3,体密度为0.4~0.65g/cm3,可长时间漂浮在压裂液表面,在压裂液粘度较低的情况下,也能实现超长距离输送且不沉降不滤失。

28、(2)本发明通过助乳化剂和超声处理的协同作用,使得乳液粒径达到纳米级,采用细乳液聚合,相当于本体聚合,跟其他微胶囊聚合方法相比,该技术特殊的液滴成核方式使得聚合场所发生在芯材周围,制备出的微胶囊酸粒径小且均匀,圆球度高,且对酸液封装率更高,粒径大小为10~30μm。

29、(3)本发明通过将酸液包裹的形式,使酸液能够达到目标储层进行释放,有效解决酸液滤失快以及对井筒腐蚀问题。

30、(4)本发明提供的耐高温的自悬浮微胶囊酸的复合酸压工艺,能实现远端裂缝的有效刻蚀,提高中部裂缝的酸蚀裂缝导流能力,保障近井裂缝维持较高的支撑裂缝导流能力。

31、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。


技术特征:

1.一种耐高温自悬浮微胶囊酸的制备方法,其特征在于,步骤如下:

2.如权利要求1所述的耐高温的自悬浮微胶囊酸的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述乳化剂包括主乳化剂和助乳化剂,主乳化剂为span60、span80、p135、op-10、np-10、tx-10中的一种;助乳化剂为正丁醇、丙二醇、十二醇、十四醇、十六醇、聚甘油酯中的一种。

3.如权利要求2所述的耐高温自悬浮微胶囊酸的制备方法,其特征在于,所述酸液选自硝酸、醋酸、盐酸、土酸中的一种或多种混合物。

4.如权利要求3所述的耐高温自悬浮微胶囊酸的制备方法,其特征在于,以所有原料的总质量计作100%,酸液占20%-45%,总有机溶剂占40%-60%,聚合物单体a占5%-15%,聚合物单体b占2.5%-10%,主乳化剂占0.1%-1%,助乳化剂占0.5%-2%,引发剂占0.08%-1.8%。

5.如权利要求4所述的耐高温自悬浮微胶囊酸的制备方法,其特征在于,所述引发剂为kps、aps、aibn、abvn、bpo中的一种。

6.一种耐高温自悬浮微胶囊酸,其特征在于,由权利要求1-5任意一项所述的耐高温自悬浮微胶囊酸的制备方法制成。

7.一种如权利要求6所述的耐高温自悬浮微胶囊酸的应用方法,其特征在于,步骤如下:

8.如权利要求7所述的耐高温自悬浮微胶囊酸的应用方法,其特征在于,步骤(1)-(6)中,各步骤所注入的液体占注入储层总液体的体积比例分别为:步骤(1)注入的压裂液占10%-15%;步骤(2)注入的高粘度交联酸占10%-5%;步骤(3)注入的低粘度交联酸占10%-30%;步骤(4)注入的高粘度交联酸占20%-30%;步骤(5)中注入的压裂液占20%-60%;步骤(6)注入的顶替液占15%。


技术总结
本发明公开了一种耐高温自悬浮微胶囊酸的制备方法及应用,步骤S1、将高密度和低密度有机溶剂混合,加入聚合物单体A、乳化剂和引发剂,在35‑45℃下搅拌溶解,形成溶液A;S2、将酸液与去离子水混合,加入聚合物单体B,55‑65℃下搅拌溶解,形成溶液B;S3、将溶液A与溶液B进行混合搅拌,形成乳液;将乳液在超声功率300W~400W下进行超声处理,乳液粒径达到350‑500nm且粒径达到平衡则为超声完成;S4、将乳液加热至130~180℃,搅拌反应1‑2h,得到悬浮于液体表面的圆球度规整的粉末状产物,抽滤,用蒸馏水清洗产物,60℃烘干,得到粒径大小为10~30μm的微胶囊酸。本发明提供的微胶囊酸密度极低,可长时间漂浮在低粘度的压裂液表面,实现超长距离输送且不沉降不滤失。

技术研发人员:朱静怡,何嘉雨,易良平,杨兆中,李小刚,周杰
受保护的技术使用者:西南石油大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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