本发明属于钻井封堵,具体涉及一种聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂及其制备方法和应用。
背景技术:
1、在钻井过程中钻井液中的水分与固相颗粒会延地层中的空隙向地层中渗漏。特别在钻遇储层时,固相颗粒运移造成地层的堵塞以及液相侵入地层造成的水锁效应是造成储层伤害降低产液量的最主要原因。目前常用的方法是在钻井液中添加封堵剂对地层进行封堵阻止有害固相以及液相侵入地层对地层造成伤害。封堵剂一般分为硬封堵与软封堵两种类型,硬封堵是根据地层空隙的分布搭配不同粒径的刚性粒子进行硬封堵,软封堵是指处理剂在井壁表面形成一层软性封堵膜以阻止固相液相侵入地层。目前应用的封堵剂大多需要完井后进行后期的清除作业,如果清除不彻底还会对储层造成二次伤害。
2、在国内张洁等人申请的专利(cn 108384520a)一种钻井液用可降解的纤维封堵剂及其制备方法中选用纤维等材料与聚乳酸共聚制备封堵剂,由于接枝了纤维使得降解时间增加,降解难度增大。
3、因此,目前亟需研发一种不需要后期作业便可以自清除的封堵剂,且清除效果理想,不会对储层造成二次污染。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的上述问题,本发明提出了一种聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂及其制备方法和应用。
2、第一方面,本发明提出了一种聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂,其组分按质量百分比计,包括小分子聚乳酸50%~80%,浒苔多糖15%~45%,酯化剂3%~5%,其余为水。
3、需要说明的是,聚乳酸(polylactide简称pla)及其共聚物是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型的特点,因而现已在可生物降解的纤维、可生物降解的塑料制品等方面有了广泛的应用。
4、浒苔多糖是一种由浒苔中提炼出来的多糖。浒苔是一种沿海地区广泛生长的水生植物,利用浒苔提取浒苔多糖原料成本低廉,且产物环保易降解。
5、将聚乳酸与浒苔多糖两种材料通过酯化反应接枝在一起,通过合理的工艺可以控制产物的降解时间,在钻井作业结束后根据后期完井作业的时间该封堵剂可自行降解,封堵剂材料不会对储层造成损害也不需要二次压裂等后期清除封堵的作业。且封堵剂降解时显酸性,可以与地层中的岩石反应,增大孔隙尺寸,以提高后期作业的产液量。
6、作为本发明的具体实施方式,所述小分子聚乳酸分子量在30000~80000之间。
7、作为本发明的具体实施方式,所述小分子聚乳酸为聚乳酸粉末、聚乳酸微球或聚乳酸乳液。
8、作为本发明的具体实施方式,所述小分子聚乳酸为聚乳酸粉末粒径范围为300目~500目。
9、作为本发明的具体实施方式,所述聚乳酸微球为反向乳液聚合法制备的聚乳酸微球,其粒径范围为1μm~100μm。
10、作为本发明的具体实施方式,所述聚乳酸乳液溶剂为二氯甲烷,氯仿,丙酮中的一种或几种的混合溶剂。
11、作为本发明的具体实施方式,所述浒苔多糖的制备工艺包括以下步骤:
12、取脱脂后的浒苔干粉用热水浸提,冷却,调ph值至5.5,加入质量分数为8%的木瓜蛋白酶脱蛋白后,经乙醇醇沉。所述浸提为水或者乙醇。
13、作为本发明的具体实施方式,所述酯化剂为乙二酸、丙二酸、丁二酸以及己二酸中的至少一种。
14、第二方面,本发明提供了一种如第一方面所述的聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂的制备方法,包括以下步骤:
15、s1:将小分子聚乳酸和溶剂混合,得到分散后的聚乳酸分散液;
16、s2:将步骤s1得到的聚乳酸分散液与浒苔多糖混合,得到聚乳酸浒苔多糖混合溶液;
17、s3:将步骤s2得到的聚乳酸浒苔多糖混合溶液与酯化剂在催化剂作用下进行酯化反应,得到聚乳酸-浒苔多糖接枝物;
18、s4:将步骤s3得到的聚乳酸-浒苔多糖接枝物干燥造粒,得到聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂。
19、作为本发明的具体实施方式,所述步骤s1中,所述小分子聚乳酸和溶剂的质量体积比为1g:2.5ml~7ml;所述溶剂为水、二氯甲烷,氯仿,丙酮中的一种。
20、作为本发明的具体实施方式,所述步骤s2中,所述小分子聚乳酸与浒苔多糖的质量比为(1-6):1;所述聚乳酸分散液与浒苔多糖混合的条件包括:混合温度为70℃~90℃,搅拌速率为50-300rmp。
21、作为本发明的具体实施方式,所述步骤s3中,所述酯化反应温度为150℃~180℃;所述催化剂为大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂、大孔强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂中的至少一种。
22、示例性地,酯化反应在管式反应器中装填催化剂,进行连续酯化实验。在床层温100℃~120℃,釜温150℃~180℃酯化剂蒸汽从反应器下端进入,将步骤s3配置的聚乳酸浒苔多糖混合溶液从反应器上端连续进料,二者逆向在反应器的催化剂段接触进行酯化反应,连续酯化产物进入与反应器相连的釜底。
23、第三方面,本发明提供了第一方面所述的聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂或第二方面所述的制备方法制得的聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂在钻井封堵领域中的应用。
24、本发明中的上述原料均可自制,也可商购获得,本发明对此不作特别限定。
25、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
26、1、本发明的聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂,可以通过自降解实现自清除的封堵剂,解决了现有技术中封堵剂需要后期作业清除,或清除不彻底造成储层二次伤害等问题。
27、2、本发明的聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂自降解后由于其显酸性还可以有利于增加孔隙体积,从而有利于产液量的提高。
1.一种聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂,其特征在于,其原料按质量百分比计,包括小分子聚乳酸50%~80%,浒苔多糖15%~45%,酯化剂0.5%~5%,其余为水。
2.根据权利要求1所述的封堵剂,其特征在于,所述小分子聚乳酸的数均分子量在30000~80000之间。
3.根据权利要求1或2所述的封堵剂,其特征在于,所述小分子聚乳酸为聚乳酸粉末或聚乳酸乳液。
4.根据权利要求1-3任一项所述的封堵剂,其特征在于,所述聚乳酸粉末粒径范围为1μm~20μm;所述聚乳酸乳液中的乳液油相为二氯甲烷,氯仿,丙酮中的一种或几种的混合溶剂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的封堵剂,其特征在于,所述浒苔多糖的制备方法包括:取脱脂后的浒苔干粉浸提,冷却,加入木瓜蛋白酶脱蛋白后,经乙醇醇沉得到;
6.根据权利要求1-5任一项所述的封堵剂,其特征在于,所述酯化剂为乙二酸、丙二酸、丁二酸以及己二酸中的至少一种。
7.一种权利要求1-6任一项所述的聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述小分子聚乳酸和溶剂的质量体积比为1g:2.5ml~7ml;所述溶剂为水、二氯甲烷,氯仿,丙酮中的一种。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述小分子聚乳酸与浒苔多糖的质量比为(1-6):1;所述聚乳酸分散液与浒苔多糖混合的条件包括:混合温度为70℃~90℃,搅拌速率为50-300rmp;
10.权利要求1-6任一项所述的聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂或权利要求7-9任一项所述的制备方法制得的聚乳酸-浒苔多糖接枝封堵剂在钻井封堵领域中的应用。