一种水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂及其制备使用方法

摘要

本发明提供了一种水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂，包括以下组分，各组分以及各组分所占的质量百分比为：胶凝剂0.2～2.0％；降滤失剂0.1～2％；增韧剂1～10％；粘土稳定剂1～4％；高温稳定剂0.05～0.2％；胶囊破胶剂0.01～0.1％；其余组分为水，所述的胶凝剂为水溶性梳型聚合物，能够通过梳型结构自组装形成物理交联结构，该胶凝剂的商品名称为佰椿高温凝胶，由成都佰椿石油科技有限公司生产。本发明同时还提供了上述水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂的制备及使用方法。本发明提供的水溶性压裂暂堵转向剂无需侯凝、对地层伤害小，同时还具有能自动识别裂缝，封堵率高的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可应用于油、气井水力压裂的水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂，以及该暂堵转向剂的制备和使用方法，属于油气藏增产技术领域。

背景技术

随着我国油气资源的不断开发，储层地质条件越来越复杂，其开采难度也越来越大。近些年，针对强非均质性、低渗、特低渗储层，为进一步提高改造效率，实现均匀改造，提出了暂堵转向技术。它是在水力压裂过程中实时加入暂堵转向剂，暂堵已形成的人工裂缝，迫使裂缝在其他方向起裂扩展，高压压开新裂缝，以增加沟通机率来提高压裂改造效果。在该项技术中，良好的暂堵材料是实现有效暂堵压裂的关键。

目前，国内外用作压裂施工的暂堵转向剂主要可分为水溶性暂堵转向剂、油溶性暂堵转向剂、自降解暂堵转向剂三种。水溶性暂堵转向剂主要分为两大类：交联体系和非交联体系。交联类暂堵剂主要使用高分子聚合物，通过化学交联形成凝胶达到裂缝暂堵转向所需的结构强度，施工结束后通过氧化剂氧化破胶实现解堵。周法元等人研究了一种压裂暂堵剂ZFJ，通过将水溶性聚合物二次交联形成凝胶实现暂堵。专利201010134590.9介绍了一种水溶性暂堵剂，它使用胍胶和三氧化二铝等为原料，在地层条件下交联，形成承压达到30MPa的胶塞，从而实现封堵。非交联类暂堵剂一般使用骨胶、吸水树脂等材料。专利91101010.6、CN102093864A、CN102020984A以及专利CN200410009408.1公开介绍了几种暂堵剂，这些暂堵剂由骨胶、胍胶等材料组成，在地层条件下水化形成突破压力达到8MPa的封堵层。赖南君等人使用了一种非交联的吸水膨胀材料作为暂堵剂，突破压力梯度达到47.1MPa/m。这两类水溶性压裂暂堵转向剂都存在一定的不足，主要表现在：

1)加入暂堵剂后不能立即进行压裂施工，需要一定的侯凝时间；

2)非交联类暂堵转向剂使用的骨胶、胍胶等产品都具有较高的水不溶物含量，对地层伤害大；交联类暂堵剂尽管使用的高分子聚合物中水不溶物含量少，但交联过程将产生大量水不溶物，也会对地层造成严重的伤害。

由于这两方面的原因，造成水溶性压裂暂堵转向剂的推广应用受到限制。

发明内容

本发明提供了一种新型的水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂，该水溶性压裂暂堵转向剂无需侯凝、对地层伤害小，同时还具有能自动识别裂缝，封堵率高的特点。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂，包括以下组分，各组分以及各组分所占的质量百分比为：胶凝剂0.2～2.0％；降滤失剂0.1～2％；增韧剂1～10％；粘土稳定剂1～4％；高温稳定剂0.05～0.2％；胶囊破胶剂0.01～0.1％；其余组分为水，所述的胶凝剂为水溶性梳型聚合物，能够通过梳型结构自组装形成物理交联结构，该胶凝剂的商品名称为佰椿高温凝胶，产品代号BCG-5，由成都佰椿石油科技有限公司生产，工业品，其结构式如下所示：

所述降滤失剂为疏水纳米二氧化硅。

所述增韧剂为亲水改性聚醋酸酯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种，纤维长度在5mm～50mm之间。

所述粘土稳定剂为氯化钾。

所述高温稳定剂为硫代硫酸钠、甲醇中的一种或两种。

所述胶囊破胶剂内含物为过硫酸铵。

本发明同时还提供了上述水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂的制备及使用方法，包括以下步骤：

(1)、在循环或搅拌器搅拌条件下，在清水中按上述质量百分比缓慢加入胶凝剂、降滤失剂、增韧剂、粘土稳定剂以及高温稳定剂，充分循环或搅拌，待胶凝剂完全溶解，得到暂堵转向剂；

(2)、在压裂井口连接好旁通管线，待水力压裂造缝后暂停压裂泵车，将暂堵转向剂通过水泥车从旁通管线泵入井底，泵送暂堵转向剂的同时按上述质量百分比加入胶囊破胶剂；将暂堵转向剂顶替完后无需侯凝，继续主压裂施工，实现缝内压裂转向；也可将暂堵转向剂泵入混砂车的混砂槽中，通过压裂车将暂堵转向剂泵入井底。

本发明中利用一种具有特殊结构的水溶性梳型聚合物作为胶凝剂，在水溶液中，该胶凝剂不需要化学交联，通过梳型结构的自组装形成物理交联结构，从而达到裂缝暂堵转向所需的结构强度。由于这种物理交联结构是可逆的，因而具有很强的触变性。在泵送过程中，在强剪切作用下，自组装结构破坏，粘度低、流动性好，易于进入裂缝深部。当进入裂缝后，流速降低，剪切作用减弱，自组装结构又重新恢复，实现有效封堵。由于溶液的这种特性，使其具有自动识别裂缝、对裂缝封堵率高的特点。梳型结构的自组装形成的物理交联结构刚性强，因而还具有良好的抗温、抗盐的性能特点。其自身不含水不溶物，也无需化学交联，不会产生水不溶物，因而也不会对地层造成堵塞伤害。该胶凝剂溶液触变性好、粘弹性强，易于粘附在裂缝和岩石表面实现封堵。

本申请中所述降滤失剂为疏水纳米二氧化硅。疏水纳米材料能不仅能改变岩石表面的润湿性，还能和胶凝剂分子链桥接，形成假滤饼，显著降低滤失。由于纳米二氧化硅颗粒足够小，进入地层孔喉的颗粒又能随返排液流出，不会对地层造成伤害。此外，所述增韧剂为亲水改性聚醋酸酯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种，纤维长度在5mm～50mm之间。该增韧剂主要利用纤维增韧的原理，提高暂堵层的突破压力。

基于上述状况，本申请与现有技术相比，具有以下突出的效果：

(1)该水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂泵入井底后无需侯凝，可以继续主压裂施工，缩短施工时间。

(2)所述体系通过梳型结构的自组装形成物理交联结构，达到裂缝暂堵转向所需的结构强度，解决了普通水溶性压裂暂堵剂水不溶物含量高，对地层伤害大的缺点。

(3)所述体系由于强的触变性使其具有自动识别裂缝，封堵率高的特点。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明，该实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

以下实施例中所述胶凝剂为水溶性梳型聚合物，能够通过梳型结构自组装形成物理交联结构，该胶凝剂的商品名称为佰椿高温凝胶，产品代号BCG-5，由成都佰椿石油科技有限公司生产，工业品。所述降滤失剂为疏水纳米二氧化硅。所述增韧剂为亲水改性聚醋酸酯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种，纤维长度在5mm～50mm之间。所述粘土稳定剂为氯化钾。所述高温稳定剂为硫代硫酸钠、甲醇中的一种或两种。所述胶囊破胶剂内含物为过硫酸铵。

实施例1

本实施例中提供的水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂的制备及使用方法如下：

在循环或搅拌器搅拌条件下，在清水中按质量百分比缓慢加入0.8％的胶凝剂、0.5％的降滤失剂、3％增韧剂、1％粘土稳定剂、0.1％高温稳定剂，充分循环或搅拌，待胶凝剂完全溶解，得到暂堵转向剂。

施工前在压裂井口连接好旁通管线，待水力压裂造缝后暂停压裂泵车，将暂堵转向剂通过700型水泥车从旁通管线泵入井底，泵送暂堵转向剂的同时按0.04％的质量百分比加入胶囊破胶剂。将暂堵转向剂顶替完后无需侯凝，继续主压裂施工，实现缝内压裂转向。

实施例2

本实施例中提供的水溶性梳型聚合物压裂暂堵转向剂的制备及使用方法如下：

在循环或搅拌器搅拌条件下，在清水中按质量百分比缓慢加入1.2％的胶凝剂、1％的降滤失剂、5％增韧剂、2％粘土稳定剂、0.1％高温稳定剂，充分循环或搅拌，待胶凝剂完全溶解，得到暂堵转向剂。

待水力压裂造缝后降低排量，将暂堵转向剂代替压裂液泵入混砂车的混砂槽中，通过压裂车将暂堵转向剂泵入井底，泵送暂堵转向剂的同时按0.08％的质量百分比加入胶囊破胶剂。将暂堵转向剂顶替完后无需侯凝，继续主压裂施工，实现缝内压裂转向。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。