一种由二氧化硅气凝胶微球包覆过硫酸铵延时破胶剂的制备方法与流程

文档序号：12834986阅读：1687来源：国知局

本发明涉及油田开采中压裂液破胶剂的技术领域，特别涉及一种延时破胶剂的制备方法。

背景技术：

在钻井工程中，水力压裂是油气田增产的一项重要技术措施。其水力压裂的大致过程就是利用地面的高压泵组将高粘度的液体利用其传压性能以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，当压力增大到超过井壁附近的地应力时，油层就会出现一定的几何裂缝，随着携带有一定支撑剂的高粘度液体继续注入井中，裂缝逐渐延伸扩宽，最后在地层中形成具有一定长度、宽度和高度的填砂裂缝。而这些裂缝有着很高的渗透能力，使油气能快速的通过这些裂缝流入井中，所以起到了油田增产的作用。压裂施工的后期需要将压裂液完全返排，但是由于形成高粘度冻胶的压裂液已经失去了良好的导流能力，所以为了压裂施工的顺利进行，就必须使用过硫酸铵破胶剂来使已经形成冻胶的压裂液重新破胶并获得导流能力。但在实际的施工过程中若直接加入高浓度的过硫酸铵破胶剂，就会使压裂液过早降粘，大大减弱其携砂能力，使支撑剂沉降在在反井地带或井筒中，使地层或井眼周围脱砂，造成砂堵，从而造成压裂施工的失败。相反，当加入的过硫酸铵量过少时，会使高粘的压裂液在支撑导流床上大量富集，造成压裂液残渣和滞留液对裂缝和储层的伤害。而解决这一矛盾的办法就是在破胶剂表层包裹一层胶囊结构，将其与压裂液隔离开来，在工程施工前期不会起到破胶作用，而在后期一定的条件下释放过硫酸铵，形成延时破胶剂的效果。这样既可以避免破胶剂过早释放使压裂液降粘，又可以使用高浓度破胶剂使压裂液后期完全破胶。

目前胶囊破胶剂的胶囊多采用纤维素类、聚烯烃类、聚酯类、聚多元醇类等高分子材料。但高分子材料普遍高温性能有局限，使用温度范围一般小于200摄氏度。然而地层内部环境复杂，井下温度一般可达150摄氏度以上，这对高分子材料的稳定性提出了不小的考验。井下复杂的环境可能会使高分子胶囊外壳熔融破裂，使过硫酸铵提前释放，造成压裂施工的失败。

无机非金属材料性质稳定，其二氧化硅气凝胶使用温度为-192℃~1000℃，完全可以满足地层复杂的环境。而且，二氧化硅气凝胶也是一种性能极其优越的隔热保温材料。因此，如果可以用二氧化硅气凝胶代替高分子材料作为破胶剂包覆材料，则可以使破胶剂在井下复杂环境中的稳定性和安全性得到大大提高，保证压裂施工可以安全顺利的完成。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于提供一种二氧化硅气凝胶微球包覆过硫酸铵微球结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将正硅酸乙酯（teos）,乙醇以摩尔比为1:1~1:3加入到烧杯中，再加入去离子水2.7ml~6.3ml和浓硝酸0.01~0.025ml，在磁力搅拌条件下混合，待混合液澄清后加入过硫酸铵0.5~1.5g，并在室温条件下继续搅拌水解24h；

步骤二：将70ml食用油和5ml司班80加入烧杯中，在磁力搅拌下混合，待混合均匀即可;

步骤三:将水解24h后的水解液缓慢加入到混合均匀的油相中，继续在磁力搅拌下混合，其搅拌速度在400r/min~700r/min，待混合均匀即可；

步骤四：待上述混合液混合均匀时在搅拌状态下加入2~4ml氨水调节其ph值，维持搅拌一段时间，其搅拌速度在500r/min~850r/min，待搅拌均匀后用保鲜膜遮住烧杯口静置8h；

步骤五：进行抽滤操作，用正己烷清洗置换上述混合液的油相，通过抽滤过程得到湿凝胶；

步骤六：将抽滤产物置于40℃烘箱中干燥48h，即得到最终产物。

本发明进一步的优选方案是：在进行反相乳液聚合前，水解过程要在搅拌条件下充分水解24h。

本发明进一步的优选方案是：所述水的量在3.6~5.4ml。

本发明进一步的优选方案是：在反相乳液聚合过程中，当搅拌速度在650r/min~750r/min时产物的粗糙感明显降低。

本发明进一步的优选方案是：过硫酸铵与二氧化硅的质量比为1:0.7~1:4

本发明提供了一种二氧化硅气凝胶包覆过硫酸铵微球结构的制备方法，通过使用二氧化硅气凝胶代替高分子材料作为过硫酸铵的包覆材料，解决了高分子材料耐热性能差的缺陷，提高了过硫酸铵破胶剂在压裂施工中的稳定性和安全性，保证压裂施工能够安全顺利的进行。

目前胶囊破胶剂的胶囊多采用纤维素类、聚烯烃类、聚酯类、聚多元醇类等高分子材料。但高分子材料普遍高温性能有局限，使用温度范围一般小于200摄氏度。然而地层内部环境复杂，井下温度一般可达150摄氏度以上而，这对高分子材料的稳定性提出了不小的考验，也不利于工程的顺利进行。

无机非金属材料性质稳定，其二氧化硅气凝胶使用温度为-192℃~1000℃，完全可以满足地层复杂的环境。而且，二氧化硅气凝胶也是一种性能极其优越的隔热保温材料。因此，如果可以用二氧化硅气凝胶代替高分子材料作为破胶剂包覆材料，则可以使破胶剂在井下复杂环境中的稳定性和安全性得到大大提高。

附图说明

图1为本发明实施例1制备所得到的延时破胶剂的宏观照片

图2为本发明实施例1制备所得到的延时破胶剂的扫描电镜照片（sem）；

图3为在本发明实施例1制备所得到的延时破胶剂的释放率随时间的变化曲线。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

将正硅酸乙酯（teos）,乙醇以摩尔比为1:1.04加入到烧杯中，再加入去离子水5.4ml和浓硝酸0.0242ml，在磁力搅拌条件下混合，待混合液澄清后加入1.5g过硫酸铵，并继续搅拌水解24h。

用量筒量取70ml食用油，并在量筒中加入司班80至75ml（油相70ml+表面活性剂5ml），一并倒入装有磁转子的烧杯中，用搅拌机搅拌至均匀。搅拌均匀后，缓慢加入水解液，设定搅拌速度为650r/min，搅拌至均匀。降低转速，缓慢加入2ml氨水调剂ph，在搅拌速度为700r/min的条件下维持搅拌一段时间。待搅拌均匀后用保鲜膜遮住烧杯口静置8h。