专利名称：三层球体式胶囊破胶剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及油气田压裂液破胶技术领域的胶囊破胶剂及其制备方法。
目前，油田压裂作业时，常使用水溶性的强氧化剂过硫酸盐作为压裂液冻胶的破胶剂，这种裸露的过硫酸盐破胶剂直接与水基(或乳化)压裂液冻胶混合接触后，造成压裂液冻胶过早失去粘度，减弱携砂能力，使油层受到外来入井流体严重的穿透伤害；反之，若减少破胶剂用量，则会造成聚合物压裂液在裂缝导流床上大量富集，从而对油层造成压裂液残渣和滞留体伤害，油井返排困难。为了从根本上解决由于压裂液造成的滤液穿透和残体对油层伤害的问题，国外和国内都尝试研制并应用一种能控制压裂液聚合物降解的胶囊破胶剂。如《油气田开发工程译丛》(1991年第10期)上刊登的《水基聚合物压裂液的胶囊破胶剂》一文，公开了一种在过硫酸盐的表面包裹一层防水包皮的胶囊破胶剂，该破胶剂产品分为两层，囊心为过硫酸铵结晶体或松散颗粒(指小结晶体粘连团)，隔水包层为水基聚偏二氯乙烯共聚物(PVCD-CP)，通过“wruster”法即流化床多路包皮法制备。另外已公开的专利申请“水基聚合物压裂液双层微囊破胶剂”(专利申请号93117052.4)提供了一种破胶剂，其产品结构与上述破胶剂类似，采用具有双相分散体系和颗粒整体滚动和自身滚动效应的生产工艺制备。这种产品囊心为过硫酸铵结晶体(或松散颗粒)，隔水层为缓释层(氯乙烯--偏二氯乙烯共聚物PVDC--CO)和定点释放层(固体石蜡)。它们的不足之处是1、使用的囊心物颗粒表面凹凸不平，其外表面呈无规则多棱角结晶体或呈蜂窝状颗粒，包衣后难以形成一定圆球度的球体，多为冲剂式次品，若想达到一定的“缓释”效果，隔水包层重量约占胶囊产品重量的30％--40％(指美国HALLIBURTON产品)，因此包层液用量较多，包层厚度较厚。2、由于过硫酸铵是反应能力极强的强氧化剂，放置久极易吸潮、粘连、起团，因此加工制粒与包衣的分期作业会影响包衣质量。3、上述“双层微囊破胶剂”主要依靠缓释层材料延缓释放过硫酸铵，完成破胶，这种方法破胶剂释放速度较慢，且不能整体释放，因此破胶不彻底。
本发明的目的是提供一种由防水性、耐温性、缓慢油溶性材料囊化和具有胶结强度好、圆球度及表面光滑度高、能定点释放的三层球体式胶囊破胶剂及其制备方法。
本发明提供了这样一种破胶剂将破胶剂主体的结晶颗粒作为该破胶剂的囊核，破胶剂主体粉末与添加剂粘结在囊核外表面，形成囊幔，包衣材料与添加剂共同包裹在囊幔外表面形成囊皮，其重量％的配方为破胶剂主体 80％包衣材料 15-18％添加剂 2-5％其中作为破胶剂主体的囊核结晶颗粒以及囊幔粉末的粒经分别为0.20～0.80mm(含0.80mm)及0.10-0.05mm。材料为过硫酸盐、生物纤维素酶、碳酸钠、无水醋酸钠等压裂液用破胶剂；包衣材料为氯-偏共聚乳液(添加30-60g水泥)、乙基纤维素溶液或聚丙烯酸树脂；添加剂为粘结剂、分散剂、增脆剂，温度稳定剂。粘结剂为氯-偏共聚乳液或乙基纤维素溶液、聚阴粒子纤维素溶液、聚丙烯酸树脂、明胶等。分散剂为硬脂酸镁或滑石粉。增脆剂为硬脂酸镁或水泥。温度稳定剂为硫代硫酸钠。
其制备工艺步骤如下(1)、取一定数量的经筛析而成的0.2-0.8mm的破胶剂囊核倒入制粒锅(3)内；(2)、向制粒贮液器(1)内加入一定量的粘结剂；(3)、匀速转动制粒锅(3)，将粘结剂连续喷撒在囊粒表面，并将已准备好的经粉碎的破胶剂囊幔粉末(0.1-0.05mm)连续均匀的撒在囊粒表面，同时加入温度稳定剂、增脆剂、颗粒分散剂等添加剂；(4)、将步骤(3)得出的0.45-0.9mm(或0.9mm-1.25mm)的制粒放入包衣机上筒体(20)内；(5)、将囊皮液体按囊皮量/制粒量为45ml/100g的比例加入包衣贮存器(30)内；(6)、匀速旋转包衣机，热风预热包衣颗粒，同时由喷枪(18)将囊皮液体喷撒在上筒体(20)内的制粒表面，出锅前加入一定量分散剂，即得三层球体胶囊破胶剂。
其中步骤(3)中使用的气源压力范围为0.35-0.7MPa；制粒锅转速控制在48-54转/分，锅轴线与水平面仰角为15°-45°；粘结剂喷撒时喷浆流量控制在30-80ml/min，喷气压力在0.08-0.12MPa范围内；步骤(6)中包衣机转速调节在120-160转/分的范围内；热风温度控制在50℃-65℃，鼓风流量为400l/min，包衣颗粒温度为30℃-40℃。囊皮喷撒流量在25-40ml/min，喷气压力控制在0.1-0.2MPa，喷气流量为15-20l/min。
本发明的优点是1、在囊核外包裹一层超细粉末层囊幔，可以达到通过改变囊幔厚度控制胶囊尺寸大小，将原来无规则多棱角和形如蜂窝状表面的囊核结品体(或松散颗粒)囊圆和填平，形成圆球度高、表面光滑的球形颗粒，从而减化了包衣工艺，减少了包层厚度，提高了破胶性能；2、囊幔外的囊皮层具有隔水性、耐温性和缓慢油溶性的特点，此外该层还具有成膜性能好、附着力强、不与被包物发生化学反应、抗湿、抗热(适用于40℃-80℃油层温度)，耐酸碱(PH＝2-3)等性质，包裹后的胶囊机械性能优良；3、该破胶剂依靠裂缝闭合应力来触发胶囊包层变形或破碎，具有延缓释放和高浓度整体释放效果，能有效控制水基聚合物压裂液降解时间，减轻地层伤害；4、可将两种或更多种破胶剂主体混合制粒，具有“二合一或多重合一”功能。5、本发明采用的粘结剂及囊皮材料在4-8小时内能自行被油完全溶解，对地层不会造成二次伤害。
附图
为本发明制备方法工艺流程图。
实施例(1)、将10Kg经过筛析成的0.2-0.45mm过硫酸铵囊核倒入制粒锅(3)内。
(2)、向制粒贮液器(1)内加入2022ml粘结剂；(3)、准备粉碎好的0.05-0.1mm超细过硫酸铵粉末16Kg作为滚制囊核表面的囊幔充填物；(4)、接通空气压缩机(9)，气源压力表(8)控制在0.4-0.7MPa之间；(5)、开动制粒锅马达(11)，制粒锅转速调整在50转/分，锅轴线与水平面仰角30°；(6)、按六通阀(6)的对应位置打开喷枪(2)的气控开关、喷气开关、喷浆开关，用减压阀(5)调节喷气压力表(4)指示0.09MPa，喷浆流量控制在约75ml/分；(7)、囊核在制粒锅内作涡旋回转运动，通过喷枪(2)将粘结剂喷撒在囊核表面，同时连续均匀地喷撒超细过硫酸铵粉末，直至形成具有囊核、囊幔两层结构的球粒；(8)、将制成的球粒进行抛光处理，然后加入颗粒分散剂(或温度稳定剂)0.28Kg，防止颗粒间相互粘连起团；(9)、取上述0.45-0.90mm(或0.90-1.25mm)的制粒2.5Kg放进包衣机上筒体(20)内；(10)、接通包衣机马达(29)，带动主机转盘(21)转动，其转速调节在160转/分，利用吸尘器(19)吸附包衣机上筒体内的粉尘、潮气，鼓风机(26)的鼓风量调节阀(25)控制流量计(24)指示在400l/min，经过电加热器(31)使鼓风预热的温度达到59℃，物料包衣温度为36℃；(11)、然后按1Kg过硫酸铵制粒品加入450ml囊皮液量的配比向包衣贮液器(30)内加入囊皮液量1125ml；(12)、按顺序依次接通喷浆泵(23)、喷气电磁阀(14)和喷浆电磁阀(10)，调节减压阀(16)使喷气压力表(15)指示0.1MPa，调整节流阀(13)使喷气流量计(12)指示在20ml/min，喷浆流量为30ml/min；(13)、喷枪(18)喷射出雾化状包衣液使颗粒表面包裹一层囊皮材料；(14)、出锅前需加入60g硬脂酸镁分散剂(或温度稳定剂)，然后进行4min的抛光处理；(15)、将出锅后的包衣颗粒凉干，选择0.45-0.90mm颗粒，即可得到符合压裂液用的三层球体式胶囊破胶剂产品。
依照上述方法可以对过硫酸钾、生物纤维素酶、碳酸钠、无水醋酸钠等压裂液用破胶剂进行类似的加工生产。
权利要求
1.三层球体式胶囊破胶剂，其特征在于破胶剂主体的结晶颗粒作为该破胶剂的囊核，破胶剂主体粉末与添加剂粘结在囊核外表面，形成囊幔，包衣材料与添加剂共同包裹在囊幔外表面形成囊皮，其重量％的配方为破胶剂主体 80％；包衣材料 15-18％；添加剂 2-5％。
2.根据权利要求1所述的三层球体式胶囊破胶剂，其特征在于所述的破胶剂主体结晶颗粒及其粉末粒径分别为0.20～0.80mm(含0.8mm)及0.1-0.05mm。
3.根据权利要求1或2所述的三层球体式胶囊破胶剂，其特征在于其所述的的破胶剂主体为过硫酸盐、生物纤维素酶、碳酸钠、无水醋酸钠等压裂液用破胶剂。
4.根据权利要求1所述的三层球体式胶囊破胶剂，其特征在于所述的包衣材料为氯-偏共聚乳液(添加30-60g水泥)、乙基纤维素滤液或聚丙烯酸树脂。
5.根据权利要求1所述的三层球体式胶囊破胶剂，其特征在于所述的添加剂为粘结剂、分散剂、增脆剂，温度稳定剂。
6.根据权利要求5所述的三层球体式胶囊破胶剂，其特征在于所述的粘结剂为氯-偏共聚乳液或乙基纤维素溶液、聚阴粒子纤维素溶液、聚丙烯酸树脂、明胶等。
7.根据权利要求5所述的三层球体式胶囊破胶剂其特征在于所述的分散剂为硬脂酸镁或滑石粉。
8.根据权利要求5所述的三层球体式胶囊破胶剂，其特征在于所述的增脆剂为硬脂酸镁或水泥。
9.根据权利要求5所述的三层球体式胶囊破胶剂，其特征在于温度稳定剂为硫代硫酸钠。
10.三层球体式胶囊破胶剂的制备方法，其特征依次包括下述步骤(1)、取一定数量的经筛析而成的0.2-0.8mm的破胶剂囊核倒入制粒锅内；(2)、向制粒贮液器(1)内加入一定量的粘结剂；(3)、匀速转动制粒锅(3)，将粘结剂连续喷撒在囊粒表面，并将已准备好的经粉碎的破胶剂粉末(0.10-0.05mm)连续均匀的撒在囊粒表面，同时加入温度稳定剂、增脆剂、颗粒分散剂等添加剂；(4)、将步骤(3)得出的0.45-0.90mm(或0.90mm-1.25mm)的制粒放入包衣机上筒体(20)内；(5)、将囊皮液体按囊皮量/制粒量为45ml/100g的比例加入包衣贮存器(30)内；(6)、匀速旋转包衣机，热风预热包衣颗粒，同时由喷枪(18)将囊皮液体喷撒在上筒体(20)内的制粒表面，出锅前加入一定量分散剂，即得三层球体式胶囊破胶剂；其中，步骤(3)中使用的气源压力范围为0.35-0.7MPa；制粒锅转速控制在48-54转/分，锅轴线与水平面仰角为15°-45°；粘结剂喷撒时喷浆流量控制在30-80ml/min，喷气压力在0.08-0.12MPa范围内；步骤(6)中包衣机转速调节在120-160转/分的范围内；热风温度控制在50℃-65℃，鼓风流量为400l/min，包衣颗粒温度为30℃-40℃；囊皮喷撒流量在25-40ml/min，喷气压力控制在0.1-0.2MPa，喷气流量为15-20l/min。
全文摘要
本发明提供了一种用于油气田压裂施工作业中的压裂液破胶剂及其制备方法。该破胶剂通过物理方法将囊核、囊幔、囊皮三层结构粘结包裹在一起，形成三层球体式胶囊破胶剂，其中囊核和囊幔的主要成分为破胶剂主体，囊皮的主要成分为机械、物理性能良好的防水材料。该破胶剂具有延缓释放和高浓度整体释放破胶剂的作用，能有效控制冻胶压裂液降解时间，减少压裂液对油层的伤害。
文档编号B01J13/20GK1140101SQ9510727
公开日1997年1月15日 申请日期1995年7月12日 优先权日1995年7月12日
发明者谢建利, 张惠蓉, 宋运维, 张玉田, 艾孜木江, 胡秀珍 申请人:新疆石油管理局油田工艺研究所