一种可控制释放的酸性胶囊及其应用

1.本发明属于石油开采中的增产改造领域，尤其涉及一种可控制释放的酸性胶囊及其应用


背景技术：

2.低渗、超低渗非常规油气藏的成功开采离不开增产改造手段，包括水力压裂、酸化压裂、基质酸化等方法。通常，以上增产改造方法涉及到的化学工作液或化学添加剂，离不开酸液的使用。例如水力压裂施工中常常会采用一段前置酸来降低岩石破裂压力或者疏通近井筒地带的通道；酸化压裂则是通过高浓度酸液与岩石反应，来形成具有粗糙壁面的酸蚀裂缝；而基质酸化则是采用多种类型的复合酸液来消除粘土矿物或结垢物等堵塞物对渗流通道的污染。然而随着油气开采难度的增加，酸液在增产改造中的应用也存在一些问题，例如酸液会造成井筒的腐蚀、酸液在高温下消耗过快造成其有效作用距离有限、酸液在一些特定背景下需要隔离或定时释放等。现需要对酸液进行改进，例如寻找一种可以将酸液包裹起来的方法，并能通过地层条件控制酸液的释放，从而赋予酸液更多的功能，以满足油气藏增产改造的需要。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明旨在提供一种可控制释放的酸性胶囊及其应用。该酸性胶囊由外部的高分子壳和内部的酸液组成，并能通过地层温度和裂缝闭合压力控制内部酸液的释放，解决了金属腐蚀和酸液有效作用距离有限的问题。同时该酸性胶囊的颗粒大小为微米级别，可通过液体携带泵入地层，对低渗、超低渗油气藏的增产改造应用具有重要意义。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种可控制释放的酸性胶囊，包括采用以下步骤进行制备：
6.步骤s1：将胶囊壳材、初乳乳化剂依次加入到有机溶剂中，均匀溶解并形成溶液a；
7.步骤s2：将稳定剂、复乳乳化剂依次加入到去离子水中，均匀溶解并形成溶液b；
8.步骤s3：在步骤s1所述溶液a中滴加酸液，搅拌5-10分钟后形成初乳；
9.步骤s4：在步骤s2所述溶液b中滴加步骤s3所述的初乳，搅拌30-60分钟后形成复乳；
10.步骤s5：对步骤s4所述的复乳进行油浴加热，开盖搅拌2-4小时后得到颗粒状产物；
11.步骤s6：将步骤s5所述的颗粒状产物过滤、清洗、干燥，得到可控制释放的酸性胶囊。
12.所述原料配比组成按如下重量份计算，胶囊壳材为3～10份；初乳乳化剂为0.2～1份；有机溶剂为20～50份；稳定剂为3～15份；复乳乳化剂为0.6～2份；水为300份；酸液为4～12份。
13.优选地，步骤s1所述的胶囊壳材为人工或者合成高分子材料；所述的初乳乳化剂为司盘20、司盘60、司盘80的一种或者多种；所述的有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或者多种。
14.优选地，步骤s2中所述的稳定剂为阿拉伯胶、明胶、黄原胶、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或者两种；所述的复乳乳化剂为吐温20、吐温40、吐温60、吐温80中的一种或者多种。
15.优选地，步骤s3所述的酸液包括无机酸和有机酸的一种或者两种；酸液的质量浓度为10％-40％。
16.优选地，步骤s5所述的油浴加热温度为30-80℃。
17.所述酸性胶囊可应用于石油与天然气的增产改造领域。
18.所述酸性胶囊的酸液释放首先由地层温度控制，其次由裂缝闭合压力控制。所述酸性胶囊的酸释放类型和酸释放浓度可以根据增产改造的实际需要有针对性地设计。
19.所述酸性胶囊的粒径大小为20-100微米，可满足低渗油气藏增产改造的施工要求。
20.本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
21.优点1：本发明提供的可控制释放的酸性胶囊制备方法，将双乳液法和溶剂蒸发法相结合，能制备出圆球度好、外壳致密、粒径为微米级别的胶囊材料，可满足对储层增产改造的注入要求。
22.优点2：本发明提供的酸性胶囊是将液体酸液包裹起来，可以有效避免酸液与金属管柱的接触，同时可有效减缓氢离子的释放速率，提高酸液的作用距离
23.优点3：本发明提供的酸性胶囊的外壳材料是由高分子材料所制成，其释放首先地层温度控制，其次是裂缝闭合压力控制。因此，可以根据高分子材料的耐温性能和机械性能有针对性地优选外壳材料，从而达到酸液在地层条件下释放可控的作用。
24.优点4：本发明提供的酸性胶囊所包裹的酸液种类多样且酸液浓度可变，具体可根据实际的应用场景进行有针对性的设计和优选。
25.优点5：本发明提供的酸性胶囊在油气藏增产改造领域应用广泛，包括但不限于降低地层破裂压力、酸化压裂造缝、基质酸化解堵、水基压裂液破胶、自生热气催化等。
附图说明
26.图1为本发明涉及可控制释放的酸性胶囊制备方法的流程图。
27.图2位本发明涉及可控制释放的酸性胶囊在增产改造中的应用范围。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
29.实施例1：
30.以下原料配比组成按如下重量份计算。
31.步骤s1：将6份聚苯乙烯、0.5份司盘60依次加入到30份丙酮中，均匀溶解并形成溶液a；
32.步骤s2：将8份黄原胶、1份吐温60依次加入到300份去离子水中，均匀溶解并形成
溶液b；
33.步骤s3：在步骤s1所述溶液a中滴加5份盐酸水溶液和5份氢氟酸水溶液，搅拌5-10分钟后形成初乳；其中盐酸水溶液的质量浓度为25％，氢氟酸水溶液的质量浓度为5％；
34.步骤s4：在步骤s2所述溶液b中滴加步骤s3所述的初乳，搅拌30-60分钟后形成复乳；
35.步骤s5：对步骤s4所述的复乳进行油浴加热至58℃，开盖搅拌2-4小时后得到颗粒状产物；
36.步骤s6：将步骤s5所述的颗粒状产物过滤、清洗、干燥，得到可控制释放的酸性胶囊，粒径为40-90微米。
37.将所得5g酸性胶囊与200ml的去离子水混合，测量其在90℃下的氢离子释放量百分比，其结果如表1所示。
38.表1酸性胶囊在90℃不同时间下的氢离子释放量百分比
39.时间(min)氢离子释放百分比(90℃)3019％6041％9064％12087％
40.实施例2：
41.以下原料配比组成按如下重量份计算。
42.步骤s1：将8份乙基纤维素、1份司盘80依次加入到20份二氯甲烷、10份三氯甲烷中，均匀溶解并形成溶液a；
43.步骤s2：将12份聚乙二醇、0.8份吐温80依次加入到300份去离子水中，均匀溶解并形成溶液b；
44.步骤s3：在步骤s1所述溶液a中滴加10份草酸水溶液，搅拌5-10分钟后形成初乳；其中草酸水溶液的质量浓度为10％。
45.步骤s4：在步骤s2所述溶液b中滴加步骤s3所述的初乳，搅拌30-60分钟后形成复乳；
46.步骤s5：对步骤s4所述的复乳进行油浴加热至40℃，开盖搅拌2-4小时后得到颗粒状产物；
47.步骤s6：将步骤s5所述的颗粒状产物过滤、清洗、干燥，得到可控制释放的酸性胶囊，粒径为30-60微米。
48.将所得1g酸性胶囊与500ml水基胍胶压裂液混合，测量有无酸性胶囊条件下该压裂液在45℃低温条件下的破胶性，其结果如表2所示。水基胍胶压裂液的配方为：0.5％胍胶+0.04％交联剂+0.2％助排剂+0.5％杀菌剂+2％粘土稳定剂+0.1％ph调节剂+0.4％破胶剂。
49.表2酸性胶囊对水基胍胶压裂液在45℃下破胶性的影响
50.破胶性测试有酸性胶囊无酸性胶囊破胶时间(45℃)，min115720min内未破胶破胶液粘度，mpa
·
s2.48
残渣含量，mg/l458872表面张力，mn/m24.127.5
51.实施例3：
52.以下原料配比组成按如下重量份计算。
53.步骤s1：将6份聚砜、4聚碳酸酯、0.8份司盘40依次加入到25份乙酸乙酯中，均匀溶解并形成溶液a；
54.步骤s2：将5份阿拉伯胶、3份聚乙烯醇、1.5份吐温40依次加入到300份去离子水中，均匀溶解并形成溶液b；
55.步骤s3：在步骤s1所述溶液a中滴加10份盐酸水溶液，搅拌5-10分钟后形成初乳；其中盐酸水溶液的质量浓度为40％。
56.步骤s4：在步骤s2所述溶液b中滴加步骤s3所述的初乳，搅拌30-60分钟后形成复乳；
57.步骤s5：对步骤s4所述的复乳进行油浴加热至80℃，开盖搅拌2-4小时后得到颗粒状产物；
58.步骤s6：将步骤s5所述的颗粒状产物过滤、清洗、干燥，得到可控制释放的酸性胶囊，粒径为20-100微米。
59.将所得8g酸性胶囊、5g碳酸钙粉末与100ml去离子水混合，测量其在90℃和150℃下的碳酸钙粉末的剩余量百分比，其结果如表3所示。
60.表3酸性胶囊在90℃和150℃不同时间下的碳酸钙剩余量百分比
61.时间(min)碳酸钙剩余量百分比(90℃)碳酸钙剩余量百分比(150℃)3094％79％6086％44％9075％23％12062％8％
62.在常温下将所得2g酸性胶囊置于10mpa的破碎机内2分钟，测得酸性胶囊破碎后质量还剩余1.32g。