一种自降解固体颗粒式下沉剂及其制备方法

本发明涉及酸化压裂技术中的人工隔层控缝高下沉剂材料，尤其是一种自降解固体颗粒式下沉剂及其制备方法。

背景技术：

1、我国的碳酸盐岩油气藏分布非常广泛，具有勘探开发的巨大潜力。但由于碳酸盐岩储层非均质性强、地质条件复杂，目前的物探技术还不能精细地描述碳酸盐岩储层缝洞系统的发育情况,钻井也只能到达地震预测的缝洞发育有利区域附近，因此，对于碳酸盐岩储层的开发具有一定难度。通常情况下，碳酸盐岩储层需要通过储层改造才能达到认识储层和增储上产的目的，储层的酸化压裂改造就成为碳酸盐岩高效开发的关键性技术。

2、针对深层碳酸盐岩储层的酸压技术近年来取得了长足发展，基本形成了适合于裂缝（溶洞）型储层特征的酸压技术，开发研制了相应的压裂液及酸液体系与配方、形成了以多级交替注入酸压、前置液酸压为主的酸压工艺技术，以及施工管柱优化设计、降低井口施工压力技术、压后快速返排等配套技术，酸压施工成功率逐年提升，但是措施有效率不尽如人意。其中，缝高控制难度大、容易沟通底水导致酸压失效是一个重要原因。酸压过程中通过添加隔挡材料形成人工隔挡层能有效地遏制裂缝的纵向延伸，可以提高对碳酸盐岩储层的改造效果、施工成功率和开发效率，对现场酸压改造具有一定指导价值。

3、人工隔层控缝高下沉剂材料大致分为：无机颗粒式下沉剂、固化式人工隔层材料、液体胶塞式下沉剂材料。其中，无机颗粒式下沉剂中的石英砂和粉陶两者各项参数接近且性质也相近，两者形成人工隔层后都还具有一定的渗透性，但仍有可能由于压力传递导致控缝能力较弱，且发生井下事故如砂堵时难以有效处理。固化式人工隔层材料抗冲稀能力弱，影响人工隔层的构建。此外，即便形成人工隔层后也无法降解，对储隔伤害较大，井下事故时基本无法处理。液体胶塞式下沉剂材料抗冲稀能力有限，储层高温高压，井下交联变得更难控制，且液体胶塞材料耐高温、耐盐性能差，可能无法满足遮挡要求。

4、因此，急需要提出一种可靠性强、制备工艺简单的自降解固体颗粒式下沉剂。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种自降解固体颗粒式下沉剂及其制备方法，本发明采用的技术方案如下：

2、一种自降解固体颗粒式下沉剂，其包括以下以质量分数计的组分：加重剂25~45%、固结剂8~12%、引发剂0.008%~0.036%、交联剂0.01%~0.05%、悬浮剂6~8%、降解剂0.01~0.03%；其余为水。

3、进一步地，所述加重剂为重晶石、超细重质碳酸钙粉、硫酸钙中的一种。

4、进一步地，所述引发剂为过硫酸铵、亚硫酸氢钠、过硫酸钾、氯化亚铁、过氧化氢、甲醛次亚硫酸氢钠中的两种。

5、优选地，所述交联剂为柠檬酸铝、醋酸铬、甲醛、苯酚中一种或两种。

6、优选地，所述降解剂为微胶囊破胶剂。

7、优选地，所述悬浮剂为超细蒙脱土、膨润土中的一种。

8、一种自降解固体颗粒式下沉剂的其制备方法，其包括以下步骤：

9、将8~12%固结剂加入去离子水中，充分搅拌溶解；待固结剂完全溶解后，加入25~45%加重剂，搅拌同时加入6~8%悬浮剂，充分溶解，得到第一悬浮液中间产物；

10、将浓度为5%的交联剂的溶液按0.01%~0.05%剂量加入第一悬浮液中间产物中，加入0.01~0.03%的降解剂，超声震荡5分钟，得到第二中间产物；

11、将浓度为2%的引发剂的溶液按0.01%~0.05%剂量加入至第二中间产物中，搅拌均匀，放入50℃水浴槽中进行引发；

12、待凝胶交联引发完成，将胶块剪碎，并置于90℃温度下烘干，烘干4h后，进行粉碎过筛网筛选，得到酸压控缝高自降解下沉剂。

13、优选地，所述筛网为70~140目。

14、进一步地，所述酸压控缝高自降解下沉剂的密度和粒径满足以下公式：

15、

16、表示携带液净液的密度，kg/m3；表示单颗粒下沉剂的重力沉降速度，m/s；表示下沉剂颗粒直径，m；表示下沉剂的体积密度，kg/m3；表示携带液的视粘度，单位为pa∙s； c表示携带液中下沉剂所占的体积百分比（小数）。

17、优选地，所述降解剂的制备过程如下：

18、步骤s1，将1g壳材料的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物室温下溶解于30ml二氯甲烷溶液，称取0.5g的过硫酸铵粉末，在350rpm的搅拌速率下分散于上述聚合物分散液中，得到混合分散液；

19、步骤s2，将20ml聚二甲基硅油缓慢逐滴滴加于混合分散液中，得到混合物；

20、步骤s3，将混合物倒入装有250ml正庚烷且带有冷凝装置的圆底三口烧瓶中，在450rpm的搅拌速率下搅拌30min，进行微胶囊的固化；

21、步骤s4，将步骤s3中的混合物在40℃下加热1h分离回收二氯甲烷；停止搅拌，沉积30min；分别用100ml正庚烷和50ml去离子水洗涤三次，40℃下烘干；

22、步骤s5，采用蒸馏法将正庚烷与聚二甲基硅油分离，以备循环使用，得到降解剂。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、（1）本发明由于是合成类凝胶式胶块烘干制得粉剂，所以该粉剂的密度和粒径范围都可调控，其便可调整下沉剂的密度和粒径范围，其含有降解剂能够在高温目的层进行破胶自降解，且残酸能与其部分材料反应从而能够降低对储隔层的伤害。

25、（2）本发明的下沉剂随着携带液进入目的层的过程中可以吸水溶胀，进行沉降压实时颗粒之间能够固结形成更致密的人工隔挡层。后面酸压施工完成，下沉剂材料会与酸压之后的残酸反应，下沉剂材料会自降解，剩余材料会避免裂缝完全闭合，并能在酸压结束后有残酸酸蚀形成的可渗透通道。

26、综上所述，本发明具有可靠性强、制备工艺简单等优点，在人工隔层控缝高下沉剂材料技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

技术特征：

1.一种自降解固体颗粒式下沉剂，其特征在于，包括以下以质量分数计的组分：加重剂25~45%、固结剂8~12%、引发剂0.008%~0.036%、交联剂0.01%~0.05%、悬浮剂6~8%、降解剂0.01~0.03%；其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种自降解固体颗粒式下沉剂，其特征在于，所述加重剂为重晶石、超细重质碳酸钙粉、硫酸钙中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种自降解固体颗粒式下沉剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、亚硫酸氢钠、过硫酸钾、氯化亚铁、过氧化氢、甲醛次亚硫酸氢钠中的两种。

4.根据权利要求1或2所述的一种自降解固体颗粒式下沉剂，其特征在于，所述交联剂为柠檬酸铝、醋酸铬、甲醛、苯酚中一种或两种。

5.根据权利要求1或2所述的一种自降解固体颗粒式下沉剂，其特征在于，所述降解剂为微胶囊破胶剂。

6.根据权利要求1或2所述的一种自降解固体颗粒式下沉剂，其特征在于，所述悬浮剂为超细蒙脱土、膨润土中的一种。

7.一种根据权利要求1~6任一项所述自降解固体颗粒式下沉剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种自降解固体颗粒式下沉剂的制备方法，其特征在于，所述筛网为70~140目。

9.根据权利要求7或8所述的一种自降解固体颗粒式下沉剂的制备方法，其特征在于，所述酸压控缝高自降解下沉剂的密度和粒径满足以下公式：

10.根据权利要求7所述的一种自降解固体颗粒式下沉剂的制备方法，其特征在于，所述降解剂的制备过程如下：

技术总结
本发明公开了一种自降解固体颗粒式下沉剂及其制备方法，解决现有技术中形成人工隔层后也无法降解，对储隔伤害较大，井下事故时基本无法处理，体胶塞式下沉剂材料可能无法满足遮挡要求等问题，其包括以下以质量分数计的组分：加重剂25~45%、固结剂8~12%、引发剂0.008%~0.036%、交联剂0.01%~0.05%、悬浮剂6~8%、降解剂0.01~0.03%；其余为水。通过上述方案，本发明具有可靠性强、制备工艺简单等优点，在人工隔层控缝高下沉剂材料技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

技术研发人员：钟颖,牟秋杭,杨洋,黄涛,李建林,张浩,杨波
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12