一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法与流程

本发明涉及暂堵塞领域，更具体地说，涉及一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国经济快速发展，石油与天然气在我国能源消费结构中的战略地位日渐突出，国产石油与天然气供不应求，石油与天然气对外依存度快速攀升，2019年天然气对外依存度已达到45.3%，石油对外依存度已70.8%（大幅超过50%警戒线），双双突破警戒线。石油与天然气对外依存度的不断攀升无疑会给我国的能源安全带来更为严峻的挑战。为了保障我国的能源安全，高效开发深层页岩油气资源具有重要现实意义。

2、随着油气勘探事业的快速发展，大量低渗透或超低渗非常规油油气藏越来越受到石油工作者的关注，这类油气藏的开采需要经历储层增产改造方可实现经济有效的开发。在储层改造技术当中，水力压裂技术是提高油气田生产效率的最主要措施之一。

3、然而由于非常规储层，如煤层气、致密气、页岩气储层区域跨度大、地质结构多样性和复杂性，且部分储层非均质性较强，地层开启压力差异较大等多种原因，在水力压裂施工过程中遇到诸多难题，特别是在致密储层和页岩储层的长水平井段多簇的压裂改造工艺时，难以实现全簇的有效开启，部分射孔簇未得到改造或改造不充分。

4、暂堵球其主要是替代桥塞封隔器，一般应用于套变井压裂改造，甚至也可应用在常规页岩气、致密气等体积压裂工艺中去，能够有效降低作业成本和周期，减少复杂情况发生率，应用前景广阔。通过研究表明，当暂堵球密度与流体密度相同时，经过射孔段时暂堵球会封堵上部孔眼，而运移到射孔段之后的暂堵球大部分在流体的作用下被重新带到了射孔段尾部，从而使射孔段尾部的封堵效率大大提高。目前市面常规暂堵球密度在1.3-1.7g/cm3之间，其封堵率低，加砂后炮眼形状不规则，也进一步造成转向效果差，储层改造不充分。

5、为解决部分射孔簇未得到改造或改造不充分的问题，纤维、颗粒暂堵剂或暂堵球封堵炮眼技术被提出并在现场得到应用，但暴露出一定的不足之处，如纤维颗粒暂堵体系在随携带液泵注过程中易形成泵堵或在管道中堆积，现有暂堵球转向工艺存在升压幅度低、作用时间短、过砂后炮眼形状与尺寸变化，密封不严等问题，因此不能保障所有射孔簇有效开启，实现充分改造的效果。

技术实现思路

1、1．要解决的技术问题

2、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，通过调整可降解镶嵌包裹材料的密度实现本暂堵球整体密度可调；本炮眼暂堵球为刚性本体或柔性本体及柔性绳须状设计，均采用高分子可降解聚合物材质，密度可调，为0.95-1.3g/cm3，对降解水质环境无选择，具有极佳的耐高温、承压强度和柔性形变能力；可降解刚性或柔性镶嵌材料主要用于在炮眼处架桥，柔性绳须具有较强的引流能力，能根据封堵的需要精准入孔，进行截流或封堵，减少液体漏失，柔性绳须封堵其余不规则的炮眼与包裹材料的间隙，在堵住炮眼孔时，不易从炮眼孔中脱落，从而提高有效封堵率，由于暂堵塞表面包覆高强度弹性橡胶材料，具有较强的形变能力，同时可对不规则形状及尺寸的射孔炮眼形成良好的密封暂堵，适用于较广的井筒环境且环境污染较小。

3、2．技术方案

4、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

5、一种可变密度镶嵌式暂堵塞，包括可降解刚性或柔性镶嵌材料以及柔性绳须，所述可降解刚性或柔性镶嵌材料包括外镶嵌球和内镶嵌球，且内镶嵌球位于外镶嵌球内，所述柔性绳包括可降解球壳以及多个连接在可降解球壳外的可降解绳须，多个所述可降解绳须在可降解球壳上均匀分布，所述可降解球壳通过高温可溶解胶水粘接包覆在外镶嵌球外。

6、进一步的，所述可降解绳须为圆形结构，且可降解绳须由可溶橡胶材料制成，所述可降解绳须直径为0.3-0.8mm，长度为20-100mm，相邻两个所述可降解绳须之间间距为1-2mm。

7、进一步的，所述可降解球壳空心球形结构，可降解球壳壁厚为0.8-1.2mm，且可降解球壳为可溶性橡胶材料制成。

8、进一步的，所述可降解刚性或柔性镶嵌材料的原材料有两种，一种所述原材料为主料、纤维类填料、交联剂、引发剂、增塑剂、温度调节剂组成的可降解复合材料，另一种原材料为耐高温高压差的可溶橡胶材料。

9、进一步的，所述外镶嵌球和内镶嵌球为可降解复合材料以及可溶橡胶材料中的一种材料制成，且外镶嵌球和内镶嵌球均为球形，直径为10-30mm。

10、进一步的，所述外镶嵌球为空心球状结构。

11、进一步的，所述内镶嵌球的制备材料为比水的密度小的材料。

12、一种可变密度镶嵌式暂堵塞的制备方法，包括以下步骤：

13、s1、将材料在两个半球壳形模具形成的球形模腔内经高温注塑后脱模形成内镶嵌球，通过半球形模腔的模具分次注塑两个空心半球，将两个空心半球包覆在内镶嵌球外，并通过高温可溶解胶水将两个空心半球相对的边缘粘接固定，得到可降解刚性或柔性镶嵌材料；

14、s2、将半球形模具放置在硫化设备的加硫工位上，然后将经过硫化机硫化改性的原材料经过高温加硫工艺在半球形模具内成型，固化后形成带有绳须结构的半球空心体，将两个带有绳须结构的半球空心体包覆在外镶嵌球外，并通过高温可溶解胶水将半球空心体以及外镶嵌球粘接，得到本暂堵塞。

15、3．有益效果

16、相比于现有技术，本发明的优点在于：

17、可降解绳须本方案通过调整可降解镶嵌包裹材料的密度实现本暂堵球整体密度可调；本炮眼暂堵球为刚性本体或柔性本体及柔性绳须状设计，均采用高分子可降解聚合物材质，密度可调，对降解水质环境无选择，柔性绳须具有极佳的耐高温、承压强度和柔性形变能力；可降解刚性或柔性镶嵌材料主要用于在炮眼处架桥，柔性绳须封堵其余不规则的炮眼与包裹材料的间隙，在堵住炮眼孔时，不易从炮眼孔中脱落，从而提高有效封堵率，同时可对不规则形状及尺寸的射孔炮眼形成良好的密封暂堵，适用于较广的井筒环境且环境污染较小。

技术特征：

1.一种可变密度镶嵌式暂堵塞，其特征在于：包括可降解刚性或柔性镶嵌材料以及柔性绳须，所述可降解刚性或柔性镶嵌材料包括外镶嵌球（3）和内镶嵌球（4），且内镶嵌球（4）位于外镶嵌球（3）内，所述柔性绳包括可降解球壳（2）以及多个连接在可降解球壳（2）外的可降解绳须（1），多个所述可降解绳须（1）在可降解球壳（2）上均匀分布，所述可降解球壳（2）通过高温可溶解胶水粘接包覆在外镶嵌球（3）外。

2.根据权利要求1所述的一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，其特征在于：所述可降解绳须（1）为圆形结构，且可降解绳须（1）由可溶橡胶材料制成，所述可降解绳须（1）直径为0.3-0.8mm，长度为20-100mm，相邻两个所述可降解绳须（1）之间间距为1-2mm。

3.根据权利要求2所述的一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，其特征在于：所述可降解球壳（2）空心球形结构，可降解球壳（2）壁厚为0.8-1.2mm，且可降解球壳（2）为可溶性橡胶材料制成。

4.根据权利要求3所述的一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，其特征在于：所述可降解刚性或柔性镶嵌材料的原材料有两种，一种所述原材料为主料、纤维类填料、交联剂、引发剂、增塑剂、温度调节剂组成的可降解复合材料，另一种原材料为耐高温高压差的可溶橡胶材料。

5.根据权利要求4所述的一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，其特征在于：所述外镶嵌球（3）和内镶嵌球（4）为可降解复合材料以及可溶橡胶材料中的一种材料制成，且外镶嵌球（3）和内镶嵌球（4）均为球形，直径为10-30mm。

6.根据权利要求5所述的一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，其特征在于：所述外镶嵌球（3）为空心球状结构。

7.根据权利要求5所述的一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，其特征在于：所述内镶嵌球（4）的制备材料为比水的密度小的材料。

8.根据权利要求6所述的一种可变密度镶嵌式暂堵塞的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，属于暂堵塞领域，一种压裂用可变密度镶嵌式暂堵塞及其制备方法，通过调整可降解镶嵌包裹材料的密度实现本暂堵球整体密度可调；本炮眼暂堵球为刚性本体或柔性本体及柔性绳须状设计，均采用高分子可降解聚合物材质，密度可调，为0.95‑1.3g/cm3，对降解水质环境无选择，具有极佳的耐高温、承压强度和柔性形变能力；可降解刚性或柔性镶嵌材料主要用于在炮眼处架桥，柔性绳须封堵其余不规则的炮眼与包裹材料的间隙，在堵住炮眼孔时，不易从炮眼孔中脱落，从而提高有效封堵率，同时可对不规则形状及尺寸的射孔炮眼形成良好的密封暂堵，适用于较广的井筒环境且环境污染较小。

技术研发人员：陈科,曹学军,牛会娟,任俊松,唐祖兵,罗斌,李钦,王明贵,黄志鹏,李大波
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1