[發(fā)明專(zhuān)利]一種暫堵球及其制造方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011020847.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114426820A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉奔;魏遼;阮臣良;朱敏濤;秦金立;劉陽(yáng);吳晉霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C09K8/508
• 分類(lèi)號(hào): C09K8/508;C09K8/514;C09K8/516;E21B33/12;E21B43/26
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;卑瑩

本發(fā)明公開(kāi)了一種暫堵球，其包括：球芯，其由第一材料組成，所述第一材料選自可水溶性的聚乙烯醇、木質(zhì)屑、紙質(zhì)砂、膨土、可塑可溶性粘土和粘結(jié)劑中的一種或多種；中間層，其完全包覆所述球芯，由第二材料組成，所述第二材料選自改性的聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、聚酯型熱塑性聚氨酯(TPU)、高聚合度聚乙烯醇(PVA)中的一種或多種；殼層，其完全包覆所述中間層，由第三材料，所述第三材料選自聚酯型TPU、聚乙醇酸和變性淀粉中的一種或多種。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油田勘探井下作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用可水溶性材料制備的具有核殼式結(jié)構(gòu)的壓裂轉(zhuǎn)向用暫堵球及其制備技術(shù)，用于提高油氣采收率。

背景技術(shù)

油氣藏在不斷開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要對(duì)套筒射孔進(jìn)行分級(jí)壓裂，以便逐步、充分地采集地層油氣能源。為了避免重復(fù)壓裂，近年來(lái)出現(xiàn)了一種以分段、分時(shí)、定向壓裂的技術(shù)，其中使用了一種可調(diào)控的暫堵劑材料。暫堵劑，主要應(yīng)用于壓裂轉(zhuǎn)向作業(yè)，在井內(nèi)需要分段或轉(zhuǎn)向壓裂開(kāi)縫時(shí)使用。該技術(shù)的作用機(jī)理在于壓裂前向地層擠入一部分暫堵劑，關(guān)井憋壓一段時(shí)間后，開(kāi)啟復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)；或是將暫堵劑注入孔眼或縫口，迫使其產(chǎn)生新裂縫，進(jìn)而加強(qiáng)新高含油氣區(qū)的“溝通”，提高油氣井的改造能力。本發(fā)明涉及的壓裂轉(zhuǎn)向主要面向?yàn)槎ㄏ蛏淇渍T導(dǎo)壓裂技術(shù)，主要是由深度淺的射孔轉(zhuǎn)向地層底部射孔優(yōu)先壓裂。井內(nèi)深度壓裂時(shí)，壓裂液將優(yōu)先向阻力更低的方向流動(dòng)，這導(dǎo)致了壓裂液在流向地層較深位置射孔處的難度較大，這就需要將地層較淺處的射孔暫時(shí)封堵，然后在較高的壓力下迫使壓裂液填充地層底部射孔。

暫堵球的作用就是將地層淺部壓裂的射孔(即流動(dòng)阻力較低位置處的射孔)暫時(shí)封堵，而優(yōu)先壓裂流動(dòng)阻力較大的、地層低滲透層位置的射孔。傳統(tǒng)壓裂轉(zhuǎn)向技術(shù)中采用的是金屬暫堵頭，其在壓裂轉(zhuǎn)向作業(yè)結(jié)束后需進(jìn)行鉆削去除，然后再進(jìn)行下一級(jí)的壓裂。后來(lái)逐步發(fā)展出低分子量復(fù)合型壓裂暫堵劑，可分為堵塞球(塑料球、橡膠球、蠟球)暫堵、纖維暫堵、大粒徑支撐劑暫堵等，但這一類(lèi)物質(zhì)往往不可降解或無(wú)法消融，壓裂后往往需要進(jìn)行返排。為了解決傳統(tǒng)暫堵元件或暫堵劑不能自行消融的難題，需要開(kāi)發(fā)一種要求時(shí)間內(nèi)既能滿(mǎn)足井下環(huán)境的壓裂轉(zhuǎn)向作業(yè)需求，有效封堵已壓裂層射孔炮眼，又能在既定時(shí)間內(nèi)由于物理或化學(xué)的作用發(fā)生降解或慢慢消融的暫堵劑技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開(kāi)發(fā)一種用可降解或可水溶性聚合物復(fù)合材料制備的具有三層“核殼”式暫堵球及其制備技術(shù)，要求該暫堵球在溫度120～150℃具有一定的形變能力，在井下壓力50Mpa以上下能封堵10～15mm射孔孔眼不發(fā)生球體碎裂，壓裂作業(yè)后能在較短時(shí)間內(nèi)快速、完全消融。一方面實(shí)現(xiàn)較高溫度、較高壓力井下環(huán)境下的壓裂轉(zhuǎn)向作業(yè)，另一方面徹底解決后期解堵、返排作業(yè)的難題，減少施工程序，提高壓裂作業(yè)效率，降低成本，提高油氣采收率。

具體的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種暫堵球，其包括：

球芯，其由第一材料組成，所述第一材料選自可水溶性的聚乙烯醇、木質(zhì)屑、紙質(zhì)砂、膨土、可塑可溶性粘土和粘結(jié)劑中的一種或多種；選擇這些材料的原因是這些材料通過(guò)水或粘結(jié)劑混合、粘接、模壓或模塑后可成球形，干燥后具有一定的硬度與強(qiáng)度，遇水則變軟或分散。

中間層，其完全包覆所述球芯，由第二材料組成，所述第二材料選自改性的聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、聚酯型熱塑性聚氨酯(TPU)、高聚合度聚乙烯醇(PVA)中的一種或多種；這些材料可溶于水或在水環(huán)境中降解，其水溶或降解速率相對(duì)第一材料要慢，且第二材料具有較高的耐壓力學(xué)強(qiáng)度；

殼層，其完全包覆所述中間層，由第三材料，所述第三材料選自聚酯型TPU、聚乙醇酸和變性淀粉中的一種或多種。所述殼層的第三材料的水溶或降解速率小于第一材料，高于或不低于所述第二材料，以便于殼層在破裂的情況下可快速水溶或降解，同時(shí)不影響中間層材料的暫堵功能。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第二材料的降解速率或水溶速率均慢于第一材料的降解速率或水溶速率。當(dāng)暫堵作業(yè)完畢后，本身無(wú)暫堵壓裂功能的球芯結(jié)構(gòu)可快速水溶或降解，提高暫堵作業(yè)效率。