[發明專利]一種輸送和釋放可控的納米膠囊破膠劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110243616.1
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113072923B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 蒲景陽;羅明良;戰永平;賈曉涵;楊玉玲;黃一格;劉同浩;吳金博
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/70
• 分類號: C09K8/70
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發明涉及一種輸送和釋放可控的納米膠囊破膠劑及其制備方法與應用，本發明的納米膠囊破膠劑是疏水聚合物壁材、破膠劑、二氯甲烷(DCM)、非溶劑油相或外水相、表面改性材料先經過微乳液蒸發然后進行表面改性制得：本發明的納米膠囊破膠劑尺寸小，粒徑為50納米?500納米，進入儲集層后，能夠隨壓裂液進入微納裂縫并且釋放破膠劑幫助壓裂液中稠化劑破膠，協助支撐劑的鋪置，清除聚合物殘留，由此增加微納裂縫的導流能力。能在微納米級別的裂縫和孔道輸送和精確釋放，延緩壓裂液中稠化劑的破膠時間，提高支撐劑鋪置效果，實現對微納裂縫的導流能力提升。

技術領域

本發明涉及一種輸送和釋放可控的納米膠囊破膠劑及其制備方法與應用，屬于石油開采技術領域。

背景技術

低滲和致密油藏的經濟有效開發，是一項長期且重要的任務。水力壓裂是提高低滲和致密油氣田產量的重要儲層改造措施，而在施工中所用壓裂液在支撐劑鋪置完成后必須徹底破膠才能取得良好的增產效果。如破膠不徹底殘留在裂縫或巖石基質中，一方面會對地層造成二次傷害，另一方面形成的濾餅會降低裂縫的導流能力。

最常用的壓裂液體系是丙烯酰胺類滑溜水壓裂液或胍膠及其衍生物類壓裂液。一般情況通過添加破膠劑在壓裂改造完成后對交聯體系破膠或聚合物降解，促使壓裂液殘液和殘渣得以有效返排，防止裂縫和儲層孔隙受到堵塞傷害。過硫酸鉀或過硫酸銨是應用最為廣泛的破膠劑。壓裂液破膠劑的使用方法主要有兩種：一是破膠劑隨交聯壓裂液同時注入壓裂裂縫或縫網；二是一部分破膠劑(過硫酸銨)隨交聯壓裂液同時注入，另一部分破膠劑(如生物酶)尾追注入。施工時主要利用破膠劑配方和注入施工參數優化來調控交聯壓裂液的破膠時間和程度，從而使支撐劑在人工裂縫中有效鋪置。破膠劑與壓裂液同時注入，存在交聯壓裂液破膠太快的風險，導致壓裂液粘度迅速降低而形成砂堵，影響壓裂施工安全及支撐劑的運移鋪置；破膠劑分兩部分注入的方法會使破膠劑濃度不均勻，使壓裂液破膠時間過慢或者破膠不徹底，導致大量壓裂液殘渣滯留裂縫降低裂縫導流能力。

現階段致密油藏體積壓裂效果不穩定，致密油穩產難度較大，可見，現有的破膠劑添加方式和原理還不能完全滿足我國陸相致密儲層壓裂改造需要。借鑒北美致密油體積壓裂，除了實現較大尺度主縫的有效支撐外，如何進一步改善微納米尺度復雜縫網的導流能力，是致密儲層壓裂研究今后重要的努力方向之一。因此，針對我國致密儲層的特殊性，實現破膠劑在輸送過程中與攜砂液不反應，在微納裂縫中可控釋放、高效破膠，可以有效降低殘留物堵塞對導流能力的影響，改善微納裂縫的支撐效果，從而提高壓裂改造效果。

破膠劑的輸送和破膠時間的精確控制，始終是限制各種壓裂液體系和壓裂技術的關鍵技術瓶頸之一。為了解決上述矛盾，研究人員引入了制藥領域的微膠囊技術。殼核結構膠囊具有較好的包裹率，可以降低破膠劑提前釋放的風險，因此被更加廣泛的關注。

目前已有一些關于包裹法制備膠囊破膠劑的文獻報道，主要包括物理包裹方法和化學包裹方法；如中國專利文獻CN108251097A公開了一種通過聚合物表面凝聚沉積制備微膠囊過硫酸銨破膠劑的方法；中國專利文獻CN105670598A公開了一種利用明膠固化包裹過毫米級別硫酸銨的方法；中國專利文獻CN107304356A公開了一種利用毫米級別的氣凝膠包覆過硫酸銨破膠劑的方法；中國專利文獻CN109722236A公開了一種利用表面噴涂包裹1mm粒徑的生物酶顆粒的方法；以上均是物理包裹方法制備膠囊破膠劑。如中國專利文獻CN111961450A公開了一種利用自由基聚合制備毫米級別膠囊過硫酸銨破膠劑的制備方法；中國專利文獻CN11187614 2A公開了一種自由基聚合制備毫米級抗高溫膠囊破膠劑的制備方法；中國專利文獻CN106566 522A公開了一種利用自己有聚合吡咯單體制備微米級別的微膠囊過硫酸銨破膠劑的方法；以上均是化學包裹方法制備膠囊破膠劑。目前在水平井致密儲層縫網壓裂施工時，不僅需要較大尺寸的主裂縫進行有效支撐，而且需要改善微納尺度裂縫的導流能力(如圖1所示)，但是以上包裹法制備的膠囊破膠劑尺寸均在微米級別以上；微米級別以上破膠劑無法進入微納米級別的裂縫和孔道；因此微納尺度裂縫的鋪砂和破膠成為了制約提高壓裂效果的瓶頸問題。