本发明涉及暂堵,具体地说,涉及一种以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂及其制备方法。
背景技术:
1、在进行钻井工作时,在钻开储层后,由于正压差的存在,使得钻井液中的固态颗粒通过孔隙进入地层中,固态颗粒会对储层造成永久性伤害,因而当前常用的方法是通过屏蔽暂堵技术用以保护油气层。
2、当前常用的暂堵技术中,加入由架桥颗粒、充填颗粒、可变性颗粒,在正压差的作用下,通过逐级填充地层的孔隙来达到堵塞的目的。现有颗粒颗粒中常采用的是碳酸钙颗粒(刚性颗粒),具体是通过不同目数的碳酸钙颗粒的级配来达到提升封堵的目的。然而,封堵效果提升有限,原因在于刚性颗粒虽然能够在正压差作用下对油气层进行封堵,但是应用于苛刻的环境下,其无法深入孔喉深处进行堵漏,且若是进入了孔喉深处,其自身的刚性容易对储层造成伤害。当前也有采用纤维填料进行填补,但是纤维填料虽能够通过堆叠进入孔喉深处,但堆叠形成的网络结构中还存在有间隙,而致封堵效果提升不高。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题:
2、用以解决现有技术存在的封堵效果提升存在局限的问题。
3、本发明采用的技术方案:
4、针对上述的技术问题,本发明的目的在于提供一种以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂及其制备方法。
5、基于此,具体的实施方案是:
6、一种以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂,是复合纤维穿插于树脂构建的网络结构内;
7、复合纤维包括(1-1)至(1-2)中的至少一种:
8、(1-1)复合纤维包括内层纤维和外层纤维,内层纤维为聚乙醇酸,外层纤维为聚乳酸;
9、(1-2)复合纤维包括内层纤维和外层纤维,内层纤维为聚乙醇酸,外层纤维为聚乳酸@羧甲基纤维素钠;
10、树脂包括:含有硅氧烷的聚合物,或者含有硅氧烷的聚合物与聚乙烯醇树脂。
11、复合纤维包括内层纤维和外层纤维。展开而言,内层纤维为聚乙醇酸,外层纤维为聚乳酸@羧甲基纤维素钠。
12、本发明中,内层纤维和外层纤维同轴设置,具体的方法为:
13、(1)聚乙醇酸溶于溶剂中,经超声溶解后,得到第一纺丝液;
14、(2)聚乳酸@羧甲基纤维钠溶于溶剂中,经超声溶解后,得到第二纺丝液。前述提及的聚乳酸@羧甲基纤维素钠的制备方法为:羧甲基纤维素钠用热水溶解,得到3wt%羧甲基纤维钠水溶液,备用;将羧甲基纤维素钠水溶液与peg400水溶液(体积比为1:10)共混处理(100℃水浴2h)后,再加入kh550进行共混搅拌后,经干燥得到改性羧甲基纤维素钠,再将其与聚乳酸(pla)经熔融共混得到聚乳酸@羧甲基纤维素钠。前述提及的干燥及熔融共混采用本领域常规操作即可,前述提及的羧甲基纤维素钠、peg400、kh550、聚乳酸的质量比为1:0.5:0.3:5。
15、(1)至(2)中,溶剂相同,具体可以选用n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、甲醇、氯仿中的至少一种。同时,控制纺丝液的浓度为10%(w/v),除此之外,也可以采用其他常用的纺丝液的浓度值。
16、(3)将第一纺丝液和第二纺丝液注射于注射器中,经静电纺丝,得到纺丝体,除去未挥发溶剂;静电纺丝的参数为:电压18kv、接收距离18cm、温度20~25℃、湿度34~36%,时间3h。
17、(4)将纺丝体经煅烧(选用马弗炉,并由室温以1.8℃/min的升温速率升温至280℃保温1.5h),得到复合纤维;
18、(5)将复合纤维浸入2mg/ml的多巴胺溶液中,多巴胺溶液的配制方法为:将多巴胺溶解于tirs-hcl缓冲液(ph=8.0),并于25~30℃下浸泡5~8h,得到多巴胺修饰的复合纤维;复合纤维与多巴胺的质量比为1:0.08。
19、(6)将乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酸、丙烯酰胺、引发剂(偶氮二异丁腈)、溶剂(乙醇)进行均匀共混,而后,在氮气气氛下,于70~90℃下反应3~7h,得到聚合体;乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酸、丙烯酰胺的摩尔比为1:1~3:1~3。偶氮二异丁腈的加入量占前述添加物总量的2~3wt%。
20、(7)聚合体、多巴胺修饰的复合纤维、聚乙烯醇分别形成分散液后,进行共混,聚乙烯醇用90℃的水溶解。向前述的共混液加热,再向其中加入硼酸,冷却收集产物,再经烘干得到复合纤维-树脂。前述中,聚合体、多巴胺修饰的复合纤维、聚乙烯醇的质量比为1:0.7~1.5:0.8~1.2,硼酸加入聚乙烯醇质量的5wt%。聚合体水分散液为8~15wt%,多巴胺修饰的复合纤维水分散液为1~5wt%,聚乙烯醇水分散液为7~15wt%。
21、本发明采用的技术机理及有益效果:
22、(1)本发明提供的油气层保护剂,将纤维-树脂进行复合型配用,能够有效的减少渗透、减少对储层的伤害,同时还具有耐温性、优异稳定性的优势。
23、(2)本发明提供的油气层保护剂,通过纤维与树脂接枝的方式,用以达到协同提升堵漏效率。树脂可以填补纤维之间的孔隙,纤维可以提升树脂的稳定性,因而能够同时达到封堵以及填补漏失的双重目的。
24、(3)本发明提供的油气层保护剂,纤维采用内外层复合纤维的形式存在,以聚乙醇酸为内层,以聚乳酸-羧甲基纤维素钠为外层,采用内外层的形式,能够调控纤维的降解速率,从而避免影响后续开采工作。羧甲基纤维素钠的引入,可以提升聚乳酸的韧性;除此之外,羧甲基纤维素钠通过聚乙二醇和偶联剂的改性,而后加入聚乳酸中,能够提升聚乳酸的力学性能,以及避免出现不相容的情况。
25、(4)本发明提供的油气层保护剂,通过引入多巴胺从而引入了活性位点,利于纤维与树脂的键合。
26、(5)本发明提供的油气层保护剂,树脂包括聚硅氧烷和聚乙烯醇,通过少量硼酸的引入,从而实现复合物的制备。通过引入硅氧烷,来达到提升稳定性的目的,这可以体现为硅氧烷结构的稳定性(即是说硅氧的键能高)。
1.一种以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂,其特征在于,复合纤维穿插于树脂构建的网络结构内;
2.根据权利要求1所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂,其特征在于,复合纤维的制备方法为,分别将聚乙醇酸、聚乳酸或聚乳酸@羧甲基纤维素钠分别制备得到纺丝液,纺丝液经静电纺丝处理、煅烧,得到复合纤维。
3.根据权利要求2所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂,其特征在于,静电纺丝的参数为:电压18kv、接收距离18cm、温度20~25℃、湿度34~36%,时间3h。
4.根据权利要求2所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂,其特征在于,煅烧:由室温以1.8℃/min的升温速率升温至280℃保温1.5h。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂,其特征在于,聚乳酸@羧甲基纤维素钠的制备方法为,将羧甲基纤维素钠水溶液与peg400水溶液共混,再加入kh550进行共混搅拌后,经干燥得到改性羧甲基纤维素钠,再将改性羧甲基纤维素钠与聚乳酸经熔融共混得到聚乳酸@羧甲基纤维素钠。
6.根据权利要求5所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂,其特征在于,共混处理:100℃水浴2h。
7.根据权利要求5所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂,其特征在于,羧甲基纤维素钠、peg400、kh550、聚乳酸的质量比为1:0.5:0.3:5。
8.一种如权利要求1至7中任意一项所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
9.根据权利要求8所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂的制备方法,其特征在于,将复合纤维浸入多巴胺溶液中,于25~30℃下反应5h。
10.根据权利要求8所述的以高性能树脂和纤维为原料的油气层保护剂的制备方法,其特征在于,聚合体、多巴胺修饰的复合纤维、聚乙烯醇的比例为1:0.7~1.5:0.8~1.2,硼酸的加入量占聚乙烯醇的5wt%。
