CN106893050A - 一种石油开采用油溶覆膜支撑剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田开采过程中的压裂增产措施及采油技术领域，尤其是一种石油开采用油溶覆膜支撑剂及其制备方法和应用。制备原料包括改性低密度陶粒支撑剂100份，苯乙烯45～50份，甲基丙烯酸甲酯10～12份，双环戊二烯35～45份，分散剂1～3份，引发剂0.4～0.5份。其制备方法为：去离子水升温至60℃，在搅拌状态下加入改性低密度陶粒支撑剂，分散剂，再加入苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、双环戊二烯和引发剂，在一定工艺下反应后，经降温、泄压、过滤、干燥得到油溶覆膜支撑剂。该石油开采用油溶覆膜支撑剂能够在60～120℃水中粘结，起到封堵作用，封堵压力20～40MPa，然后在50～90℃原油中4小时内油溶覆膜逐渐软化溶解，溶解彻底，无残留。
Description
技术领域
本发明涉及油田开采过程中的压裂增产措施及采油技术领域，尤其是一种石油开采用油溶覆膜支撑剂及其制备方法和应用。
背景技术
在油田底水油藏的增产过程和注水开发的中后期，由于地质层的非均质性，在井筒附近形成压力降落漏斗，从而使部分层在井眼附近过早水淹，造成生产井产量下降。常用增产措施是使用油溶性暂堵剂与支撑剂同时注入井底，利用暂堵剂在支撑剂间粘结形成封堵层来防止底水渗漏，施工完成后再利用暂堵剂在油中可溶的特性慢慢溶解，然后油从溶解掉的支撑剂缝隙中渗出，达到增产的目的。但是由于暂堵剂和支撑剂的密度不同，在输送过程中不能达到完全均匀，因此需要更好的解决方案。本发明开发一种油溶覆膜的支撑剂，其可以作为支撑剂使用，具有压开裂缝起到支撑的作用。而表面的油溶覆膜层在高温水中可以粘结，将支撑剂间的缝隙封堵住，达到封堵底水的作用。施工完毕后油层可以将支撑剂表面的油溶覆膜层慢慢溶掉，油可以通过支撑剂缝隙渗出，最终达到增产的作用。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种石油开采用油溶覆膜支撑剂及其制备方法，该石油开采用油溶覆膜支撑剂随压裂液注入岩层后可以有效支撑裂缝，并具有在60℃-120℃范围内，油溶覆膜层粘结，可起到底水封堵效果，封堵压力达20MPa以上，在遇到油类物质时，油溶覆膜层逐渐软化溶解，彻底溶解后支撑剂间隙形成油通道，保证油气通畅，增加产量。其采用的技术方案如下：
一种石油开采用油溶覆膜支撑剂，由以下重量份组分聚合而成：改性低密度陶粒支撑剂100份，苯乙烯45～55份，甲基丙烯酸甲酯10～12份，双环戊二烯35～45份，分散剂1～3份，引发剂0.4～0.5份。
聚合后形成的油溶覆膜材料的数均分子量为10000～12000，所述油溶覆膜材料为油溶覆膜支撑剂外层可油溶的部分。
上述改性低密度陶粒支撑剂是采用马来酸酐接支POE及表面活性剂进行改性处理。
上述改性低密度陶粒支撑剂的制备方法，包括以下步骤：
a.首先将98份低密度陶粒支撑剂加入到添加2份表面活性剂的500份水溶液中，加热升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥；
所述低密度陶粒支撑剂表观密度为1.6～1.8g/cm3，粒径20～40目；
所述表面活性剂为十二烷基苯硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或几种；
b.将10份马来酸酐接枝POE加入到500份二甲苯中，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入100份由表面活性剂处理过的低密度陶粒支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到改性低密度陶粒支撑剂，备用。
所述马来酸酐接枝POE优选熔融指数10～15g/10min(190℃2.16kg)，接枝率1.0～1.3MA％。
优选地，所述苯乙烯纯度要求≥99.8％，其不含或已除阻聚剂。
优选地，所述甲基丙烯酸甲酯纯度要求≥99.8％。
优选地，所述双环戊二烯纯度要求≥99.8％，其不含或已除阻聚剂。
优选地，所述分散剂由十二烷基磺酸钠、正十八醇和纳米碳酸钙按照重量比为1:4:1组成。
优选地，所述引发剂为1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷、2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷、2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷中的一种或几种。所述2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，编号为CAS 87816-79-3，分子式C16H34O4。
一种石油开采用油溶覆膜支撑剂的制备方法，包括以下步骤：
①在反应釜中加入去离子水，升温至60℃，在搅拌状态下加入分散剂，搅拌，然后加入改性低密度陶粒支撑剂；
②然后加入苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、双环戊二烯和引发剂，继续搅拌并密封抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.8～0.9MPa，并升温至95～105℃；
③控制反应温差±0.5℃下反应14～15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到石油开采用油溶覆膜支撑剂。
所述石油开采用油溶覆膜支撑剂用于油田底水油藏增产压裂。
本发明制备的石油开采用油溶覆膜支撑剂具有如下特点：石油开采用油溶覆膜支撑剂随压裂液注入岩层后可以有效支撑裂缝，并具有在60℃-120℃范围内，油溶覆膜层粘结，可起到底水封堵效果，封堵压力达20MPa以上，在遇到油类物质时，油溶覆膜层逐渐软化溶解，彻底溶解后支撑剂间隙形成油通道，保证油气通畅，增加产量。
具体实施方式
以下部分是具体实施方式对本发明做进一步说明，但以下实施方式仅仅是对本发明的进一步解释，不代表本发明保护范围仅限于此，凡是以本发明的思路所做的等效替换，均在本发明的保护范围，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
1)在50L反应釜中加入25kg去离子水，加入100g十二烷基苯硫酸钠，搅拌均匀，加入4900g低密度陶粒支撑剂，升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥；
2)在50L反应釜中加入25kg二甲苯，加入500g马来酸酐接枝POE，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入5000g步骤1得到的表面改性低密度陶粒支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到改性低密度陶粒支撑剂，备用；
3)在50L反应釜中加入35kg去离子水，升温至60℃，加入100g分散剂，搅拌，然后加入5000g改性低密度陶粒支撑剂继续搅拌均匀；
4)然后中加入苯乙烯2250g，甲基丙烯酸甲酯500克，双环戊二烯2250克，1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷10g，2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷15g，继续搅拌并密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.8MPa，并升温至95℃；
5)保持95℃下持续搅拌，控制反应温差±0.5℃，搅拌速度120rpm，充分反应15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到石油开采用油溶覆膜支撑剂。
实施例2
1)在50L反应釜中加入25kg去离子水，加入100g十二烷基苯硫酸钠，搅拌均匀，加入4900g低密度陶粒支撑剂，升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥；
2)在50L反应釜中加入25kg二甲苯，加入500g马来酸酐接枝POE，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入5000g步骤1得到的表面改性低密度陶粒支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到改性低密度陶粒支撑剂，备用；
3)在50L反应釜中加入35kg去离子水，升温至60℃，加入125g分散剂，搅拌，然后加入5000g改性低密度陶粒支撑剂继续搅拌均匀；
4)然后加入苯乙烯2750g，甲基丙烯酸甲酯500克，双环戊二烯1750克，1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷10g，2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷10g，继续搅拌并密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.8MPa，并升温至100℃；
5)保持95℃下持续搅拌，控制反应温差±0.5℃，搅拌速度120rpm，充分反应14h，经降温、泄压、过滤、干燥得到石油开采用油溶覆膜支撑剂。
实施例3
1)在50L反应釜中加入25kg去离子水，加入100g十二烷基苯硫酸钠，搅拌均匀，加入4900g低密度陶粒支撑剂，升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥；
2)在50L反应釜中加入25kg二甲苯，加入500g马来酸酐接枝POE，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入5000g步骤1得到的表面改性低密度陶粒支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到改性低密度陶粒支撑剂，备用；
3)在50L反应釜中加入35kg去离子水，升温至60℃，加入150g分散剂，搅拌，然后加入5000g改性低密度陶粒支撑剂继续搅拌均匀；
4)然后加入苯乙烯2500g，甲基丙烯酸甲酯600克，双环戊二烯1900克，1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷11g，2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷12g，继续搅拌并密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.9MPa，并升温至105℃；
5)保持105℃下持续搅拌，控制反应温差±0.5℃，搅拌速度120rpm，充分反应14h，经降温、泄压、过滤、干燥得到石油开采用油溶覆膜支撑剂。
实施例4
1)在50L反应釜中加入25kg去离子水，加入100g十二烷基苯硫酸钠，搅拌均匀，加入4900g低密度陶粒支撑剂，升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥；
2)在50L反应釜中加入25kg二甲苯，加入500g马来酸酐接枝POE，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入5000g步骤1得到的表面改性低密度陶粒支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到改性低密度陶粒支撑剂，备用；
3)在50L反应釜中加入35kg去离子水，升温至60℃，加入150g分散剂，搅拌，然后加入5000g改性低密度陶粒支撑剂继续搅拌均匀；
4)然后加入苯乙烯2400g，甲基丙烯酸甲酯600克，双环戊二烯2000克，1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷10g，2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷14g，继续搅拌并密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.85MPa，并升温至100℃；
5)保持100℃下持续搅拌，控制反应温差±0.5℃，搅拌速度120rpm，充分反应14h，经降温、泄压、过滤、干燥得到石油开采用油溶覆膜支撑剂。
为了检验本发明一种石油开采用油溶覆膜支撑剂的实际性能，将实施例1～实施例4所得石油开采用油溶覆膜支撑剂放入直径为8cm圆筒形钢模内，钢模上下有注水口和出水口，做承压测试和溶解性测试：
将实例所得油溶覆膜支撑剂放入钢模内，铺装厚度2cm，压实，注入水，密封工装，升温至60℃，2小时后由注水口逐渐加压至出水口流出水，记录承压压力；依次做油溶覆膜支撑剂在80℃、120℃条件下承压试验，结果如表1所示：
表1
| 温度条件 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 60℃ | 35MPa | 38MPa | 37MPa | 39MPa |
| 80℃ | 30MPa | 31MPa | 32MPa | 33MPa |
| 120℃ | 25MPa | 26MPa | 26MPa | 27MPa |
将实例所得油溶覆膜支撑剂放入钢模内，铺装厚度2cm，压实，注入水，升温至60℃，2小时后将水到出，注入5#柴油，记录出水口出油时间；依此做油溶覆膜支撑剂在80℃、120℃条件下溶解试验，结果如表2所示：
表2
| 温度条件 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 60℃ | 3.2hr | 3.5hr | 3.4hr | 3.6hr |
| 80℃ | 2.5hr | 2.6hr | 2.5hr | 2.8hr |
| 120℃ | 1.3hr | 1.5hr | 1.5hr | 1.6hr |
根据表1和表2测试的数据来看，实施例1～实施例4所得石油开采用油溶覆膜支撑剂在60℃～120℃水中，均能承受25MPa以上压力，在油中又可以在4小时内溶解出油，满足底水封堵压裂支撑和油溶解封出油增产的要求。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种石油开采用油溶覆膜支撑剂，其特征在于，由以下重量份组分聚合而成：改性低密度陶粒支撑剂100份，苯乙烯45～55份，甲基丙烯酸甲酯10～12份，双环戊二烯35～45份，分散剂1～3份，引发剂0.4～0.5份；
聚合后形成的油溶覆膜材料的数均分子量为10000～12000，所述油溶覆膜材料为油溶覆膜支撑剂外层可油溶的部分。
2.根据权利要求1所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂，其特征在于，所述改性低密度陶粒支撑剂是将低密度陶粒支撑剂用马来酸酐接枝POE及表面活性剂进行改性处理后得到。
3.根据权利要求2所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂，其特征在于，所述改性低密度陶粒支撑剂是由以下方法制备而成：
a.首先将98份低密度陶粒支撑剂加入到添加2份表面活性剂的500份水溶液中，加热升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥；所述表面活性剂为十二烷基苯硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或几种；
b.将10份马来酸酐接枝POE加入到500份二甲苯中，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入100份由表面活性剂处理过的低密度陶粒支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到改性低密度陶粒支撑剂，备用。
4.根据权利要求3所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂，其特征在于，所述低密度陶粒支撑剂表观密度为1.6～1.8g/cm3，粒径20～40目。
5.根据权利要求3所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂，其特征在于，所述马来酸酐接枝POE熔融指数为10～15g/10min，接枝率为1.0～1.3MA％。
6.根据权利要求2所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂，其特征在于，所述分散剂由十二烷基磺酸钠、正十八醇和纳米碳酸钙按照重量比为1:4:1组成。
7.根据权利要求2所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂，其特征在于，所述引发剂为1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷、2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷、2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷中的一种或几种。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①在反应釜中加入去离子水，升温至60℃，在搅拌状态下加入分散剂，搅拌，然后加入改性低密度陶粒支撑剂；
②然后加入苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、双环戊二烯和引发剂，继续搅拌并密封抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.8～0.9MPa，并升温至95～105℃；
③控制反应温差±0.5℃下反应14～15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到石油开采用油溶覆膜支撑剂。
9.一种根据权利要求8所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂的制备方法制备的石油开采用油溶覆膜支撑剂。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的石油开采用油溶覆膜支撑剂的应用，其特征在于，所述石油开采用油溶覆膜支撑剂用于油田开采过程中裂缝的支撑及底水封堵。
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