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CN1325598C - 一种微胶囊破胶剂及其制备方法 - Google Patents

一种微胶囊破胶剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微胶囊破胶剂及其制备方法，微胶囊破胶剂包括囊心材料、涂层和添加剂，其重量比为囊心材料∶涂层∶添加剂为85.5～91.2%∶8～13%∶0.8～1.5%，囊心材料包括过硫酸盐、次氯酸盐、次溴酸盐、高锰酸钾、重铬酸钾中的单一组分或者其组合；其制备方法包括加入到侧喷流化床，加入粘结剂溶液，开启侧喷流化床等工艺步骤，制成本发明的微胶囊破胶剂，产品的包裹率可达99.8%以上，有效成分含量可达90%，同时在10～30MPa范围内，可根据不同地层闭合压力选择合适的产品抗压强度。

Description

一种微胶囊破胶剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田用破胶技术，尤其是用于压裂液中的微胶囊破胶剂技术。
背景技术
油田开发到中后期，水力压裂是最有效的增产措施之一，胶囊破胶剂在措施实施中起到使压裂液交联与破胶能力统一协调的作用。
目前施工中广泛使用的常规破胶剂，都是通过与压裂液混合反应，破坏交联条件而降解聚合物大分子，达到破胶降粘效果。破胶剂直接溶于压裂液中，释放速度快，对液体性能影响极大：过量或常量加入，可能出现交联性能迅速降低、提前破胶，导致施工砂堵；欠量加入，冻胶压裂液可能破胶不好甚至不破胶，将对储层造成严重的二次伤害，还易引起地层吐砂，大大影响施工效果。胶囊破胶剂依靠其良好的缓释、控释作用很好的解决了这一问题。
胶囊破胶剂的具有良好的缓释、控释性能。施工过程中，过量加入的胶囊破胶剂由于其缓释作用，使压裂液保持较好性能；施工结束后，裂缝闭合，囊衣缓释及在地层应力下变形、破裂，囊心有效成分大量释放，使压裂液迅速、彻底破胶，提高了压裂液的返排率，降低对地层的二次伤害。胶囊破胶剂既增加了施工的稳定性，又提高了施工的有效性。
现有胶囊破胶剂产品多为两层包衣，而且基本是防渗材料，层厚则缓释时间长，层薄则包裹率低，不易掌握其性能；而本发明所述胶囊破胶剂为三层包衣：缓释层、防渗层、支撑层。产品的缓释层、防渗层提供了良好的缓释能力，通过支撑层的硬度、脆性又可控制产品的抗压强度，使产品具有良好的控释作用。现有产品采用的制备工艺主体多为糖衣锅或类似工艺，顶部喷浆，此种工艺受锅体转速和喷浆方式的影响，产品圆球度低(包衣效果就会打折扣)，得到的产品外层松散，包裹率仅为95～98％，缓释性能不易控制。本发明采用工艺为侧喷流化制粒、底喷流化包衣，喷浆与颗粒运动方向基本一致，而且床体采用变频控速，得到的颗粒圆球度高，包衣效果好，可控性高。
技术内容
本发明的目的是提供一种微胶囊破胶剂及其制备工艺，在不损失压裂液冻胶的携砂能力的前提下，过量加入压裂液中，使其破胶更彻底，并及时返排，减少对地层的二次伤害，提高措施有效率。
本发明所述的微胶囊破胶剂包括囊心材料、涂层和添加剂，其重量比为85.5～91.2％：8～13％：0.8～1.5％，囊心材料包括过硫酸盐、次氯酸盐、次溴酸盐、高锰酸钾、重铬酸钾的单一组分或者其组合。囊心材料的粒径为0.2～0.45mm，其粒度分布值窄，粒度更细、分布更均匀，有利于包裹率及抗压强度的提高，从囊心选择方面提高的产品性能的可控性。
其涂层分为三个部分，即缓释层、防渗层和支撑层。其中，支撑层是由丙烯腈-苯乙烯共聚物制备的，缓释层是由丙烯酸树脂制备的，防渗层是由聚不对称二氯乙烯制备的。
其添加剂包括粘结剂、防静电剂、增脆剂，总含量为0.8～1.5％，使用时直接混配于包衣液中，提高包裹质量。粘结剂为植物胶(如瓜尔胶)或其衍生物，用量2～4‰，其作用是在制备囊心球粒时提高填充物粘性程度；防静电剂为白炭黑或滑石粉，用量3～6‰，其作用是减少制备过程中由静电作用而产生的聚堆现象；增脆剂为水泥，用量3～5‰，用调节产品的释放程度，使产品在闭合压力下可有效破裂，释放囊心成分。
本发明的微胶囊破胶剂的制备方法为：
(1)取一定数量经筛析过的0.20-0.45mm的囊心颗粒加入到侧喷流化床中；
(2)向供液车中加入2‰的粘结剂溶液，按1％的比例加入囊心材料；
(3)开启侧喷流化床，通过喷枪将粘结剂混合液喷涂到筛析后的囊心颗粒上；此过程持续至过囊心球粒长至0.7mm；
(4)配制缓释层包衣溶液：以乙醇溶解丙烯酸树脂，加入防静电剂；
(5)开启底喷流化床，将缓释层全部喷涂至囊心球粒上；
(6)配制防渗层包衣溶液：以环己酮溶解聚不对称二氯乙烯，加入防静电剂；
(7)向囊心球粒上喷涂防渗层包衣液；
(8)配制支撑层溶液：将丙烯腈-苯乙烯共聚物溶解于环己酮中，加入防静电剂、增脆剂；
(9)向囊心球粒喷涂支撑层。
制备过程中的设备参数如下：
A制粒过程：
侧喷流化床转速：55～75rpm
角度：水平
温度：室温
喷浆流量：20～30ml/min
喷气压力：0.15～0.35Mpa
鼓风流量：300～600l/min
B包衣过程：
鼓风流量：300～600l/min
角度：垂直
温度：38-50℃
喷浆流量：35～70ml/min
喷气压力：0.25～0.5Mpa
本发明提出了侧喷流化床制粒、底喷流化床包衣的制备工艺，产品有效成分的释放采用膜控释与骨架控释综合机理，四层结构：囊心、缓释层、防渗层和支撑层。产品包裹率可达99.8％以上，有效成分含量可达90％，同时在10～30Mpa范围内，可根据不同地层闭合压力选择合适的产品抗压强度。
具体实施方式
实施例1
(1)取2Kg粒径为0.20-0.45mm的过硫酸铵颗粒加入到侧喷流化床中；
(2)配制4L粘结剂溶液(6g的瓜胶+4L水)，加入40g过硫酸铵粉剂；
(3)开启侧喷流化床，调节转速55rpm，喷浆流量为20ml/min，喷气压力0.20Mpa，鼓风流量：400L/min将粘结剂喷涂到过硫酸铵颗粒上；当粘结剂溶液喷至3.6L时，提高转速为70rpm，喷浆流量25ml/min，喷气压力0.25Mpa；
(4)配制缓释层溶液：以5L乙醇溶解90g丙烯酸树脂，加入3g防静电剂滑石粉；
(5)开启底喷流化床，鼓风流量：450L/min，温度40℃，喷浆流量40ml/min，喷气压力0.25Mpa，将缓释层包衣液喷涂至囊心球粒上；
(6)配制防渗层溶液：以10L环己酮溶解60g聚不对称二氯乙烯，加入3g防静电剂；
(7)鼓风流量：450L/min，温度45℃，喷浆流量40ml/min，喷气压力0.25Mpa，向囊心球粒上喷涂防渗层包衣液；
(8)配制支撑层溶液：以10L环己酮溶解50g丙烯腈-苯乙烯共聚物，加入5g防静电剂滑石粉、8g增脆剂；
(9)鼓风流量：520L/min，温度45℃，喷浆流量45ml/min，喷气压力0.3Mpa，向囊心球粒喷涂支撑层；当支撑层溶液喷至9.8L时，调节喷浆流量为60ml/min，喷气压力0.4Mpa。直至产品完全烘干。
产品包裹率99.9％，抗压强度20Mpa，可用于中高温井段的水力压裂措施中。
实施例2
(1)取1Kg粒径为0.20-0.45mm的过硫酸钾颗粒与1Kg次氯酸钙粉末加入到侧喷流化床中；
(2)配制4L粘结剂溶液(5g的羟丙基瓜胶+4L水)，加入40g过硫酸铵粉剂；
(3)开启侧喷流化床，调节转速60rpm，喷浆流量为23ml/min，喷气压力0.22Mpa，鼓风流量：400L/min将粘结剂喷涂到过硫酸钾颗粒上；当粘结剂溶液喷至3.6L时，提高转速为70rpm，喷浆流量28ml/min，喷气压力0.25Mpa；
(4)配制缓释层溶液：以5L乙醇溶解110g丙烯酸树脂，加入3g防静电剂；
(5)开启底喷流化床，鼓风流量：450L/min，温度41℃，喷浆流量38ml/min，喷气压力0.25Mpa，将缓释层包衣液喷涂至囊心球粒上；
(6)配制防渗层溶液：以10L环己酮溶解40g聚不对称二氯乙烯，加入3g防静电剂；
(7)鼓风流量：450L/min，温度45℃，喷浆流量42ml/min，喷气压力0.27Mpa，向囊心球粒上喷涂防渗层包衣液；
(8)配制支撑层溶液：以10L环己酮溶解35g丙烯腈-苯乙烯共聚物，加入4g防静电剂、10g增脆剂；
(9)鼓风流量：520L/min，温度45℃，喷浆流量48ml/min，喷气压力0.35Mpa，向囊心球粒喷涂支撑层；当支撑层溶液喷至9.8L时，调节喷浆流量为65ml/min，喷气压力0.4Mpa。直至产品完全烘干。
产品包裹率99.8％，抗压强度13Mpa，可用于低温井段的水力压裂措施中。

Claims (11)

1一种微胶囊破胶剂，包括囊心材料、涂层和添加剂，其重量比为囊心材料：涂层：添加剂为85.5％～91.2％：8％～13％：0.8％～1.5％，囊心材料包括过硫酸盐、次氯酸盐、次溴酸盐、高锰酸钾、重铬酸钾的组合或者氯酸盐、次溴酸盐、高锰酸钾、重铬酸钾的单一组分。
2根据权利要求1的所述的微胶囊破胶剂，其囊心材料的粒度为0.2～0.45mm。
3根据权利要求1所述的微胶囊破胶剂，所述的涂层为三层，即支撑层、缓释层和防渗层。
4根据权利要求3所述的微胶囊破胶剂，所述的支撑层是由丙烯腈-苯乙烯共聚物制备的。
5根据权利要求3所述的微胶囊破胶剂，所述的缓释层是由聚不对称二氯乙烯制备的。
6根据权利要求3所述的微胶囊破胶剂，所述的防渗层是由丙烯酸树脂制备的。
7根据权利要求1所述的微胶囊破胶剂，所述的添加剂包括粘结剂、防静电剂、增脆剂，总含量为0.8％～1.5％。
8根据权利要求7所述的微胶囊破胶剂，其中的粘结剂为植物胶或其衍生物，用量为2‰～4‰。
9根据权利要求7所述的微胶囊破胶剂，其中的防静电剂为滑石粉，用量3‰～6‰。
10根据权利要求7所述的微胶囊破胶剂，其中的增脆剂为水泥或白炭黑，用量3‰～5‰。
11一种如权利要求1所述的微胶囊破胶剂的制备方法：
(1)取一定数量经筛析过的0.20-0.45mm的囊心颗粒加入到侧喷流化床中；
(2)向储液器中加入一定比例的粘结剂溶液，再按一定比例加入囊心材料；
(3)开启侧喷流化床，通过喷枪将粘结剂混合液喷涂到筛析后的囊心颗粒上；此过程持续至过囊心球粒长至0.7mm；
(4)配制缓释层包衣溶液：以乙醇溶解丙烯酸树脂，加入防静电剂；
(5)开启底喷流化床，将缓释层全部喷涂至囊心球粒上；
(6)配制防渗层包衣溶液：以环己酮溶解聚不对称二氯乙烯，加入防静电剂；
(7)向囊心球粒上喷涂防渗层包衣液；
(8)配制支撑层溶液：将丙烯腈-苯乙烯共聚物溶解于环己酮中，加入防静电剂、增脆剂；
(9)向囊心球粒喷涂支撑层。
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