一种水溶性暂堵球及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明涉及石油开采技术领域，尤其是涉及一种水溶性暂堵球及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
随着油田开采程度的提高，分层压裂、分层酸化、暂堵洗井等工艺措施工作量需求越来越旺盛，目前采用的机械分层的方式因需下入井下工具通过作业的方式实现，因此大幅度增加了措施实施成本。通过从井口投入暂堵球，无需作业，不动管柱，利用暂堵球封堵高渗层炮眼，能够达到调整吸液剖面，实现选择性压裂、选择性酸化、漏失井洗井暂堵等工序。
[0003]
暂堵球调剖机理为相对改变措施井的吸液剖面，根据措施井射孔的炮眼直径的不同和工作液的密度不同设计生产专用高分子暂堵球，其密度等同措施工作液，理论上同措施工作液同步运动。暂堵球在井筒内封堵炮眼分配概率基本吻合措施工作液分配比率，即工作液流量大的炮眼附近封堵几率大，而工作液流量小的炮眼附近暂堵球分配几率小。在工作液动态流作用下，暂堵球主要进驻高吸液层炮眼附近并在注入液压差作用下靠贴封堵压实在炮眼上，在施工压力和正常施工压力下不产生变形，从而改变工作液分配，增强工作液进入低渗透层的量，降低高渗透层的吸液量，提高工作液的处理效率。
[0004]
目前所使用的暂堵球均为水不溶球，在调剖工艺完成后，暂堵球会继续存留在套管中，从而对后续施工带来不便，增加工艺难度。因此，需将暂堵球进行回收，而现有的暂堵球回收工艺普遍存在操作工序复杂、暂堵球回收率低的问题。而若暂堵球遗留在井筒内，会严重影响后续操作的进行。同理，当暂堵球应用在选择性压裂、漏失井洗井暂堵等工序时，也会存在相类似的问题。
[0005]
因此，提供一种水溶性的暂堵球以解决上述问题，是本领域亟需解决的一项技术问题。


技术实现要素：

[0006]
本发明的第一目的在于提供一种水溶性暂堵球，该水溶性暂堵球简化了传统暂堵球后处理的工序，减少了暂堵球使用的工作量；
[0007]
本发明的第二目的在于提供一种水溶性暂堵球的制备方法，旨在提供一种制备水溶性暂堵球简单便捷的方法。
[0008]
本发明提供的一种水溶性暂堵球，所述暂堵球的原料组成包括不同聚合度的聚乙烯醇与空心玻璃微珠；
[0009]
所述聚乙烯醇的聚合度为500-5000，所述聚乙烯醇的醇解度为70-100％；
[0010]
所述空心玻璃微珠的真密度为小于0.6g/cm
3
；
[0011]
所述空心玻璃微珠的直径不大于80μm。
[0012]
为解决现有技术中非水溶性暂堵球回收率低、回收工序复杂的问题，本发明以不
同聚合度的聚乙烯醇与空心玻璃微珠制备得到的暂堵球为水溶性暂堵球，因以聚乙烯醇与低密度的空心玻璃微珠为主要原料，通过调整聚乙烯醇与空心玻璃微珠的比例，控制暂堵球的密度基本等同于措施工作液，并且具有优异的抗压强度，可满足选择性压裂及漏失井洗井暂堵工艺中对暂堵球相关性能要求。其中，空心玻璃微珠的主要作用是降低暂堵球的密度，以暂堵球适应工作液的密度，一般来讲工作液的密度基本在
±
0.2g/cm
3
，而聚乙烯醇的密度为1.28g/cm
3
至1.31g/cm
3
，因此，必须采用混入低密度的空心玻璃微珠来将降低聚乙烯醇的密度才能与工作液的密度相近。此外，该水溶性暂堵球在调堵工艺措施完成后可完全溶解于措施工作液中，进而减少了暂堵球回收的工作量，简化了调剖工序。研究表明，聚乙烯醇的聚合度越大，或醇解度越高，其水溶胀和溶解时间越长，因此，可根据现场措施井实际情况选择聚合度合适的聚乙烯醇。
[0013]
以真密度0.6g/cm
3
的空心玻璃微珠为例，其堆积密度在0.35g/cm
3
左右，堆积的空心玻璃微珠的孔隙度在40％左右，聚乙烯醇加入的最低体积要填充满空心玻璃微珠之间的空隙，不然就会使暂堵球的强度降低。以真密度为1.30g/cm
3
的聚乙烯醇为例，空心玻璃微珠40％孔隙度，混配100cm
3
混配料需要聚乙烯醇的最小用量为：40cm
3
×
1.30g/cm
3
＝22.84g。玻璃微珠的量为35g，则混炼后注塑成型的暂堵球密度为：0.6288g/cm
3
。因此，空心玻璃微珠与聚乙烯醇的最低体积比为35g：22.84g，约为3:2，远远低于本专利权利要求暂堵球密度为0.8-1.30g/cm
3
。
[0014]
进一步，所述聚乙烯醇的聚合度为500-2600；所述聚乙烯醇的醇解度为80-100％。
[0015]
经大量的试验表明，本发明进一步优选地聚乙烯醇的聚合度为500-2600，醇解度为80-100％，即可满足现有技术中措施井对暂堵球的需求。
[0016]
进一步，所述暂堵球完全溶解所需要的时间为4-10h。
[0017]
根据所选聚乙烯醇的聚合度及醇解度的不同，以及所设定暂堵球的直径、措施井措施工作液的温度、矿化度的不同，本发明的水溶性暂堵球完全溶解所需的时间为4-10h，即在调剖工艺完成后，暂堵球可完全溶解于措施工作液，进而节省了暂堵球回收的工序，简化了调剖工艺。而通常情况下，直径为14mm的暂堵球溶解时间为4-5小时，直径为20mm的暂堵球溶解时间为8-10h。
[0018]
进一步，所述暂堵球的溶解温度为0-90℃。
[0019]
本发明暂堵球的溶解温度为0-90℃，因此，现场施工时，可根据措施井的工况选择适宜配比及组成的聚乙烯醇配方。
[0020]
进一步，所述暂堵球的密度为0.8-1.30g/cm
3
。
[0021]
同理，本发明暂堵球的密度为0.8-1.30g/cm
3
，因此，现场施工时，可根据措施井的工况选择适宜配比及组成的聚乙烯醇配方。
[0022]
上述暂堵球的制备方法，包括以下步骤：
[0023]
采用注塑方式将不同聚合度的聚乙烯醇与空心玻璃微珠进行注塑加工，即得所述暂堵球。
[0024]
本发明的水溶性暂堵球采用注塑加工的方式即可得到，无需特定的处理设备及处理方法，操作简单便捷，制备成本也相对较低。
[0025]
进一步，具体包括以下步骤：
[0026]
s1、将不同聚合度的聚乙烯醇与空心玻璃微珠于180-195℃下混炼、造粒，得到混
50μm(含量大于90％)，最大粒径为60μm(含量小于10％)，真密度为0.6g/cm
3
的空心玻璃微珠按2:3体积比混合，并于180℃下混炼、造粒，得到密度为1.00
±
0.02g/cm
3
的混合物；
[0041]
s12、将混合物在温度为180℃的条件下进行注塑，并控制球形模具注塑压力为80mpa；
[0042]
s13、将球形模具使用20℃的冷却水进行冷却，打开模具即得密度为1.00
±
0.02g/cm
3
的暂堵球。
[0043]
实施例2
[0044]
s21、将聚合度为2400、醇解度为95％的聚乙烯醇(密度为1.31g/cm
3
)与直径为11-50μm(含量大于90％)，最大粒径60μm(含量小于10％)，真密度为0.6g/cm
3
的空心玻璃微珠按1:1.3体积比混合，并于190℃下混炼、造粒，得到密度为密度为1.00
±
0.02g/cm
3
的混合物；
[0045]
s22、将混合物在温度为210℃的条件下进行注塑，并控制球形模具注塑压力为60mpa；
[0046]
s23、将球形模具进行冷却，打开模具即得密度为密度为1.00
±
0.02g/cm
3
的暂堵球。
[0047]
实施例3
[0048]
s31、将聚合度为550、1800，醇解度为98％的聚乙烯醇与直径为11-50μm(含量大于90％)，最大粒径60μm(含量小于10％)，真密度为0.6g/cm
3
的空心玻璃微珠按2:3体积比混合，并于195℃下混炼、造粒，得到混合物；
[0049]
s32、将混合物在温度为200℃的条件下进行注塑，并控制球形模具注塑压力为70mpa；
[0050]
s33、将球形模具进行冷却，打开模具即得密度为1.31
±
0.02g/cm
3
，起始溶解温度为85-90℃的暂堵球。
[0051]
首先，本发明对实施例1-3所制备的暂堵球进行了相关性能的测试，测试结果如表1所示：
[0052]
表1实施例1-3暂堵球性能测试结果
[0053] 密度(g/cm
3
)抗压强度(mpa)直径(mm)实施例11.00
±
0.027314实施例21.00
±
0.027514实施例31.31
±
0.027114
[0054]
由表1可知，按照本发明暂堵球的组成及制备方法可制备出不同密度和不同耐压强度的系列暂堵球，其密度可选范围为0.8-1.30g/cm
3
，其性能完全可达到现有技术中对暂堵球的要求。
[0055]
其次，为研究本发明所制备暂堵球的水溶性，测试了实施例1-3所制备暂堵球无法有效封堵炮眼的时间、完全溶解的时间，测试结果如表2所示。
[0056]
表2实施例1-3暂堵球水溶性测试结果
[0057] 醇解度(％)完全溶解的时间(h)实施例1884实施例2885.5
实施例39610
[0058]
由表2可知，本发明可通过调配聚合度及醇解度来控制所制备暂堵球有效封堵炮眼的时间，完全满足了现有技术中对暂堵球封堵炮眼时间的要求(一般为3-8h)。而在12-24h后暂堵球可完全溶解，即无需再使用特殊工艺对暂堵球进行回收。
[0059]
此外，本发明对实施例1-3所制备暂堵球的耐温性还进行了测试，测试结果如表3所示。
[0060]
表3实施例1-3暂堵球耐温性能测试结果
[0061] 实施例1实施例2实施例3耐温温度(℃)室温溶解55℃溶解90℃溶解
[0062]
由表3可知，本发明实施例1所制备的暂堵球常温即开始溶解，而实施例3中的暂堵球当温度高达90℃方可溶解，适用于深井。
[0063]
综上，本发明的水溶性暂堵球既可满足注水调剖工艺中对暂堵球表面硬度、抗压强度和密度的要求，使暂堵球坐封在高渗透对应的炮眼上，达到调整吸水剖面的效果，进而平衡油层内的渗透率，并且在调堵工艺完成后，水溶性暂堵球可完全溶解于水中，进而节省了暂堵球回收的工序，简化了石油开采的工艺。
[0064]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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