一种快速自降解水溶性液体胶塞及其制备方法

摘要

本发明公开一种快速自降解水溶性液体胶塞及其制备方法，属于油气开发技术领域。所述快速自降解水溶性液体胶塞由以下重量百分比的原料组成：稠化剂2.5‑3.0%，交联剂7.5‑8.0%，交联促进剂8.5‑9%，固化增强剂1.5‑2.0%，胶塞降解剂2.0‑2.5%，胶塞降解促进剂0.1‑0.2%，余量为水，其中，所述稠化剂为魔芋葡甘聚糖与文莱胶或者定优胶的混合物。本发明提供的液体胶塞，固化时间在1‑2h以内，胶塞固化前黏度低、流动性好、容易泵注；固化后强度高，承压能力强；固化后5‑12h内可自动降解水化，降解后粘度低、流动性好，可直接用清水冲出井筒，后处理简单。

权利要求

1.一种快速自降解水溶性液体胶塞，其特征在于：由以下重量百分比的原料组成：稠化剂2.5-3.0%，交联剂7.5-8.0%，交联促进剂8.5-9%，固化增强剂1.5-2.0%，胶塞降解剂2.0-

2.5%，胶塞降解促进剂0.1-0.2%，余量为水，

其中，所述稠化剂为魔芋葡甘聚糖与文莱胶或者定优胶的混合物；

所述胶塞降解促进剂为二硫苏糖醇；

所述胶塞降解剂是氨基磺酸微胶囊或者固体硝酸微胶囊中的至少一种，所述氨基磺酸微胶囊和固体硝酸微胶囊均是采用沸腾制粒技术制备的。

2.根据权利要求1所述的快速自降解水溶性液体胶塞，其特征在于：所述魔芋葡甘聚糖与文莱胶或者定优胶的质量比为（3-4）：（1-2）。

3.根据权利要求1所述的快速自降解水溶性液体胶塞，其特征在于：所述固化增强剂为羧基纤维素接枝丙烯酸盐、淀粉接枝丙烯腈皂化水解物中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的快速自降解水溶性液体胶塞，其特征在于：所述羧基纤维素接枝丙烯酸盐为粒径为1.0-1.5mm的球形CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂。

5.根据权利要求3所述的快速自降解水溶性液体胶塞，其特征在于：所述淀粉接枝丙烯腈皂化水解物为H-SPAN吸水树脂。

6.根据权利要求1所述的快速自降解水溶性液体胶塞，其特征在于：所述交联剂为四氯化钛、三乙氧基硅烷和三氯化铝的一种或者两种。

7.根据权利要求1所述的快速自降解水溶性液体胶塞，其特征在于：所述交联促进剂为轻质氧化镁或超细氧化锌中的至少一种，所述超细氧化锌的平均粒径为1微米。

8.权利要求1-7任一项所述的快速自降解水溶性液体胶塞的制备方法，其特征在于：所述制备方法为在转速4000-5000r/min的搅拌条件下，依次加入水、稠化剂、交联促进剂、交联剂、胶塞降解剂、胶塞降解促进剂、固化增强剂，边搅拌边添加，添加完毕后再继续搅拌3-

5min备用。

说明书

一种快速自降解水溶性液体胶塞及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于油气开发技术领域，具体涉及一种快速自降解水溶性液体胶塞及其制备方法。

背景技术

[0002] 油气田开发中，在一些油气井开发作业时，为了平衡地层压力，必须采用高密度的压井液进行压井，确保地层中的油气不进入井筒，避免井筒、井喷的发生。但是，高密度的压井液容易进入地层，对地层伤害太大，甚至会堵塞油气层，将井压死，影响油气产量。

[0003] 其次，在一些油气井进行压裂施工时，需要使用桥塞、封隔器等机械工具对井筒或者油套环空某一部分进行封堵，但是机械封堵需要起下管柱，工序复杂，如出现砂堵，封堵工具会很难起出，增加施工风险。

[0004] 为了解决油气开发中的上述问题，近年来液体胶塞被研究开发并逐渐在油气井作业中使用。液体胶塞可代替高密度压井液进行压井作业，也可代替机械桥塞进行分段压裂，或者代替机械封隔器进行压裂施工。但是，现有的液体胶塞还存在破胶降解困难、短时间粘度增加快、泵注困难等问题，比如，中国专利CN 106905940 A公开了一种中高密度弹性液体胶塞及修井方法，采用了胍胶和丙烯酰胺两种体系混合交联的方法，必须受外力冲击破坏胶塞颗粒才能降解，然后再用盐水压井液循环冲洗，工艺复杂，而且胶塞破坏不均匀，易形成大块胶塞，增加了后处理难度，且丙烯酰胺体系交联太快，胶塞在短时间内黏度增加快，导致泵注困难；中国专利CN 101270277 A公开了一种自破胶液体胶塞水平井分段射孔压裂施工工艺及胶塞，采用羟丙基胍胶、香豆角、硼砂和过硫酸铵制备基液，再用重铬酸钾交联制备胶塞，当羟丙基瓜胶、香豆角和硼砂在水中混合后会在常温下快速形成冻胶，很难再交联，且黏度很大，泵注困难；中国专利CN 102061152 A公开了一种强度高可控破胶化学暂堵液体胶塞，采用丙烯酰胺体系交联聚合形成胶塞，施工结束可自动破胶，交联时间短，承压强度高，但丙烯酰胺体系聚合物破胶困难，后处理麻烦；中国专利CN 103160261 A公开了一种井下智能胶塞的制备及其使用方法，采用丙烯酰胺和丙烯酸纳为原料，加入引发剂亚硫酸钠合成胶塞原料，再配制基液，与交联剂交联形成性能稳定的、且能在设定时间自动破胶的胶塞，但是需要提前合成胶塞原料，工艺复杂。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种快速自降解水溶性液体胶塞及其制备方法，该胶塞固化时间可调，能在1-2h内固化，固化后可以自动降解。

[0006] 一种快速自降解水溶性液体胶塞，由以下重量百分比的原料组成（按照100%计）：稠化剂2.5-3.0%，交联剂7.5-8.0%，交联促进剂8.5-9%，固化增强剂1.5-2.0%，胶塞降解剂
2.0-2.5%，胶塞降解促进剂0.1-0.2%，余量为水，其中，所述稠化剂为魔芋葡甘聚糖与文莱胶或者定优胶的混合物。

[0007] 所述魔芋葡甘聚糖与文莱胶或者定优胶的质量比为（3-4）：（1-2）。

[0008] 所述胶塞降解促进剂为二硫苏糖醇。

[0009] 所述固化增强剂为羧基纤维素接枝丙烯酸盐、淀粉接枝丙烯腈皂化水解物中的至少一种。

[0010] 所述羧基纤维素接枝丙烯酸盐为粒径为1.0-1.5mm的球形CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂。

[0011] 所述淀粉接枝丙烯腈皂化水解物为H-SPAN吸水树脂。

[0012] 所述交联剂为四氯化钛、三乙氧基硅烷和三氯化铝的一种或者两种。

[0013] 所述交联促进剂为轻质氧化镁或超细氧化锌中的至少一种，所述超细氧化锌的平均粒径为1微米。

[0014] 所述胶塞降解剂是氨基磺酸微胶囊或者固体硝酸微胶囊中的至少一种，所述氨基磺酸微胶囊和固体硝酸微胶囊均是采用沸腾制粒技术制备的。

[0015] 上述快速自降解水溶性液体胶塞的制备方法，所述方法为：在转速4000-5000r/min的搅拌条件下，依次加入水、稠化剂、交联促进剂、交联剂、胶塞降解剂、胶塞降解促进剂、固化增强剂，边搅拌边添加，添加完毕后再搅拌3-5min备用。

[0016] 由于各原料的作用不一样，为确保胶塞成胶前黏度低，流动性好，不能改变原料添加顺序。

[0017] 本发明的优点：

[0018] 1. 本发明提供的液体胶塞可根据井温和施工需要调节固化时间，固化时间在1-2h以内，调整稠化剂、交联剂和交联促进剂的添加量，加量不同固化时间不同，胶塞固化前黏度低、流动性好、容易泵注，不会在泵注过程中出现黏度过大而施工失败的事故；

[0019] 2. 该液体胶塞在固化后5-12h内可自动降解水化，降解时间可以通过调节胶塞降解剂和胶塞降解促进剂的添加量进行调节，无需额外加入其它促降解剂，简化了施工流程，同时降解后粘度低、流动性好，可直接用清水冲出井筒，后处理简单；

[0020] 3. 该液体胶塞固化后强度高，承压能力强，在井筒中注入1000kg液体胶塞可承受30-33MPa以上压差，可满足油气井压井和压裂封堵需要；

[0021] 4. 采用可生物降解的羧基甲基纤维素或淀粉改性的高吸水树脂，提高了胶塞强度和生物降解性，具有环境友好性。

具体实施方式

[0022] 本发明中采用的氨基磺酸微胶囊和固体硝酸微胶囊均是采用沸腾制粒技术制备的。

[0023] 实施例1

[0024] 一种快速自降解水溶性液体胶塞，由以下重量百分比的原料组成（按照100%计）：稠化剂2.5%，交联剂7.5%，交联促进剂9%，固化增强剂1.5%，胶塞降解剂2.5%，胶塞降解促进剂0.1%，余量为水，

[0025] 其中，所述稠化剂为质量比3:1的魔芋葡甘聚糖与文莱胶的混合物；

[0026] 所述胶塞降解促进剂为二硫苏糖醇；

[0027] 所述固化增强剂为粒径为1.0-1.5mm的球形CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂，CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂是一种羧基纤维素接枝丙烯酸盐；

[0028] 所述交联剂为四氯化钛、三乙氧基硅烷的混合物，其中，四氯化钛占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的7.0%，三乙氧基硅烷占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的0.5%；

[0029] 所述交联促进剂为平均粒径为1微米的超细氧化锌；

[0030] 所述胶塞降解剂是氨基磺酸微胶囊；

[0031] 上述快速自降解水溶性液体胶塞的制备方法，所述方法为：在转速4000-5000r/min的搅拌条件下，依次加入水、稠化剂、交联促进剂、交联剂、胶塞降解剂、胶塞降解促进剂、固化增强剂，边搅拌边添加，添加完毕后再搅拌3-5min备用。

[0032] 该快速自降解水溶性液体胶塞，成胶前黏度为16mPa·s，流动性好，在60℃固化时间为1.5h，固化后可以承受33MPa的压差，7h后自动降解，降解后粘度8mPa·s。

[0033] 实施例2

[0034] 一种快速自降解水溶性液体胶塞，由以下重量百分比的原料组成（按照100%计）：稠化剂3.0%，交联剂8.0%，交联促进剂8.5%，固化增强剂2.0%，胶塞降解剂2.5%，胶塞降解促进剂0.12%，余量为水，

[0035] 其中，所述稠化剂为质量比为4:1的魔芋葡甘聚糖与定优胶的混合物；

[0036] 所述胶塞降解促进剂为二硫苏糖醇；

[0037] 所述固化增强剂为H-SPAN吸水树脂，H-SPAN吸水树脂为淀粉接枝丙烯腈皂化水解物；

[0038] 所述交联剂为三乙氧基硅烷和三氯化铝的混合物，其中，三乙氧基硅烷占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的0.8%，三氯化铝占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的7.2%；

[0039] 所述交联促进剂为轻质氧化镁；

[0040] 所述胶塞降解剂是固体硝酸微胶囊；

[0041] 上述快速自降解水溶性液体胶塞的制备方法同实施例1。

[0042] 该快速自降解水溶性液体胶塞，成胶前黏度为18mPa·s，流动性好，在60℃固化时间为1.5h，固化后可以承受32MPa的压差，6.5h后自动降解，降解后粘度9mPa·s。

[0043] 实施例3

[0044] 一种快速自降解水溶性液体胶塞，由以下重量百分比的原料组成：稠化剂2.8%，交联剂8.0%，交联促进剂8.5%，固化增强剂2.0%，胶塞降解剂2.5%，胶塞降解促进剂0.15%，余量为水，

[0045] 其中，所述稠化剂为质量比为3:2的魔芋葡甘聚糖与文莱胶的混合物；

[0046] 所述胶塞降解促进剂为二硫苏糖醇；

[0047] 所述固化增强剂为H-SPAN吸水树脂，H-SPAN吸水树脂是淀粉接枝丙烯腈皂化水解物；

[0048] 所述交联剂为三乙氧基硅烷和三氯化铝的混合物，其中，三乙氧基硅烷占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的0.6%，三氯化铝占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的7.4%；

[0049] 所述交联促进剂为轻质氧化镁；

[0050] 所述胶塞降解剂是氨基磺酸微胶囊和固体硝酸微胶囊的混合物，其中，氨基磺酸微胶囊占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的1.0%，固体硝酸微胶囊占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的1.5%。

[0051] 制备方法同实施例1。

[0052] 该快速自降解水溶性液体胶塞，成胶前黏度为18mPa·s，流动性好，在70℃固化时间为80min，固化后可以承受31MPa的压差，6.0h后自动降解，降解后粘度11mPa·s。

[0053] 实施例4

[0054] 一种快速自降解水溶性液体胶塞，由以下重量百分比的原料组成：稠化剂3.0%，交联剂7.6%，交联促进剂8.5%，固化增强剂1.5%，胶塞降解剂2.4%，胶塞降解促进剂0.1%，余量为水，

[0055] 其中，所述稠化剂为质量比为4:2的魔芋葡甘聚糖与文莱胶的混合物；

[0056] 所述胶塞降解促进剂为二硫苏糖醇；

[0057] 所述固化增强剂为粒径为1.0-1.5mm的球形CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂，CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂是一种羧基纤维素接枝丙烯酸盐；

[0058] 所述交联剂为四氯化钛和三乙氧基硅烷的混合物，其中，四氯化钛占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的7.0%，三乙氧基硅烷占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的0.6%；

[0059] 所述交联促进剂为平均粒径为1微米的超细氧化锌；

[0060] 所述胶塞降解剂是氨基磺酸微胶囊；

[0061] 制备方法同实施例1。

[0062] 该快速自降解水溶性液体胶塞，成胶前黏度为20mPa·s，流动性好，在80℃固化时间为1h，固化后可以承受32MPa的压差，5.5h后自动降解，降解后粘度10mPa·s。

[0063] 实施例5

[0064] 一种快速自降解水溶性液体胶塞，由以下重量百分比的原料组成：稠化剂2.7%，交联剂7.8%，交联促进剂8.7%，固化增强剂1.8%，胶塞降解剂2.3%，胶塞降解促进剂0.2%，余量为水，

[0065] 其中，所述稠化剂为质量比为3.5:1的魔芋葡甘聚糖与定优胶的混合物；

[0066] 所述胶塞降解促进剂为二硫苏糖醇；

[0067] 所述固化增强剂为粒径为1.0-1.5mm的球形CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂和H-SPAN吸水树脂的混合物，其中，CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂是一种羧基纤维素接枝丙烯酸盐，H-SPAN吸水树脂是一种淀粉接枝丙烯腈皂化水解物；其中，CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的0.8%，H-SPAN吸水树脂占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的1.0%；

[0068] 所述交联剂为四氯化钛；

[0069] 所述交联促进剂为轻质氧化镁和平均粒径为1微米的超细氧化锌的混合物，其中，轻质氧化镁占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的1.7%，超细氧化锌占所述快速自降解水溶性液体胶塞总质量的7.0%；

[0070] 所述胶塞降解剂是氨基磺酸微胶囊；

[0071] 制备方法同实施例1。

[0072] 该快速自降解水溶性液体胶塞，成胶前黏度为18mPa·s，流动性好，在70℃固化时间为1h，固化后可以承受33MPa的压差，5.5h后自动降解，降解后粘度9mPa·s。

[0073] 实施例6

[0074] 一种快速自降解水溶性液体胶塞，由以下重量百分比的原料组成：稠化剂2.5%，交联剂7.5%，交联促进剂8.7%，固化增强剂1.7%，胶塞降解剂2.2%，胶塞降解促进剂0.15%，余量为水，

[0075] 其中，所述稠化剂为质量比为3:2的魔芋葡甘聚糖与定优胶的混合物；

[0076] 所述胶塞降解促进剂为二硫苏糖醇；

[0077] 所述固化增强剂为为粒径为1.0-1.5mm的球形CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂， CCPACPKSH-Ⅱ吸水树脂为羧基纤维素接枝丙烯酸盐；

[0078] 所述交联剂为三乙氧基硅烷；

[0079] 所述交联促进剂为轻质氧化镁；

[0080] 所述胶塞降解剂是固体硝酸微胶囊；

[0081] 制备方法同实施例1。

[0082] 该快速自降解水溶性液体胶塞，成胶前黏度为18mPa·s，流动性好，在70℃固化时间为80min，固化后可以承受32MPa的压差，6h后自动降解，降解后粘度9mPa·s。