[发明专利]油气田作业用的可降解树脂纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气田作业用的可降解树脂纳米复合材料及其制备方法，属于石油天然气开采技术领域。

背景技术

在油气田各种施工作业中，如钻井、完井、修井作业过程中，广泛使用降滤失材料来降低工作液对储层的侵入，减少其对储层的伤害。使用的降滤失剂对储层裂缝、孔隙进行堵塞，从而降低工作液侵入，封堵储层的孔隙喉道、裂缝，待作业完成后，这些封堵材料也同样堵住了油气从储层流入井筒，对储层带来伤害。或在油气井酸化作业过程中，对于非均质性储层，为了均匀酸化，需要对高渗透层段进行暂堵；在重复压裂或转向压裂作业过程中，为了对老缝或已压开的裂缝的封堵，也需要使用在施工过程中能实施高强度的暂堵，压裂作业后能够完全消失，使全部的泄油气通道打开。

为了降低降滤失剂对储层带来伤害，通常使用暂堵性材料，在施工作业完成后暂堵性的降滤失剂会自行溶解、降解而消失，这是油田工程科技人员一直追求的目标。

经常使用的暂堵剂主要有水溶性、酸溶性和油溶性三类。水溶性有聚合物类，如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等，水溶性无机盐类主用于饱和盐水体系中，如氯化钾、氯化钠等盐粒。酸溶性主要是碳酸钙颗粒，待施工作业完成后，使用盐酸来解除。油溶性的暂堵剂主要是一些树脂材料，如C6-C10的树脂，沥青等。

但这些暂堵性材料均存在一些缺点和不足，水溶性暂堵材料，其携带液需要是有机烃类，且在作业完成后，需要地层中有足够量的水，在后续排液过程中，地层的产出水将其溶解，解除其暂堵，疏通油气通道，如果地层没有足够的水，或地层压力不足，没有足够的水产出，就需要后续在向地层中挤注水，来溶解这些水溶性暂堵材料，经常无法完全将其溶解解除，给地层带来一定的损害；酸溶性暂堵材料，在完成暂堵作业功能后，需要注入酸液对其暂堵材料进行酸溶，解除其堵塞，对于酸敏性储层不适合，就是非酸敏性储层，也要增加一次作业，增加作业费用，由于无法保证酸液对所有的暂堵材料充分浸泡，导致无法完全将其溶解，解除其油气通道的堵塞；对于油溶性暂堵材料，首先不适用气井，其二，就是油井，由于地层原油只是对暂堵的前缘接触，当溶解达到饱和时，主要靠扩散对流，来实现缓慢溶解，这导致接触时间长，且不充分，对地层存在一定的损害。

基于现有的暂堵材料存在以上的不足，需要发明能在地层中仅靠地层温度就可以降解的材料。由于油气藏埋深不同，因此，油气井的井底温度也不同，如大庆油田主力储层埋深只有1000-1600米，井底温度只有50-60℃，如塔里木油田塔中、塔北、库车山前等油气藏，埋深5000-8000米，井底温度为130-180℃，这就要求可降解材料在不同温度条件下可以降解。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供油气田作业用的可降解树脂纳米复合材料及其制备方法。该可降解树脂纳米复合材料是在地层温度下就可以降解的新型材料，在油气田各种施工作业中能够起到暂堵等作用，对地层零伤害。

为达到上述目的，本发明提供了油气田作业用的可降解树脂纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：使聚合物、无机纳米材料和扩链剂进行熔融混炼反应(优选是在氮气保护下进行的)，制备得到树脂纳米合金，即为所述的油气田作业用的可降解树脂纳米复合材料，其中所述聚合物包括聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚乳酸(PLA)中的两种或三种，所述无机纳米材料包括纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。

在本发明中，聚己内酯的结构式中含H-(O-(CH₂)₅-CO)_n-OH，其玻璃化温度为-60℃，熔点为60℃，分子结构中含有羟基和羧基，易于降解。聚乳酸(结晶成型的聚乳酸)熔点为180-210℃，其分子结构中的酯基都可以在储层温度下完全降解，最终产物是二氧化碳和水。聚丁二酸丁二醇酯是具有-(CO(CH₂)₂COO(CH₂)₄O)-重复单元的均聚物，其熔点为114℃，玻璃化温度为-32℃，分子结构中均含有羟基和羧基，其分子结构中的酯基在储层温度下可完全降解，最终产物是二氧化碳和水。可见，聚己内酯、聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯这三种聚合物的熔点均低于200℃，且均含有羟基和羧基，因此易于混炼加工，而且均在一定温度下可降解，降解的最终产物均为水和二氧化碳，对环境友好，不污染储层岩石和地层水。