[发明专利]应用于油气田的可降解树脂材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于油气田的可降解树脂材料及其制备方法，属于石油天然气开采技术领域。

背景技术

在油气井各种施工作业中，如钻井、完井、修井或增产作业过程中，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。

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应用于油气田的可降解树脂材料及其制备方法。该可降解树脂材料是在地层温度下就可以降解的新型材料，在油气井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，本发明提供了应用于油气田的可降解树脂材料的制备方法，其包括以下步骤：使聚合物和扩链剂进行熔融混炼反应(优选是在氮气保护下进行的)，制备得到树脂合金，即为所述的应用于油气田的可降解树脂材料，其中所述聚合物包括聚羟基乙酸(PGA)、聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)中的两种或三种。

在本发明中，所采用的聚己内酯的结构式中具有H-(O-(CH₂)₅-CO)_n-OH，其玻璃化温度为-60℃，熔点为60℃，因此将该聚合物用于高于60℃的油气井施工作业的暂堵剂难度大。所采用的聚羟基乙酸是具有-(O-CH₂-CO)-所示的乙醇酸重复单元的均聚物，其玻璃化温度(Tg)为36℃左右，在储层温度条件下其结构中的酯基可完全降解，降解速度快，降解中间产物是羟基乙酸，最终产物是二氧化碳和水。所采用的聚乳酸(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。可见，聚羟基乙酸(PGA)、聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)这三种聚合物均可以在储层条件下(地层温度和地层水)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。

在上述的制备方法中，优选地，以所述聚合物的总质量为基准，所述聚合物由10-90％的聚羟基乙酸和10-90％的聚己内酯组成(二者之和为100％)；或者由10-90％的聚羟基乙酸和10-90％的聚乳酸组成(二者之和为100％)；或者由10-90％的聚己内酯和10-90％的聚乳酸组成(二者之和为100％)；或者由10-80％的聚羟基乙酸、10-60％的聚己内酯和10-70％的聚乳酸组成(三者之和为100％)。