[发明专利]一种环保型可控暂堵剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于页岩气开采技术领域，具体涉及一种环保型可控暂堵剂及其制备方法。

背景技术

页岩气是一种特殊的非常规天然气，赋存于泥岩或页岩中，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，一般无自然产能或低产，需要大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采，单井生产周期长。美国作为世界上页岩气资源勘探开发最早的国家，已在北美地区形成成熟的评价方法和勘探开发技术，实现了页岩气的工业开发，从理论和技术上证实了页岩气资源有效开发的可能性。因此加快页岩气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同而热切的愿望。

页岩气开发技术发展大致可分五个基本阶段(以美国为例)：

1 钻直井，进行泡沫压裂(大液量、大排量6.4方/分，要加砂；传统压裂液)；

2 钻直井，大型水力压裂技术(大液量、大排量6.4方/分，要加砂29％；传统压裂液)；

3 钻直井，清水压裂或清水加砂压裂(加沙2.66～4.8％)，可比凝胶压裂节约成本50％～60％，从1998年至今一直是垂直井的压裂方式；

4 1997年，最初由凝胶压裂的井在能量衰竭后，用清水进行二次压裂，可采储量增加了60％，二次压裂技术至2006年仍较为常见；

5 钻水平井，水平段长304.8～1066.8m，分段清水和砂进行压裂，此技术开始于2003年，2006年“同步压裂”技术产生。

但总的说来，现在并不具备对我国页岩气进行工业化开采的技术条件，主要体现在以下方面：

⑴我国页岩地质条件与国外成功开发的页岩储层的地质条件有较大差异，国外有效技术难以直接应用；

⑵我们对国外成熟技术还未完全掌握；

⑶我国自然环境条件对国外现技术不适应；

⑷国外有效技术本身还存在很多需要改进和发展的问题。

针对以上问题，国内外提出了转向压裂工艺。转向压裂分为缝内转向压裂和缝间转向压裂两种。其核心目的就是提高净压力，迫使裂缝转向，增大储层改造体积。

缝内转向：根据流体向阻力最小方向流动的原则，暂堵剂颗粒首先进入高渗层，对地层中的大孔道、原生裂缝、水力裂缝壁面以及炮眼处产生“滤饼桥堵”效应，使得压力升高，迫使裂缝转向，增大储层改造体积。

缝间转向：通过注入混合暂堵型材料(纤维+大粒径暂堵剂-可降解)的压裂液和支撑剂，在先压开裂缝口处形成暂时封堵，井底压力升高迫使液体转向，最终所有射孔簇按破裂压力由低到高都依次改造。

但是目前国内一般的暂堵剂都存在很多问题：1、封堵时间单一，不能有效的随着地貌环境与施工需要的变化而变化；2、暂堵剂封堵效果不理想；3、暂堵剂完成封堵后，在返排溶液中残留固体悬浮物，使得返排液粘度变大，不易返排，部分暂堵剂排出后还会对地质环境造成危害；4、暂堵剂不易加工，强度不足，耐压性能差等相关施工工艺无法达标。因此，开发一种新型环保可控的暂堵剂显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种承压能力高、密度小、易加工的环保型暂堵剂，相比于现有同类产品，其具有封堵效果优异、返排效果好、封堵时间可控的优点，且成本低廉，适合工业化生产。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种环保型可控暂堵剂，由合成原液和凝胶剂复配而成，所述合成原液由聚乙烯醇(PVA)、可溶性淀粉、明胶、海藻酸钠、过硫酸铵与水混合而成，所述凝胶剂包括助凝胶剂和主凝胶剂，其中助凝胶剂由无水氯化钙、无水硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)复配而成，主凝胶剂由四硼酸钠、过硫酸铵复配而成。

上述方案中，所述合成原液中聚乙烯醇的质量分数为3-9％，可溶性淀粉的质量分数为2-6％，明胶的质量分数为1-6％，水的质量分数为70％，余量为海藻酸钠和过硫酸铵混合物。合成原液的配制遵循少量多次均一的原则。

上述方案中，所述助凝胶剂中无水氯化钙、无水硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠的质量比为1-2：1-2：1-4。

上述方案中，所述主凝胶剂中四硼酸钠、过硫酸铵的质量比为1-4：2。

上述方案中，所述暂堵剂由合成原液、助凝胶剂、主凝胶剂按照100：3-8：3-6的质量比混合而成。整个凝胶化过程涉及到二次相互穿透凝胶化以及缓蚀解凝胶化。