一种复合暂堵剂材料及其制备方法与流程

1.本技术涉及暂堵剂领域，尤其涉及一种复合暂堵剂材料及其制备方法。


背景技术：

2.在全球范围内，拥有60％的油气储量存在于碳酸岩储层中。我国碳酸盐岩储层中也分布了十分广泛的油藏。在油气开采过程中，酸化压裂技术发挥着重要作用，该技术是运用酸液体系，并利用暂堵剂材料堵塞已经压开的裂缝，憋起压力，迫使压裂裂缝转向延伸。但是，传统的暂堵剂材料在耐高温性差，抗压性能弱，不适用于高温深层碳酸盐岩储层的酸化压裂。基于此，我们需要研发出一种适用于高温深层碳酸盐岩储层的酸化压裂的暂堵剂材料。


技术实现要素：

3.本技术提供一种复合暂堵剂材料及其制备方法，能够适用于高温深层碳酸盐岩储层的酸化压裂。
4.本技术采用了下列技术方案：
5.本技术提供了一种复合暂堵剂材料，包括以下质量份数的组分：主剂90-100份、润滑剂2-5份、填充剂5-8份。其中，主剂包括低密度聚乙烯和聚乳酸，低密度聚乙烯在主剂中的质量占比为50-90％，聚乳酸在主剂中的质量占比为0-40％，且不为0。
6.进一步地，低密度聚乙烯的颗粒直径为3mm，密度为0.95g/cm3，熔体流动速度为3.1g/min。
7.进一步地，聚乳酸包括聚外消旋乳酸，聚外消旋乳酸的密度为1.2g/cm3，熔体流动速度4.5g/min。
8.进一步地，润滑剂包括n,n-亚乙基双硬脂酰胺。
9.进一步地，填充剂包括硅灰石。
10.本技术提供了一种上述的复合暂堵剂材料的制备方法，包括以下步骤：将各组分进行搅拌混合，得到混合物。将混合物进行熔融挤出并冷却制粒，得到暂堵颗粒。将暂堵颗粒研磨成预设粒径，得到复合暂堵剂材料。
11.进一步地，将各组分进行搅拌混合前，对组分中的主剂进行烘干处理。
12.进一步地，烘干处理过程中，烘干温度为60-80℃，烘干时间为24-30h。
13.进一步地，搅拌混合过程中，搅拌时间为5-10min，搅拌速度为400-600r/min。
14.进一步地，熔融挤出过程中，熔融挤出温度为150-180℃，熔融挤出时间为20-40s。
15.与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
16.本技术的复合暂堵剂材料耐高温、抗高压、可降解且降解液为酸性，能够适用于高温深层碳酸盐岩储层的酸化压裂，可促进裂缝打开。另外，本技术的复合暂堵剂材料的制备方法工艺简单，便于推广生产。
附图说明
17.图1为本技术中复合暂堵剂材料在120℃水溶液中质量随时间的变化情况图；
18.图2为本技术中常温下复合暂堵剂材料抗压性能曲线图。
具体实施方式
19.下面将对本技术实施例中的技术方法进行清晰、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.本技术提供了一种复合暂堵剂材料，包括以下质量份数的组分：主剂90-100份、润滑剂2-5份、填充剂5-8份。
21.其中，主剂的质量份数可以为90份、95份、100份等。主剂包括低密度聚乙烯(pe
–
ld)和聚乳酸(pla)，低密度聚乙烯在主剂中的质量占比为50-90％，聚乳酸在主剂中的质量占比为0-40％，且不为0。主剂为低密度聚乙烯、聚乳酸共混制备成的复合材料。
22.低密度聚乙烯在主剂中的质量占比可以为50％、60％、70％、80％、90％等。低密度聚乙烯是一种典型的柔而韧的聚合物，其物理、化学性能稳定且具有良好的生物相容性。本技术选用的低密度聚乙烯的颗粒直径为3mm，密度为0.95g/cm3，熔体流动速度为3.1g/min。
23.聚乳酸在主剂中的质量占比可以为1％、10％、20％、30％、40％等。聚乳酸(pla)是一种强度高但是柔韧性较差的高分子材料，生物相容性优异。本技术选用的聚乳酸包括聚外消旋乳酸(也称无定形聚d，l-乳酸)，聚外消旋乳酸的密度为1.2g/cm3，熔体流动速度4.5g/min。
24.润滑剂为辅剂。润滑剂的质量份数可以为2份、3份、5份等。本技术选用的润滑剂包括n,n-亚乙基双硬脂酰胺(ebs)。n,n-亚乙基双硬脂酰胺，白色或乳白色粉末或粒状物。相对密度0.98，分子量593，熔点142℃，不溶于水，溶于热的氯代烃类和芳烃类溶剂。广泛用于爽滑剂、抗粘连剂、润滑剂和抗静电剂。无毒，适用于pe，pp，ps，abs树脂及热固性塑料的内部和外部润滑剂。
25.填充剂为辅剂。填充剂的质量份数可以为5份、7份、8份等。本技术选用的填充剂包括硅灰石。硅灰石，主要成分是硅酸钙(casio3)为白色结晶，具有β型晶型，成针状、棒状及粒状等各种形态粒子的混合物，应用于pe，pa等塑料增强及降成本填充。
26.本技术提供了一种上述的复合暂堵剂材料的制备方法，包括以下步骤一至四：
27.步骤一、材料准备
28.对组分中的低密度聚乙烯、聚乳酸进行烘干处理，将烘干后的低密度聚乙烯、聚乳酸按照预设质量份数称取，称取预设质量份数的润滑剂、填充剂。
29.烘干处理过程中，烘干温度为60-80℃，如60、70、80℃，烘干时间为24-30h，如24、26、28、30h。
30.步骤二、材料混合
31.将称取的低密度聚乙烯、聚乳酸倒入混料器中进行搅拌混合，继续加入称取的润滑剂、填充剂进行搅拌混合至共混均匀，得到混合物。
32.搅拌混合过程中，搅拌时间为5-10min，如5、8、10min，搅拌速度为400-600r/min，
如400、450、500、550、600r/min。
33.步骤三、熔融制粒
34.将混合物进行熔融塑化，将熔融塑化的混合物挤出形成挤出条，将挤出条冷却后进行切碎处理，得到暂堵颗粒。
35.熔融挤出过程中，熔融挤出温度为150-180℃，如150、160、170、180℃，熔融挤出时间为20-40s，如20、30、40s。
36.步骤四、制备成品
37.将暂堵颗粒研磨成预设粒径，得到复合暂堵剂材料。
38.下面结合具体实施例进行详细说明：
39.实施例1
40.配方(各组分的用量以质量份数计)：
41.低密度聚乙烯72份，聚乳酸18份，润滑剂3份，填充剂7份。
42.制备方法：
43.步骤1、材料准备
44.称取一定质量份数的pe
–
ld、pla放入80℃鼓风干燥箱中烘干24h。将干燥24h后的pe
–
ld、pla分别称量72份、18份，称取3份润滑剂和7份填充剂。
45.步骤2、材料混合
46.将步骤1称量好的pe
–
ld、pla倒入小型共混机中，在高速搅拌(搅拌速度为600r/min)条件下将两种原料共混均匀，再往所得混料中加入步骤1称量好的填充剂、润滑剂，高速搅拌(搅拌速度为600r/min)5min，使pe
–
47.ld、pla和填充剂、润滑剂共混均匀，将所得混合物倒入混料袋中，待用。
48.步骤3、熔融制粒
49.将步骤2所得混合物投入小型双螺杆挤出机进行熔融塑化，将熔融塑化的混合物挤出形成挤出条，熔融挤出温度为160℃，熔融挤出时间为40s。挤出条经风冷输送机冷却，牵引条状样品至切粒机槽内，使用切粒机切粒成3mm～4mm的暂堵颗粒。
50.步骤四、制备成品
51.使用深冷粉碎机粉碎机，将步骤3中3mm～4mm暂堵颗粒研磨成20-40目、40-70目、70-100目、100-200目的复合暂堵剂材料成品。
52.实施例2
53.配方(各组分的用量以质量份数计)：
54.低密度聚乙烯50份，聚乳酸40份，润滑剂2份，填充剂5份。
55.制备方法：
56.步骤1、材料准备
57.称取一定质量份数的pe
–
ld、pla放入60℃鼓风干燥箱中烘干30h。将干燥30h后的pe
–
ld、pla分别称量50份、40份，称取2份润滑剂和5份填充剂。
58.步骤2、材料混合
59.将步骤1称量好的pe
–
ld、pla倒入小型共混机中，在高速搅拌(搅拌速度为500r/min)条件下将两种原料共混均匀，再往所得混料中加入步骤1称量好的填充剂、润滑剂，高速搅拌(搅拌速度为500r/min)8min，使pe
–
60.ld、pla和填充剂、润滑剂共混均匀，将所得混合物倒入混料袋中，待用。
61.步骤3、熔融制粒
62.将步骤2所得混合物投入小型双螺杆挤出机进行熔融塑化，将熔融塑化的混合物挤出形成挤出条，熔融挤出温度为180℃，熔融挤出时间为20s。挤出条经风冷输送机冷却，牵引条状样品至切粒机槽内，使用切粒机切粒成3mm～4mm的暂堵颗粒。
63.步骤四、制备成品
64.使用深冷粉碎机粉碎机，将步骤3中3mm～4mm暂堵颗粒研磨成20-40目、40-70目、70-100目、100-200目的复合暂堵剂材料成品。
65.实施例3
66.配方(各组分的用量以质量份数计)：
67.低密度聚乙烯89份，聚乳酸1份，润滑剂5份，填充剂8份。
68.制备方法：
69.步骤1、材料准备
70.称取一定质量份数的pe
–
ld、pla放入70℃鼓风干燥箱中烘干28h。将干燥28h后的pe
–
ld、pla分别称量89份、1份，称取5份润滑剂和8份填充剂。
71.步骤2、材料混合
72.将步骤1称量好的pe
–
ld、pla倒入小型共混机中，在高速搅拌(搅拌速度为400r/min)条件下将两种原料共混均匀，再往所得混料中加入步骤1称量好的填充剂、润滑剂，高速搅拌(搅拌速度为400r/min)10min，使pe
–
73.ld、pla和填充剂、润滑剂共混均匀，将所得混合物倒入混料袋中，待用。
74.步骤3、熔融制粒
75.将步骤2所得混合物投入小型双螺杆挤出机进行熔融塑化，将熔融塑化的混合物挤出形成挤出条，熔融挤出温度为150℃，熔融挤出时间为30s。挤出条经风冷输送机冷却，牵引条状样品至切粒机槽内，使用切粒机切粒成3mm～4mm的暂堵颗粒。
76.步骤四、制备成品
77.使用深冷粉碎机粉碎机，将步骤3中3mm～4mm暂堵颗粒研磨成20-40目、40-70目、70-100目、100-200目的复合暂堵剂材料成品。
78.试验例1
79.对制备的复合暂堵剂材料成品进行溶解性能和抗压强度检测，以实施例1制备的复合暂堵剂材料成品为例，具体检测方法如下：
80.溶解时间测试方法：在烧杯中配置模拟地层水溶液200ml，加入10g制备的复合暂堵剂材料成品搅拌，使其分散均匀后倒入高温反应釜中密封好，将高温反应釜置于加热至一定温度的恒温滚子炉中加热，记录复合暂堵剂材料成品完全溶解的时间。
81.溶解率测定方法：在烧杯中配置模拟地层水溶液200ml，加入10g制备的复合暂堵剂材料成品搅拌，使其分散均匀后倒入高温反应釜中密封好，将高温反应釜置于加热至一定温度的恒温滚子炉中加热，检测不同时间的溶解率。
82.其中，溶解率＝(溶解前重量-溶解后重量)/溶解前质量
×
100％(称量前的样品均通过鼓风烘箱干燥24h)
83.抗压性能测定方法：将制备的复合暂堵剂材料成品通过精密微型注塑机制备成
1cm
×
lcm的圆柱体，利用鼓风干燥箱干燥6h后置于万能材料试验机平台中进行测量。
84.制备的复合暂堵剂材料成品的性能测评如下：
85.实施例1获得的复合暂堵剂材料成品在120℃水溶液中质量随时间的变化情况参见图1所示，可以看出，实施例1获得的复合暂堵剂材料成品在120℃在16h内降解率小于20％，表明前期溶解率低，在此时间段可以充分发挥其暂堵特性：当48h时，此复合暂堵剂材料成品在120℃高温条件下质量损失率已经达到80％以上，表明材料可以很好地被降解，失去封堵效果。
86.常温下实施例1制备的复合暂堵剂材料成品抗压性能曲线参见图2所示，可以看出，实施例1制备的复合暂堵剂材料成品的抗压性能达到120mpa，远远高于市场上暂堵剂材料的抗压能力。
87.综上可知，本技术的复合暂堵剂材料耐高温、抗高压、可降解且降解液为酸性，能够适用于高温深层碳酸盐岩储层的酸化压裂，可促进裂缝打开。另外，本技术的复合暂堵剂材料的制备方法工艺简单，便于推广生产。
88.以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，本技术要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
89.最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非对本技术保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本技术作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种复合暂堵剂材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：主剂90-100份、润滑剂2-5份、填充剂5-8份；其中，所述主剂包括低密度聚乙烯和聚乳酸，所述低密度聚乙烯在所述主剂中的质量占比为50-90％，所述聚乳酸在所述主剂中的质量占比为0-40％，且不为0。2.如权利要求1所述的一种复合暂堵剂材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯的颗粒直径为3mm，密度为0.95g/cm3，熔体流动速度为3.1g/min。3.如权利要求1所述的一种复合暂堵剂材料，其特征在于，所述聚乳酸包括聚外消旋乳酸，所述聚外消旋乳酸的密度为1.2g/cm3，熔体流动速度4.5g/min。4.如权利要求1所述的一种复合暂堵剂材料，其特征在于，所述润滑剂包括n,n-亚乙基双硬脂酰胺。5.如权利要求1所述的一种复合暂堵剂材料，其特征在于，所述填充剂包括硅灰石。6.一种权利要求1-5任一所述的复合暂堵剂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将各组分进行搅拌混合，得到混合物；将所述混合物进行熔融挤出并冷却制粒，得到暂堵颗粒；将所述暂堵颗粒研磨成预设粒径，得到复合暂堵剂材料。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将各组分进行搅拌混合前，对所述组分中的主剂进行烘干处理。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，烘干处理过程中，烘干温度为60-80℃，烘干时间为24-30h。9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，搅拌混合过程中，搅拌时间为5-10min，搅拌速度为400-600r/min。10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，熔融挤出过程中，熔融挤出温度为150-180℃，熔融挤出时间为20-40s。

技术总结
本申请公开了一种复合暂堵剂材料及其制备方法，复合暂堵剂材料，包括以下质量份数的组分：主剂90-100份、润滑剂2-5份、填充剂5-8份。其中，主剂包括低密度聚乙烯和聚乳酸，低密度聚乙烯在主剂中的质量占比为50-90％，聚乳酸在主剂中的质量占比为0-40％，且不为0。本申请的复合暂堵剂材料耐高温、抗高压、可降解且降解液为酸性，能够适用于高温深层碳酸盐岩储层的酸化压裂，可促进裂缝打开。另外，本申请的复合暂堵剂材料的制备方法工艺简单，便于推广生产。生产。生产。


技术研发人员：王雁 王芸红 郭少军
受保护的技术使用者：新奥科技发展有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/10/15