三層球體式膠囊破膠劑及其製備方法
2023-09-14 10:29:15 2
專利名稱：三層球體式膠囊破膠劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及油氣田壓裂液破膠技術領域的膠囊破膠劑及其製備方法。
目前，油田壓裂作業時，常使用水溶性的強氧化劑過硫酸鹽作為壓裂液凍膠的破膠劑，這種裸露的過硫酸鹽破膠劑直接與水基(或乳化)壓裂液凍膠混合接觸後，造成壓裂液凍膠過早失去粘度，減弱攜砂能力，使油層受到外來入井流體嚴重的穿透傷害；反之，若減少破膠劑用量，則會造成聚合物壓裂液在裂縫導流床上大量富集，從而對油層造成壓裂液殘渣和滯留體傷害，油井返排困難。為了從根本上解決由於壓裂液造成的濾液穿透和殘體對油層傷害的問題，國外和國內都嘗試研製並應用一種能控制壓裂液聚合物降解的膠囊破膠劑。如《油氣田開發工程譯叢》(1991年第10期)上刊登的《水基聚合物壓裂液的膠囊破膠劑》一文，公開了一種在過硫酸鹽的表面包裹一層防水包皮的膠囊破膠劑，該破膠劑產品分為兩層，囊心為過硫酸銨結晶體或鬆散顆粒(指小結晶體粘連團)，隔水包層為水基聚偏二氯乙烯共聚物(PVCD-CP)，通過「wruster」法即流化床多路包皮法製備。另外已公開的專利申請「水基聚合物壓裂液雙層微囊破膠劑」(專利申請號93117052.4)提供了一種破膠劑，其產品結構與上述破膠劑類似，採用具有雙相分散體系和顆粒整體滾動和自身滾動效應的生產工藝製備。這種產品囊心為過硫酸銨結晶體(或鬆散顆粒)，隔水層為緩釋層(氯乙烯--偏二氯乙烯共聚物PVDC--CO)和定點釋放層(固體石蠟)。它們的不足之處是1、使用的囊心物顆粒表面凹凸不平，其外表面呈無規則多稜角結晶體或呈蜂窩狀顆粒，包衣後難以形成一定圓球度的球體，多為衝劑式次品，若想達到一定的「緩釋」效果，隔水包層重量約佔膠囊產品重量的30％--40％(指美國HALLIBURTON產品)，因此包層液用量較多，包層厚度較厚。2、由於過硫酸銨是反應能力極強的強氧化劑，放置久極易吸潮、粘連、起團，因此加工制粒與包衣的分期作業會影響包衣質量。3、上述「雙層微囊破膠劑」主要依靠緩釋層材料延緩釋放過硫酸銨，完成破膠，這種方法破膠劑釋放速度較慢，且不能整體釋放，因此破膠不徹底。
本發明的目的是提供一種由防水性、耐溫性、緩慢油溶性材料囊化和具有膠結強度好、圓球度及表面光滑度高、能定點釋放的三層球體式膠囊破膠劑及其製備方法。
本發明提供了這樣一種破膠劑將破膠劑主體的結晶顆粒作為該破膠劑的囊核，破膠劑主體粉末與添加劑粘結在囊核外表面，形成囊幔，包衣材料與添加劑共同包裹在囊幔外表面形成囊皮，其重量％的配方為破膠劑主體 80％包衣材料 15-18％添加劑 2-5％其中作為破膠劑主體的囊核結晶顆粒以及囊幔粉末的粒經分別為0.20～0.80mm(含0.80mm)及0.10-0.05mm。材料為過硫酸鹽、生物纖維素酶、碳酸鈉、無水醋酸鈉等壓裂液用破膠劑；包衣材料為氯-偏共聚乳液(添加30-60g水泥)、乙基纖維素溶液或聚丙烯酸樹脂；添加劑為粘結劑、分散劑、增脆劑，溫度穩定劑。粘結劑為氯-偏共聚乳液或乙基纖維素溶液、聚陰粒子纖維素溶液、聚丙烯酸樹脂、明膠等。分散劑為硬脂酸鎂或滑石粉。增脆劑為硬脂酸鎂或水泥。溫度穩定劑為硫代硫酸鈉。
其製備工藝步驟如下(1)、取一定數量的經篩析而成的0.2-0.8mm的破膠劑囊核倒入制粒鍋(3)內；(2)、向制粒貯液器(1)內加入一定量的粘結劑；(3)、勻速轉動制粒鍋(3)，將粘結劑連續噴撒在囊粒表面，並將已準備好的經粉碎的破膠劑囊幔粉末(0.1-0.05mm)連續均勻的撒在囊粒表面，同時加入溫度穩定劑、增脆劑、顆粒分散劑等添加劑；(4)、將步驟(3)得出的0.45-0.9mm(或0.9mm-1.25mm)的制粒放入包衣機上筒體(20)內；(5)、將囊皮液體按囊皮量/制粒量為45ml/100g的比例加入包衣貯存器(30)內；(6)、勻速旋轉包衣機，熱風預熱包衣顆粒，同時由噴槍(18)將囊皮液體噴撒在上筒體(20)內的制粒表面，出鍋前加入一定量分散劑，即得三層球體膠囊破膠劑。
其中步驟(3)中使用的氣源壓力範圍為0.35-0.7MPa；制粒鍋轉速控制在48-54轉/分，鍋軸線與水平面仰角為15°-45°；粘結劑噴撒時噴漿流量控制在30-80ml/min，噴氣壓力在0.08-0.12MPa範圍內；步驟(6)中包衣機轉速調節在120-160轉/分的範圍內；熱風溫度控制在50℃-65℃，鼓風流量為400l/min，包衣顆粒溫度為30℃-40℃。囊皮噴撒流量在25-40ml/min，噴氣壓力控制在0.1-0.2MPa，噴氣流量為15-20l/min。
本發明的優點是1、在囊核外包裹一層超細粉末層囊幔，可以達到通過改變囊幔厚度控制膠囊尺寸大小，將原來無規則多稜角和形如蜂窩狀表面的囊核結品體(或鬆散顆粒)囊圓和填平，形成圓球度高、表面光滑的球形顆粒，從而減化了包衣工藝，減少了包層厚度，提高了破膠性能；2、囊幔外的囊皮層具有隔水性、耐溫性和緩慢油溶性的特點，此外該層還具有成膜性能好、附著力強、不與被包物發生化學反應、抗溼、抗熱(適用於40℃-80℃油層溫度)，耐酸鹼(PH＝2-3)等性質，包裹後的膠囊機械性能優良；3、該破膠劑依靠裂縫閉合應力來觸髮膠囊包層變形或破碎，具有延緩釋放和高濃度整體釋放效果，能有效控制水基聚合物壓裂液降解時間，減輕地層傷害；4、可將兩種或更多種破膠劑主體混合制粒，具有「二合一或多重合一」功能。5、本發明採用的粘結劑及囊皮材料在4-8小時內能自行被油完全溶解，對地層不會造成二次傷害。
附圖
為本發明製備方法工藝流程圖。
實施例(1)、將10Kg經過篩析成的0.2-0.45mm過硫酸銨囊核倒入制粒鍋(3)內。
(2)、向制粒貯液器(1)內加入2022ml粘結劑；(3)、準備粉碎好的0.05-0.1mm超細過硫酸銨粉末16Kg作為滾制囊核表面的囊幔充填物；(4)、接通空氣壓縮機(9)，氣源壓力表(8)控制在0.4-0.7MPa之間；(5)、開動制粒鍋馬達(11)，制粒鍋轉速調整在50轉/分，鍋軸線與水平面仰角30°；(6)、按六通閥(6)的對應位置打開噴槍(2)的氣控開關、噴氣開關、噴漿開關，用減壓閥(5)調節噴氣壓力表(4)指示0.09MPa，噴漿流量控制在約75ml/分；(7)、囊核在制粒鍋內作渦旋迴轉運動，通過噴槍(2)將粘結劑噴撒在囊核表面，同時連續均勻地噴撒超細過硫酸銨粉末，直至形成具有囊核、囊幔兩層結構的球粒；(8)、將製成的球粒進行拋光處理，然後加入顆粒分散劑(或溫度穩定劑)0.28Kg，防止顆粒間相互粘連起團；(9)、取上述0.45-0.90mm(或0.90-1.25mm)的制粒2.5Kg放進包衣機上筒體(20)內；(10)、接通包衣機馬達(29)，帶動主機轉盤(21)轉動，其轉速調節在160轉/分，利用吸塵器(19)吸附包衣機上筒體內的粉塵、潮氣，鼓風機(26)的鼓風量調節閥(25)控制流量計(24)指示在400l/min，經過電加熱器(31)使鼓風預熱的溫度達到59℃，物料包衣溫度為36℃；(11)、然後按1Kg過硫酸銨制粒品加入450ml囊皮液量的配比向包衣貯液器(30)內加入囊皮液量1125ml；(12)、按順序依次接通噴漿泵(23)、噴氣電磁閥(14)和噴漿電磁閥(10)，調節減壓閥(16)使噴氣壓力表(15)指示0.1MPa，調整節流閥(13)使噴氣流量計(12)指示在20ml/min，噴漿流量為30ml/min；(13)、噴槍(18)噴射出霧化狀包衣液使顆粒表面包裹一層囊皮材料；(14)、出鍋前需加入60g硬脂酸鎂分散劑(或溫度穩定劑)，然後進行4min的拋光處理；(15)、將出鍋後的包衣顆粒涼幹，選擇0.45-0.90mm顆粒，即可得到符合壓裂液用的三層球體式膠囊破膠劑產品。
依照上述方法可以對過硫酸鉀、生物纖維素酶、碳酸鈉、無水醋酸鈉等壓裂液用破膠劑進行類似的加工生產。
權利要求
1.三層球體式膠囊破膠劑，其特徵在於破膠劑主體的結晶顆粒作為該破膠劑的囊核，破膠劑主體粉末與添加劑粘結在囊核外表面，形成囊幔，包衣材料與添加劑共同包裹在囊幔外表面形成囊皮，其重量％的配方為破膠劑主體 80％；包衣材料 15-18％；添加劑 2-5％。
2.根據權利要求1所述的三層球體式膠囊破膠劑，其特徵在於所述的破膠劑主體結晶顆粒及其粉末粒徑分別為0.20～0.80mm(含0.8mm)及0.1-0.05mm。
3.根據權利要求1或2所述的三層球體式膠囊破膠劑，其特徵在於其所述的的破膠劑主體為過硫酸鹽、生物纖維素酶、碳酸鈉、無水醋酸鈉等壓裂液用破膠劑。
4.根據權利要求1所述的三層球體式膠囊破膠劑，其特徵在於所述的包衣材料為氯-偏共聚乳液(添加30-60g水泥)、乙基纖維素濾液或聚丙烯酸樹脂。
5.根據權利要求1所述的三層球體式膠囊破膠劑，其特徵在於所述的添加劑為粘結劑、分散劑、增脆劑，溫度穩定劑。
6.根據權利要求5所述的三層球體式膠囊破膠劑，其特徵在於所述的粘結劑為氯-偏共聚乳液或乙基纖維素溶液、聚陰粒子纖維素溶液、聚丙烯酸樹脂、明膠等。
7.根據權利要求5所述的三層球體式膠囊破膠劑其特徵在於所述的分散劑為硬脂酸鎂或滑石粉。
8.根據權利要求5所述的三層球體式膠囊破膠劑，其特徵在於所述的增脆劑為硬脂酸鎂或水泥。
9.根據權利要求5所述的三層球體式膠囊破膠劑，其特徵在於溫度穩定劑為硫代硫酸鈉。
10.三層球體式膠囊破膠劑的製備方法，其特徵依次包括下述步驟(1)、取一定數量的經篩析而成的0.2-0.8mm的破膠劑囊核倒入制粒鍋內；(2)、向制粒貯液器(1)內加入一定量的粘結劑；(3)、勻速轉動制粒鍋(3)，將粘結劑連續噴撒在囊粒表面，並將已準備好的經粉碎的破膠劑粉末(0.10-0.05mm)連續均勻的撒在囊粒表面，同時加入溫度穩定劑、增脆劑、顆粒分散劑等添加劑；(4)、將步驟(3)得出的0.45-0.90mm(或0.90mm-1.25mm)的制粒放入包衣機上筒體(20)內；(5)、將囊皮液體按囊皮量/制粒量為45ml/100g的比例加入包衣貯存器(30)內；(6)、勻速旋轉包衣機，熱風預熱包衣顆粒，同時由噴槍(18)將囊皮液體噴撒在上筒體(20)內的制粒表面，出鍋前加入一定量分散劑，即得三層球體式膠囊破膠劑；其中，步驟(3)中使用的氣源壓力範圍為0.35-0.7MPa；制粒鍋轉速控制在48-54轉/分，鍋軸線與水平面仰角為15°-45°；粘結劑噴撒時噴漿流量控制在30-80ml/min，噴氣壓力在0.08-0.12MPa範圍內；步驟(6)中包衣機轉速調節在120-160轉/分的範圍內；熱風溫度控制在50℃-65℃，鼓風流量為400l/min，包衣顆粒溫度為30℃-40℃；囊皮噴撒流量在25-40ml/min，噴氣壓力控制在0.1-0.2MPa，噴氣流量為15-20l/min。
全文摘要
本發明提供了一種用於油氣田壓裂施工作業中的壓裂液破膠劑及其製備方法。該破膠劑通過物理方法將囊核、囊幔、囊皮三層結構粘結包裹在一起，形成三層球體式膠囊破膠劑，其中囊核和囊幔的主要成分為破膠劑主體，囊皮的主要成分為機械、物理性能良好的防水材料。該破膠劑具有延緩釋放和高濃度整體釋放破膠劑的作用，能有效控制凍膠壓裂液降解時間，減少壓裂液對油層的傷害。
文檔編號B01J13/20GK1140101SQ9510727
公開日1997年1月15日 申請日期1995年7月12日 優先權日1995年7月12日
發明者謝建利, 張惠蓉, 宋運維, 張玉田, 艾孜木江, 胡秀珍 申請人:新疆石油管理局油田工藝研究所