[发明专利]一种抗高温延迟破胶剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗高温延迟破胶剂及其制备方法，属于油田化学技术领域。所述抗高温延迟破胶剂为核壳结构，所述核壳结构的内核材料为过硫酸盐和/或过氧化物，所述核壳结构的外壳材料为二氧化硅、硅酸铝以及硅酸钙中的至少一种。该抗高温延迟破胶剂在150℃以上高温环境中的破胶时间能够达到5～7天，满足水基冻胶压裂液压裂施工要求以及欠平衡钻井完井作业过程中冻胶阀封隔井筒的施工要求，有利于压裂液携砂和冻胶阀密封井筒。此外，该抗高温延迟破胶剂制备方法简单，成本较低，可以实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，特别涉及一种抗高温延迟破胶剂及其制备方法。

背景技术

破胶剂是一种常用的油田化学品。在油井压裂过程中，通常在水基冻胶压裂液体系中加入破胶剂以使水基冻胶压裂液在压裂完成后破胶返排，从而保护油层。在全过程欠平衡钻井完井作业中的冻胶阀封隔井筒技术中，为了保证起下钻和下入完井管串时井筒处于安全状态，同时保证在作业完毕后井眼畅通，避免冻胶对储层的伤害，也需要在冻胶液中加入破胶剂来使冻胶阀破胶返排。

常用的破胶剂为过硫酸盐。以过硫酸铵为例，破胶剂破胶的原理为：在温度高于50℃并且有水存在的条件下，过硫酸铵吸湿后发生水解反应:(NH₄)₂S₂O₈+2H₂O→2NH₄HSO₄+H₂O₂，高反应活性的H₂O₂使水基冻胶压裂液和冻胶阀中的聚合物主链产生断裂，使聚合物降解，从而降低水基冻胶压裂液和冻胶阀的粘度，使水基冻胶压裂液和冻胶阀返排。但是过硫酸盐水解反应的反应活性随温度升高而提高，当井下温度较高时，如果直接加入过硫酸盐破胶剂，会影响成胶效果，形成的冻胶黏度下降，导致压裂液携砂能力低、冻胶阀无法有效密封井筒，造成施工失败。

因此，为了延迟破胶剂的破胶作用，通常采用胶囊包裹技术，即在过硫酸盐破胶剂的表面包裹聚合物外壳材料，使过硫酸盐破胶剂与冻胶液中的水隔绝开，从而使破胶剂有效成分在一段时间内与冻胶液隔离，不发生破胶反应。随着时间的延长，水分子会渗透到胶囊内，从而发生上述水解反应，实现水基冻胶压裂液和冻胶阀的破胶返排。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的胶囊包裹延迟破胶剂在60℃～80℃下延迟破胶时间在4小时以下，温度越高延迟时间越短。而在钻井施工中有时需要冻胶在高温下保持较长时间再破胶，例如冻胶阀作业要求冻胶阀在150℃高温下保持5～7天后再破胶，因此，现有的延迟破胶剂不能满足使冻胶在高温下保持较长时间再破胶的钻井施工要求。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种能够满足使冻胶在高温下保持较长时间再破胶的钻井施工要求的抗高温延迟破胶剂及其制备方法。

具体而言，包括以下技术方案：

一方面，本发明提供一种抗高温延迟破胶剂，所述抗高温延迟破胶剂为核壳结构，所述核壳结构的内核材料为过硫酸盐和/或过氧化物，所述核壳结构的外壳材料为二氧化硅、硅酸铝以及硅酸钙中的至少一种。

进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾以及过硫酸钠中的至少一种。

另一方面，本发明提供一种抗高温延迟破胶剂的制备方法，所述制备方法包括：将过硫酸盐和/或过氧化物以及表面活性剂分散到无水乙醇中得到无水乙醇分散液，然后将正硅酸酯以及氨水加入所述无水乙醇分散液中，在0℃～40℃的温度下反应0.5～12小时，经过滤、洗涤以及干燥后得到以所述过硫酸盐和/或过氧化物为内核材料、以二氧化硅为外壳材料的抗高温延迟破胶剂。

进一步地，所述无水乙醇分散液、正硅酸酯以及氨水的体积配比为1:(0.02～0.08):(0.03～0.15)。