[发明专利]一种可降解弹性功能材料及其制品与应用

说明书

本发明公开一种可降解弹性功能材料及其应用。所述可降解弹性功能材料的原料成分包括基体树脂和加工助剂；所述基体树脂包括热塑性弹性体和羟基乙酸聚合物；所述加工助剂中含有氟碳活性剂。

技术领域

本发明属于油气田开发应用技术领域，涉及一种可降解弹性功能材料及其制品与应用。

背景技术

近年来，在油气探明储量中，低渗透储量所占比例的上升速度在逐年增大。由于低渗透油气藏通常存在渗透率、孔隙度低，非均质性强等特点，绝大多数低渗透油气井必须实施压裂增产措施，才能实现稳定的产能，因此，压裂增产技术在低渗透油气藏开发中的作用日益明显。现今，随着压裂技术的不断发展，其有效地起到了沟通与连接蓄油空间与渗流通道的作用，并为油田实现稳产、高产的目标起到了很好的支持作用。

在国内外油气开发方面，所使用的桥塞等产品现已成为核心的井下开采用工具。现有的桥塞通常包括中心管、套装在中心管上且在挤压状态下用于径向定位桥塞的胶筒、套装在中心管上且位于胶筒两侧的锥体组件、套装在中心管上且位于锥体组件的背离胶筒的两侧的卡瓦组件、套装在中心管上且位于卡瓦组件的靠近桥塞的连接端的外侧的推环，其中锥体组件用于沿中心管的轴线方向施加相对的挤压力至胶筒上，卡瓦组件用于轴向定位桥塞并可驱动锥体组件向胶筒移动，而推环则用于在接收坐封力后驱动卡瓦组件向锥体组件移动。

在上述各部件中，胶筒是桥塞的重要组成部件，其在挤压状态下可发生扩径形变以抵接在钻孔中套管的内壁上，不仅可径向定位桥塞，还可维持桥塞与钻孔中套管之间的密封性，进而保证后续暂堵转向压裂施工的顺利进行。但是，现有常规的胶筒所采用的材质通常是全硫化的不溶不熔的橡胶材料(例如丁腈橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶等)，由于橡胶材料的溶解性和降解性较差，其难以在井下环境中自动溶解或降解掉。因此，在暂堵转向压裂施工之后，必须对残留在井下钻孔中的胶筒进行钻磨或打捞，这不仅会大大增加作业成本，降低生产效率，而且在钻磨过程中通常会用到更多的液体，容易对地下储层造成二次污染。

基于上述问题，现已有关于可溶解或可降解的胶筒材料的报道。例如：

专利文献1：公开号为CN105001620A的发明专利公开了一种用于制作钻井用桥塞胶筒的自溶解型功能材料及其制备方法，该自溶解型高分子功能材料由包含以下重量份的原料制成：橡胶40-60，第一吸水材料15-25，含镁金属材料5-10，降解剂1-10，有机包裹材料1-10，第二吸水材料10-20；该专利所公开的自溶解型功能材料在使用后可在水溶液中或加热条件下自行溶解。

专利文献2：公开号为CN107013181A的发明专利公开了一种可溶解桥塞及桥塞压裂系统，其中所述可降解桥塞的胶筒组件的材质为：聚乙醇酸高分子30-90wt％、柔性环氧树脂5-40wt％、丁腈橡胶5-50wt％、橡胶添加剂1-25wt％；该专利公开的胶筒在3-4天可从溶胀状态变为溶胀破裂状态，且胶筒完全失去封隔能力，变为粘度较高的粘稠状，在9-10天则已经完全溶解于水中，且基本无法捞起。

专利文献3：公开号为CN110593809A的发明专利公开了一种全可溶的桥塞密封胶筒及其制备方法与用途，所述密封胶筒包含按密封胶筒总重量计30-70份的热塑性聚氨酯弹性体和70-30份的热塑性聚酯弹性体，其中热塑性聚氨酯弹性体包括聚醚型热塑性聚氨酯弹性体、聚酯型热塑性聚氨酯弹性体中的至少一种；进一步地，所述密封胶筒还包括按密封胶筒总重量计不多于5份的水解调节剂，并且所述密封胶筒的总重量满足100份；该专利公开的密封胶筒在介质(例如，返排液或清水)温度超过一定值时，可迅速、完全溶解，从而免除了在分段压裂工艺中的桥塞钻磨过程。

以上现有技术存在的主要问题如下：

1)专利文献1所公开的专利技术是将橡胶、吸水材料与含镁金属材料进行复配，材料组分之间的相容性较差，使得材料中相与相之间的结合力较差，容易出现相分离，这对胶筒的柔韧性和强度均会产生不利影响；况且橡胶组分的存在，并不利于胶筒在相应环境中的完全溶解，依然会有大量残余的橡胶组分滞留在钻孔中。