一种酸性可降解压裂球及其制备方法技术

本申请公开一种酸性可降解压裂球，其特征在于，将原料乙醇酸纤维20‑40％、对甲苯磺酸酯1‑5％、硅磷晶粉10‑20％、小分子环氧处理剂0.5‑1.5％，余量为聚乳酸粉，经混合搅拌、增塑、平板硫化热压成型、冷却得到。本申请的压裂球在较宽温度范围都具有良好降解性能，且降解后可以产生多种酸，从而可促进镁合金材料溶解、防止氢氧化镁堵塞，同时还能够兼具承压强度高、加工简单等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种酸性可降解压裂球及其制备方法
本申请属于油气开采工具技术邻域，涉及一种基于油气开采用酸性可降解压裂球及其制备方法。
技术介绍
我国近几年新增探明油气储量中，低渗透非常规油气资源达到70％，且未来我国油气产量中低渗透油气所占比例还将持续增大，油气产量稳产、增产将更多地依靠低渗透非常规油气资源。开发这些非常规油气资源需采用多层多段压裂工艺，而在井下分层分段压裂中，层段间需要暂堵性工具进行封隔，待施工完成后，需将此类暂堵性工具去除。目前，采用镁合金为基材制备的可溶解桥塞在该领域已经广泛采用，并且取得了一定的效果。但是，井下情况往往复杂多变，在某些地下水矿化度较低或者泥沙杂质较多的井况下，镁合金可溶解桥塞容易因为自身溶解产生的氢氧化镁杂质形成保护层或者堵塞井筒等原因造成镁合金溶解失效，堵住油气井，必须下工具钻碎排出或者打酸、氯化物等下井进行溶解，造成施工成本增加。可溶解压裂球和可溶解桥塞是一组配套的工具，在具体施工中，投入压裂球落于桥塞的球座上即可开始压裂施工。施工完成后，压裂球和桥塞需要尽快溶解掉。因此，压裂球若能用酸性高强度材料来做，并且溶解后产生腐蚀性酸液，则可促进镁合金材料的溶解，减少施工事故的发生。公开号为CN107385245A的专利报道了一种可溶镁合金压裂球的制备方法，但由于该压裂球本身为镁合金材质，并不具有促进镁合金桥塞溶解的作用，反而可能因为自身和水反应后生成氢氧化镁堵塞井筒，隔绝镁合金桥塞与水的接触，造成镁合金桥塞溶解失败。公开号为CN110036052A和CN105437442A的专利都介绍了一种聚乙醇酸(PGA)的制备方法及其在压裂球中的应用，但由于组分结构单一，压裂球在低温环境下可能存在溶解速度偏慢的情况，并且溶解后仅产生单一的乙醇酸组分，可以预见其对镁合金的溶解效果相对较差，因此现有技术中并没有就这方面作用进行报道。综上所述，本领域缺乏一种材质的压裂球，在较宽温度范围都具有良好降解性能，且降解后可以产生多种酸(包括缓释性酸)从而可促进镁合金材料溶解、防止氢氧化镁堵塞，同时还能够兼具承压强度高、加工简单等特点。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请提供一种酸性可降解压裂球及其制备方法，该方法制备的压裂球兼具承压强度高、降解温度范围宽，降解后形成的酸液对镁合金材料的促溶效果好等优点。本申请提供一种酸性可降解压裂球，按质量百分比，将原料聚乙醇酸纤维20-40％、对甲苯磺酸酯1-5％、硅磷晶粉10-20％、小分子环氧处理剂0.5-1.5％，余量为聚乳酸粉，经分步混合搅拌、增塑、平板硫化热压成型、冷却得到。所述的小分子环氧处理剂优选缩水甘油醚化合物，更优选醇类缩水甘油醚，选自乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种或几种混合物。所述小分子环氧处理剂为0.5-1％。所述聚乙醇酸纤维尺寸为1-20mm，优选4-10mm；所述聚乳酸粉为非晶态，粒径尺寸为50-500目，优选80-400目，所述硅磷晶粉粒径为80-400目。所述甲苯磺酸酯选自对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸乙酯、对甲苯磺酸丙酯、对甲苯磺酸丁酯、对甲苯磺酸戊酯中的一种或几种混合物；优选对甲苯磺酸丁酯和/或对甲苯磺酸戊酯。本申请的酸性可降解压裂球的制造方法，包括以下步骤：步骤1.按质量百分比称取如下原料：聚乙醇酸纤维20-40％、对甲苯磺酸酯1-5％、硅磷晶粉10-20％、小分子环氧处理剂0.5-1.5％，余量为聚乳酸粉，以上各组分的质量百分比之和为100％。步骤2.取步骤1中的聚乳酸粉和对甲苯磺酸酯在高混机中混合2-5min后，取出，放于60-70℃烘箱中加热、增塑40-80min。优选地，为了控制聚乳酸的状态，避免结晶，混合时间为2-3min，烘箱温度为65-70℃；更有选混合时间为3min,烘箱加热温度为70℃步骤3.取步骤1中的硅磷晶粉和小分子环氧处理剂在高混机中混合2-5min后，放料。步骤4.将步骤2、步骤3中获得的材料和聚乙醇酸纤维在高混机中搅拌混合后1-3min后，放料，将得到的物料装填入不同尺寸的模压棒材模具中，一起放于70-90℃烘箱中预热2-3h，然后放于平板硫化机中以12-15MPa压力常温预压，然后平板硫化机升温到130-150℃继续12-15MPa热压1-2h，冷却后脱模得到棒状坯料，最后将棒状坯料在机床上根据需求加工即可获得本申请的酸性可降解压裂球。优选地，混合1min,烘箱预热80℃；平板硫化机中15MPa常温预压，然后升温到140℃继续15MPa热。优选的，所述乳酸粉末为非晶态的聚乳酸粉末，聚乳酸粉末规格为50-500目，优选80目-400目。聚乳酸是一种性能优异，价格低廉的可降解塑料，可在一定环境的下发生水解反应生成乳酸，乳酸可同镁合金、氢氧化镁等反应生成相应的水溶性乳酸盐。对于结晶性的聚乳酸，其物理状态有晶态和非晶态。非晶态的聚乳酸加热到其玻璃化转变温度(约65℃)以上时，聚乳酸大分子链段开始能够自由活动，聚合物进入高弹态，此时，聚乳酸表现为橡胶一样的弹性体，而非硬而脆的塑料。但若温度继续升高到一定程度，聚乳酸会开始结晶，结晶后的聚乳酸硬度和脆性都会明显增加。对于本申请的加工方法来说，由于处于晶态的聚乳酸粉末是刚性粉末，其模压加工和低温增塑性能会相对较差，因此要选用非晶态聚乳酸。这种聚乳酸可以由常规的非晶体聚乳酸粒子通过低温机械粉碎得到。理论上说聚乳酸粉末越细越好，但出于成本考虑，聚乳酸粉末的粒径优选50-500目，更优选80-400目。所述聚乙醇酸纤维为乙醇酸酯、乙醇酸或乙交酯经聚合得到的聚合物经过纺丝、切割制备的短纤维，纤维长度在1mm-10mm之间。聚乙醇酸具有较高的机械强度、良好的生物降解性能。聚乙醇酸经过熔纺、拉伸被制成纤维后，由于大分子链发生了取向，单向的拉伸强度会出现大幅度提高。聚乙醇酸纤维具有极高的力学强度但依旧保持着良好的降解性能，常被用于医疗领域的可吸收手术缝合线。本申请将聚乙醇酸纤维切成短纤维后，同各种粉末材料混合，进行模压加工。在一定范围内，纤维的长度越长制备的复合材料性能越好，考虑到加工可行性，优选长度为1mm-20mm的聚乙醇酸纤维，更优选4-10mm的纤维。在本申请中，聚乙醇酸纤维由于其高熔点(熔点220℃以上)和高强度的特点，可以用来作为增强材料，此外，聚乙醇酸纤维还具有出色的降解性能，其水解后可形成的乙醇酸可加速聚乳酸的水解反应，也能促进镁合金的溶解，二者具有协同作用。所述对甲苯磺酸酯为对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸乙酯、对甲苯磺酸丙酯、对甲苯磺酸丁酯、对甲苯磺酸戊酯中的一种或几种混合物。对甲苯磺酸是一种有机强酸，其酯类物质较容易发生水解生成对甲苯磺酸和相应的醇。作为一种有机强酸，对甲苯磺酸对大多数金属及其氢氧化物都有良好的溶解性能。所述硅磷晶粉为水处理剂硅磷晶经过粉碎制备粉末。粒径优选80-400目。硅磷晶是一种常见的缓释型水处理剂，其主要有效成分是磷酸盐和五氧化二磷(在合适的条件下可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸性可降解压裂球，其特征在于，按质量百分比，将原料乙醇酸纤维20-40％、对甲苯磺酸酯1-5％、硅磷晶粉10-20％、小分子环氧处理剂0.5-1.5％，余量为聚乳酸粉，经混合搅拌、增塑、平板硫化热压成型、冷却得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种酸性可降解压裂球，其特征在于，按质量百分比，将原料乙醇酸纤维20-40％、对甲苯磺酸酯1-5％、硅磷晶粉10-20％、小分子环氧处理剂0.5-1.5％，余量为聚乳酸粉，经混合搅拌、增塑、平板硫化热压成型、冷却得到。


2.如权利要求1所述的酸性可降解压裂球，其特征在于，所述的小分子环氧处理剂为醇缩水甘油醚化合物，更优选官能度大于等于2的醇类缩水甘油醚，更优选乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种或几种混合物。


3.如权利要求1所述的酸性可降解压裂球，其特征在于，所述聚乙醇酸纤维尺寸为1-20mm；所述聚乳酸粉为非晶态，粒径尺寸为50-500目，优选80-400目；所述硅磷晶粉粒径为80-400目。


4.如权利要求1-3任意一项所述的酸性可降解压裂球，其特征在于，所述甲苯磺酸酯选自对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸乙酯、对甲苯磺酸丙酯、对甲苯磺酸丁酯、对甲苯磺酸戊酯中的一种或几种混合物；所述小分子环氧处理剂为0.5-1％。


5.一种酸性可降解压裂球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.按质量百分比称取如下原料：聚乙醇酸纤维20-40％、对甲苯磺酸酯1-5％、硅磷晶粉10-20％、小分子环氧处理剂0.5-1.5％，余量为聚乳酸粉，以上各组分的质量百分比之和为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡毅，
申请(专利权)人：北京易联结科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11