一种定时破裂释放型微胶囊破胶剂及其制备方法

本发明公开了一种定时破裂释放型微胶囊破胶剂，其由芯材和膜材组成，所述的膜材包括苯胺或吡咯、硬脂酸胺、石油树脂，所述微胶囊破胶剂其组成按百分比为芯材94％～96％，苯胺或吡咯0.5％～2％、硬脂酸胺0.5％～1％、石油树脂1％～5％。本发明的微胶囊破胶剂不仅起始释放时间可根据施工要求进行调控，而且具有包覆率高，耐高温、高压、高矿化度、强酸碱、高剪切等特性。

技术领域
本发明属于油田开发、新材料、化学化工领域，具体涉及一种定时破裂释放型微胶囊破胶剂的高效制备方法。
背景技术
水基压裂是目前国内外油田提高原油采收率的关键技术之一。在水基压裂施工过程中，压裂液中的聚合物凝胶用来携带支撑剂、控制液体滤失、保持液体黏度。压裂施工结束后，上述聚合物需在破胶剂的作用下彻底破胶返排以降低其对油井的伤害。常用的破胶剂有过硫酸铵、过硫酸钾、高锰酸钾等水溶性无机盐，但上述破胶剂加入过早或过多会使压裂液黏度快速下降，携砂能力减弱，滤液增加，影响施工过程中压裂液的造缝能力，甚至造成提前脱砂，导致施工失败；而加入过晚或过少，则聚合物破胶不彻底，在裂缝层表面及中心形成滤饼，对油层造成残渣和滞留体伤害，降低油层导流能力，影响压裂效果，进而影响原油产出量。为使压裂液在施工过程中保持高黏度，施工结束后又能彻底破胶，研究者们开发出了延缓释放型的微胶囊破胶剂。该破胶剂是指用一层膜材将传统破胶剂颗粒完全包覆，使破胶剂与压裂液聚合物凝胶隔离，因此其对施工中的压裂液黏度几乎没有影响，可以高浓度使用，施工结束后破胶剂从微胶囊中大量释放出来，使压裂液彻底破胶返排，减少聚合物凝胶对支撑剂填充带导流能力的伤害，从根本上解决压裂液携砂与破胶的矛盾。目前市场上用的微胶囊破胶剂大多以固体石蜡作为膜材，通过流化床法或喷涂法来制备，以膜应力破裂的方式进行释放。然而在实际应用过程中存在以下问题：1)微胶囊破胶剂在地层闭合时所受到的应力是不完全一致的，所以微胶囊膜材的破裂程度也无法一致，最终导致其释放程度不一样，有的甚至不能破裂，严重影响压裂液的破胶效果，影响油层裂缝的导流能力；2)微胶囊破胶剂在注入过程中，容易受温度、压力、pH值、矿化度、剪切力等因素的影响，导致其过早释放，使压裂黏度快速下降，影响施工过程中压裂液的造缝能力，甚至造成提前脱砂，导致施工失败；3)采用上述方法及膜材制备的微胶囊破胶剂，其释放方式是缓慢释放，因此压裂液在注入过程中其黏度即开始缓慢下降，同样会影响压裂液的施工效果。综上所述，采用新的制备方法来合成一种可克服上述问题的微胶囊破胶剂具有极重要的实用价值。
发明内容
本发明的目的是以过硫酸铵(或过硫酸钾)为芯材，以环境稳定性较高的聚苯胺/树脂复合材料为膜材，采用一步无溶剂法合成一种可控定时破裂释放的微胶囊破胶剂。本发明的第一方面提供一种定时破裂释放型微胶囊破胶剂，其由芯材和膜材组成，所述的膜材包括苯胺或吡咯、硬脂酸胺、石油树脂，所述微胶囊破胶剂其组成按百分比为芯材94％～96％，苯胺或吡咯0.5％～2％、硬脂酸胺0.5％～1％、石油树脂1％～5％。优选的，所述微胶囊破胶剂其组成按百分比为芯材94％～96％，苯胺或吡咯1％～2％、硬脂酸胺0.5％～1％、石油树脂1％～3％。优选的，所述芯材选自过硫酸铵或过硫酸钾中的一种。优选的，所述微胶囊破胶剂其组成按百分比为过硫酸铵94％、苯胺或吡咯0.5％、硬脂酸胺0.5％，石油树脂5％。优选的，所述微胶囊破胶剂其组成按百分比为过硫酸钾96％、苯胺或吡咯2％、硬脂酸胺1％，石油树脂1％。优选的，所述微胶囊破胶剂其组成按百分比为过硫酸钾94.5％、苯胺或吡咯1.5％、硬脂酸胺1％，石油树脂3％。优选的，所述微胶囊破胶剂其组成按百分比为过硫酸铵96％、苯胺或吡咯2％、硬脂酸胺1％，石油树脂1％。本发明的第二方面提供一种定时破裂释放型微胶囊破胶剂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：按比例称取芯材和硬脂酸胺于容器中，搅拌均匀反应20分钟后，再加入相应质量比的苯胺或吡咯和石油树脂于反应容器中，继续搅拌反应一段时间，得到微胶囊样品。优选的，所述的反应时间为3-5小时。本发明的有益效果在于：当上述组分的添加量在以上限定的范围内时，所制备的微胶囊不仅具有定时集中释放功能，而且具有包覆率高(达97％)、释放时间可控，耐高温、高压、高矿化度、强酸碱、高剪切等优异性能，同时其生产成本控制在较低的范围内。本发明的微胶囊破胶剂不仅起始释放时间可根据施工要求进行调控，而且具有包覆率高，耐高温、高压、高矿化度、强酸碱、高剪切等特性。
附图说明
图1a为过硫酸铵固体颗粒的扫描电镜图。图1b为实施例1过硫酸铵微胶囊的扫描电镜图。图1c为实施例1过硫酸铵微胶囊的透射电镜图。图2为实施例1过硫酸铵微胶囊释放时间随温度变化图。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步阐述，但本发明的内容不限于此。本发明说明书中的实施方式仅用于对本发明进行说明，其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定，本领域技术人员在本发明公开的实施方式的基础上所做的任何省略、替换或修改都将落入本发明的保护范围。通过以下具体实施方案有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。实施例1：准确称取过硫酸铵94g和硬脂酸胺0.5g于三口烧瓶中，搅拌反应20min，再加入相应质量比的苯胺0.5g和石油树脂5g于反应装置中。继续搅拌反应3h，得到微胶囊样品。实施例2准确称取过硫酸钾96g和硬脂酸胺1g于三口烧瓶中，搅拌反应20min，再加入相应质量比的苯胺2g和石油树脂1g于反应装置中，继续搅拌反应3.5h，得到微胶囊样品。实施例3准确称取过硫酸钾95g和硬脂酸胺0.5g于三口烧瓶中，搅拌反应20min，再加入相应质量比的吡咯1g和石油树脂3.5g于反应装置中。继续搅拌反应4h，得到微胶囊样品。实施例4准确称取过硫酸铵96g和硬脂酸胺1g于三口烧瓶中，搅拌反应20min，再加入相应质量比的吡咯0.5g和石油树脂2.5g于反应装置中。继续搅拌反应3.5h，得到微胶囊样品。实施例5准确称取过硫酸钾94.5g和硬脂酸胺1g于三口烧瓶中，搅拌反应20min，再加入相应质量比的苯胺0.5g和石油树脂4g于反应装置中。继续搅拌反应5h，得到微胶囊样品。图1a为过硫酸铵固体颗粒的扫描电镜图；图1b为实施例1制备的过硫酸铵微胶囊的扫描电镜图；图1c为实施例1制备的过硫酸铵微胶囊的透射电镜图。从图1a可见，未经包覆的过硫酸铵颗粒呈无定型且表面光滑的形态。从图1b可见，过硫酸铵颗粒表面被一层粗糙的聚合物包覆。从图1c可见，所制备的过硫酸铵微胶囊呈明显的“核-壳”结构，进一步说明过硫酸铵被聚合物成功包裹，实现了微胶囊化。图2为实施例1制备的过硫酸铵微胶囊释放时间随温度变化图。从图2可见，微胶囊的释放方式是定时集中释放，并且其起始释放的时间可通过调节温度来进行调控。上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。