微胶囊技术是指利用特定的材料将指定化学药剂或药品包裹其中, 形成直径几千微米以下的微小胶囊结构的技术, 其主要用于药物的缓释与控释过程中。在油气田开发的过程中, 许多施工过程均需要进行对化学药剂的缓释, 因此近十几年来, 国内外学者应用微胶囊的这种性质进行了众多研究, 将其应用于如压裂、防腐等方面。
1 微胶囊技术在压裂液缓释破胶的应用
压裂液破胶是保证压裂正常施工的重要步骤之一, 压裂液破胶直接影响着压裂施工的成败, 从而影响油井产量。为了保证压裂液在正常施工过程中保持高粘度, 而结束施工后又能完全破胶, 许多学者研究出微胶囊压裂体系。在这类体系中, 微胶囊均匀的分散在压裂液中, 在一定时间后破胶剂从微胶囊中释放出来。这样既保证了破胶剂与压裂液的均匀混合使其破胶更彻底, 同时, 由于破胶剂随压裂液一同注入而不是在压裂液注入后再次注入的, 减少了对近井地带的二次污染。
目前国内外学者对这种微胶囊进行了许多的研究。张文胜研究出一种名为EB-1的新型压裂液破胶剂, 其胶囊外壳具有一定的屏蔽作用, 因此具有缓释作用, 能在一定时间后和一定条件下释放。实验证明返排出的压裂液粘度均小于3m Pa*s且缩短关井时间3-4h。【1】Reza Barati等研究出一种特殊的纳米微胶囊, 其通过两种包被剂静电吸附作用, 包裹果胶酶形成层层自组装微胶囊结构。实验证明, 这种结构有一定的缓释性能, 在聚阳离子包被剂与聚阴离子包被剂的比例为2:1的比例下, 缓释性能达到最优。【2】吴金桥等使用微胶囊包裹生热剂, 将其与压裂液一同注入, 用以解决低温浅井的温度对破胶的影响。处理后, 2h内可保持压裂液粘度在300m Pa*s左右, 4h后压裂液粘度降至3m Pa*s, 生热峰值可达到80℃左右。【3】
2 微胶囊技术在金属缓蚀的应用
腐蚀过程降低了油田管线、设备的使用寿命, 大大制约了石油天然气的生产。为了减少腐蚀问题对油气田开发带来的危害, 人们发展了许多缓蚀技术。其中, 微胶囊技术以其独特的优点, 逐渐受到研究者的关注。其作用机理主要是通过微胶囊的缓释性使缓蚀剂持续作用于受保护部分, 从而在一定时间内保护金属表面不受或减少其化学腐蚀和电化学腐蚀。这样的释放过程能使释放环境中的
目前, 国内外对缓蚀纳米微胶囊的研究重点主要放在高效、无毒缓蚀微胶囊的研究上, 还处于研究阶段。产品的开发主要集中在微胶囊缓蚀剂和微胶囊缓蚀涂料两大方面。祁秀玲等利用微胶囊制备技术将缓蚀剂亚硝酸钠和硫睬制备成微胶囊, 其对两种药剂的释放速递分别达到了24h与12h。【4】其中, 微胶囊涂料是新型的防腐产品, 在别的领域已经得到了应用。这类微胶囊除具有缓释性能外, 还可以被包覆的药品稳定性提高, 提高缓蚀剂的使用效率, 同时微胶囊的结构也为液体药剂、不便运输的药剂提供了。
3 微胶囊技术其他方面的应用
在近些年的研究中, 纳米微胶囊以其独特性质被逐渐推广到油气田开发的众多领域当中。微胶囊在方面的应用思路主要还是通过微胶囊的结构性质一方面达到缓释与控释的效果, 另一方面减少化学剂的二次注入, 减少作业成本并保护储层。如陈星光制备了一种Cr3+的微胶囊, 这种微胶囊在合适的条件下可延缓交联50h以上, 缓释性能良好。【5】李靖以乙基纤维素为壁材, 研制出一种微胶囊防气窜水泥浆体系, 实验证明, 该种微胶囊能在可以在一定时间内阻止促凝剂与水泥浆反应, 从而减少其稠化过渡时间。【6】
4 结语
微胶囊以其独特的性质在油气田开发当中受到研究人员的青睐, 并且呈现出一种多元、高科技的发展趋势。传统的微胶囊体系通过物理、化学等方法制出包被剂包裹制定药剂的结构, 并且逐渐考虑各种地层、生产条件与施工条件带来的影响, 对其进行改性或材料的优选。随着材料科学的研究领域不断向纳米级发展, 许多纳米材料以其独特的优势, 也被使用在微胶囊的研制中。
在研究过程中, 一些科学家利用层层自组装技术研制出一类直径微小的微胶囊结构的产品。这类微胶囊在溶液中自发的形成层层包被的结构, 因而可以将其应用于缓释制剂的开发中。笔者认为这类微胶囊在今后将成为研究的热点, 由此制造出可应用于油气田开发当中的产品将会占微胶囊产品的很大一部分。
值得注意的是, 微胶囊在油田开发的应用中还处于起步阶段。在实际应用中, 成本问题是微胶囊能否推广的重要因素。同时, 原材料的毒性、是否环保也是值得考虑的重要原因。因此, 采用天然材料或改性的天然材料是微胶囊研究的一个趋势。例如改性的纤维素材料、果胶等可以作为微胶囊的外壳结构, 这些材料来源广、价格相对较低且对环境的污染小, 符合环保要求。总之, 微胶囊的研制与开发有赖于材料科学的不断进步与发展, 相信通过科技的进步, 越来越多的微胶囊可以被用于油气田的开发当中。
摘要：本文综述了微胶囊技术在油气田开发当中研究现状与应用, 重点叙述了微胶囊缓释技术在压裂液破胶、管道仪器缓蚀方面的研究现状。并对其应用与发展趋势进行了总结与展望。
关键词：油气田开发,微胶囊,缓释
参考文献
[1] 张文胜—新型压裂液破胶剂的研究与应用, 《钻井液与完井液》2002年19卷第四期.
[2] Reza Barati等—《Fracturing Fluid Cleanup by ControlledReleaseof Enzymes from Polyelectrolyte Complex Nanoparticles》.
[3] 吴金桥等—微胶囊包裹化学生热压裂液破胶技术, 《石油钻采工艺》, 2005年6月第27卷第3期.
[4] 祁秀玲等-微胶囊技术在缓蚀剂中的应用及产品性能评价, 《腐蚀科学与防护技术》, 2011年9月.
[5] 陈星光—基于聚合包裹法的Cr (Ⅲ) 微胶囊的制备与性能研究, 硕士学位论文.
[6] 李靖—延迟释放微胶囊防气窜水泥浆体系的研究, 硕士学位论文.