微胶囊化技术是利用可形成囊壁或膜的物质将 囊心包裹，提高被包裹物质的稳定和耐久等性能，避 免其受到外界环境条件的直接影响，从而改善被包 覆物质的物化性能。微胶囊化技术在提高油田采收 率方面已得到应用。

 

硼交联羟丙基瓜尔胶压裂液的破胶剂多为过硫 酸盐，但过硫酸盐的破胶温度较高，因此当该压裂液 用于低温浅井时，地层温度一般达不到过硫酸盐的 破胶温度。针对这种情况，研究出利用亚硝酸钠和 气化铵在草酸催化下发生的放热反应来提高地层温 度，达到过硫酸盐的破胶温度，从而完成破胶。反应 的热化学方程式如下[1]。

 

NaN02+ NH4C1-^N2 | +NaCl+2H20AH〇 = -332. 58 kj/mol该反应产生的大量气体能增加地层压力，有利于破 胶后的液体快速彻底返排，减少对地层的伤害。但 是硼交联羟丙基瓜尔胶压裂液一般在pH值为7. 5 ?11.0时才会有良好的交联性能，而使用上述技术 的压裂液在pH值约为4的条件下配制，所以为了 增大体系粘度，只有增大羟丙基瓜尔胶用量（在1% 以上)[2]。因此该压裂液存在羟丙基瓜尔胶用量大、 粘度很难提高(一般为1〇〇 mPa*s)、应用范围窄、压 裂成本过高的问题。

 

根据以上存在的问题，提出利用微胶囊化技术 将生热反应的催化剂（草酸）包裹起来，随压裂液一 起注人压开的裂缝中，在一定时间后再释放出来引 起化学反应，迅速释放出大量热量，加热裂缝中的流 体使其温度升高，迫使压裂液迅速破胶。根据该思 路，理想草酸微胶囊应该在泵送期间不释放草酸，压 裂完成后，在地层应力作用下破裂，才释放出草酸， 达到适时破胶目的。

 

对于微胶囊化技术来说，水溶性物质的微胶囊 化主要通过化学物理方法——油相相分离法来实 现，常用的油相相分离法有溶剂-非溶剂法和降低温 度法。所用的壁材主要有乙基纤维素、石蜡和聚乙 烯、聚丁二烯等合成高分子量聚合物。乙基纤维素 是不溶于水而溶于有机溶剂的非离子型纤维素醚， 不易燃烧，热稳定性好；有优良的热塑性，在曰光 照射下不变色，柔韧性好，介电性好；具有优良的 耐碱性和耐弱酸性；防老化性能好，有较好的耐盐、 耐寒性，耐吸湿性好，对化学品稳定，长期储存不变 质。石蜡难溶于水，可溶于大多数有机溶剂。这两 种物质都是水溶性物质良好的壁材材料[3’4]。

 

卖验?部分1.药剂及仪器(1)药剂草酸，天津化学试剂六厂生产；乙基 纤维素，山东聊城纤维素有限公司生产；石蜡，上海 化灵康复机械厂生产；环己烷、石油醚，西安化学试 剂厂生产;聚乙二醇，天津市大茂化学仪器供应站生 产;蒸溜水。

 

(2)仪器250 mL三口瓶;冷凝管；100 °C水银 温度计;MP500B电子天平(0.01 g)，上海良平电子 仪器仪表有限公司；D40-2F电动搅拌器，杭州仪表 电机厂；500 mL电热套；250 mL锥形瓶；PHS-3C 型pH计，上海精密科学仪器有限公司；数字电导率 仪，DDS-12A型，上海大谱仪器有限公司；10. 00 mL移液管；100 mL容量瓶。

 

2.草酸微胶囊化制备方法文献中的结果以及进行的实验结果表明，由于 乙基纤维素所形成的膜孔隙度较大，乙基纤维素作 微胶囊囊壁渗透性较大。因此先将草酸用乙基纤维 素作第一层囊壁，来改善草酸颗粒的物性，增强其缓 释性和疏水性，然后利用石蜡的熔融性，使石蜡凝聚 到乙基纤维素微胶囊后的草酸颗粒上，形成第二层 囊壁，最终制成双层微胶囊。

 

(1)乙基纤维素微胶囊制备方法①将乙基纤维素、聚乙二醇、介质溶液加人到 250 mL三口瓶中，搅拌，加热至乙基纤维素溶解。

 

②将称量好的草酸缓慢地加人到含有乙基纤维 素的混合液中，继续搅拌加热至温度恒定。

 

③在搅拌下缓慢加人非溶剂石油醚至乙基纤维 素凝聚，搅拌至恒温，停止加热，自然冷却至室温。

 

④静置，倾倒出上层清液，并用石油醚重复洗涤 沉淀物，取出晾干并称重。

 

⑤产物浸泡在石蜡石油醚溶液中，取出浸泡过 的微胶囊产物，晾干称重。

 

(2)石蜡微胶囊制备方法①称取一定量的石蜡加入盛有水的三口瓶中， 搅拌加热至石蜡熔化，使熔化石蜡液滴悬浮在水中。

 

②将乙基纤维素微胶囊化的草酸快速加入石蜡 液中，立即冷却，过滤，取出固体微胶囊，晾干称重。

 

3.微胶囊测定方法(1)电导率浓度标准曲线的绘制分别准确称取 0. 0100、0. 0200、、0. 1000 g 草酸于 100 mL的蒸馏水中，缓慢搅拌溶解，用电导率仪测定不同浓 度草酸溶液的电导率，然后以浓度为横坐标、电导率 为纵坐标绘制电导率浓度标准曲线，根据标准曲线 得出拟合相关系数为0.9973。

 

(2)微胶囊化产率测定准确称取0. 1000 g样 品，加人10 mL蒸馏水研磨几分钟使囊心完全溶于 水中，用漏斗过滤，再用蒸馏水洗涤几次，收集滤液， 定容至100 mL,准确移取10. 00 mL定容后的滤液 进行电导率测定。芯材含量计算公式为：产品芯材含量=测定芯材含量/称取产品含量 X100%微胶囊化产率=胶囊中芯材含量/加人介质中 芯材含量X 100%(3)微肢囊释放速率测定准确称取0.1000 g 微胶囊，加人100 mL蒸馏水中，囊芯材料含量损失50%所需时间即为微胶囊半衰期。

 

结果与时也1.乙基纤维素浓度对微胶囊性能影响在 10:0. 5、10:1_ 0、10:1. 5、10:2. 0、10:2_ 5 不 同芯材比下，得到不同草酸微胶囊产品，分别编号为 ￡〇)5、￡(：10、￡(：15、￡〇20、￡〇25,它们的微胶囊化产 率和释放性能如表1所示。从表1可知，随着芯材 比减小，芯材含量降低，微胶囊化产率提高，半衰期 延长。当芯材比为10:2时微胶囊化产率基本达到 极限，半衰期增大到最大。因此选用芯材比为1〇：2 的EC20产品作为石蜡微胶囊化的囊心材料。

 

表1不同浓度乙基纤维素微胶囊化产率、效率和半衰期性能指数EC05EC10EC15EC20EC25芯材含量/%90,287. 182.678.673.9产率％94.996.897.298.398.5半衮期/min17212635352.石蜡作为壁材微胶囊化制备分别在 5:0. 5、5:1.0、5:1. 5、5:2. 0 的芯材比 下，得到不同石蜡微胶囊化产品，产品编号为〇〇5、 〇10、〇15、〇20。将草酸微胶囊加人pH值为8.0的 蒸馏水中，用pH计测定其pH值，判定压裂液能否 在泵送期间保持一定携砂性能所要求的pH值 7.5)。表2是不同芯材比下微胶囊特性实验结果。

 

表2石蜡作壁材微胶囊化产率和显色时间性能指标005OlO015020芯材含量/%68.966.862.757. 1产率/%92.894.596.897. 1显色时间/min (pH = 7.5)264278175从表2可知，随着芯材比的减小，芯材含量逐渐 减小，产率却增大，显色时间延长。特别明显的是当 芯材比达到5:2时，几乎3 h保持溶液pH值为7. 5, 完全满足低温浅井泵送期间压裂液的粘度要求。本 研究用RS300哈克流变仪测定了草酸微胶囊化氯 化铵/亚硝酸盐压裂液(pH值为8)和草酸未微胶囊 化氯化铵/亚硝酸盐压裂液（pH值为4)的抗剪切 性，经过连续剪切2 h,草酸微胶囊化压裂液粘度比 未微胶嚢化草酸压裂液高几倍。结果如图1所示。

 

2004年5月钻井液与完井液1.通过微胶囊制备实验，确定乙基纤维素作第 一层囊壁，芯材比为1〇：2,石蜡作第二层囊壁，芯材 比为5:2。缓释实验结果表明，上述条件下制得的 020具有很好的缓释性能，pH值为8左右水溶液 在3 h以后pH值才下降为7. 5。这种微胶囊化技 术对水溶性物质的包裹具有很广阔的发展前景。

 

1.制得的草酸微胶囊能够解决由于氯化铵/亚 硝酸盐压裂液体系在酸性条件下稠化剂用量大、粘 度难以提高的问题。

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