專利名稱：一種疏水化暫堵鉆井液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計石油勘探井和生產(chǎn)井在鉆井過程中所使用的一種鉆井液，屬于一種疏 水化的屏蔽暫堵鉆井液技術(shù)。
背景技術(shù)：
鉆井過程中鉆井液與地層之間形成的正壓差可導(dǎo)致大量的固相顆粒以及外來液 體進入儲層，使地層滲透率降低，油氣井產(chǎn)能下降。試驗研究表明，鉆井過程中固相對儲層 的傷害率可高達90 %，侵入深度可達1. 5m,濾液對儲層的傷害率可達40 %，傷害半徑可達 4. 0m，這種傷害僅靠射孔是難以解除的。所謂的屏蔽暫堵技術(shù)是設(shè)計防止濾液和固相顆粒 侵入的無傷害鉆井液的關(guān)鍵，是通過具有一定粒徑分布的固相顆粒在地層表面橋堵，形成 一層滲透率幾乎為零的泥餅，阻止濾液和固相顆粒入侵。常規(guī)屏蔽暫堵保護油氣層技術(shù)，是 在鉆井液中加入各種能酸溶或油溶的油氣層保護材料，使鉆井液在井壁約O 2. 5cm處形 成滲透率低的屏蔽環(huán)(內(nèi)泥餅)，阻止鉆井液對地層的進一步污染損害。此屏蔽環(huán)同時也 阻止了儲層流體的產(chǎn)出，在現(xiàn)場需要通過射孔或化學(xué)解堵等措施來解除屏蔽環(huán)對儲層的損 害。增產(chǎn)措施增加了生產(chǎn)成本，而且屏蔽環(huán)(內(nèi)泥餅)含有大量酸、油不溶的粘土顆粒，使 儲層滲透率難以恢復(fù)到原始狀態(tài)。同時，該技術(shù)也沒有考慮對鉆井液中細分散的粘土顆粒 的改造，大量的細分散粘土顆粒在初始失水時進入油層的微粒區(qū)域，影響了油氣層保護的 效果。因此，該技術(shù)存在很強的二次傷害。因此，最理想的暫堵技術(shù)就是減輕或解除儲層損害的關(guān)鍵在于設(shè)計出一種合理 的暫堵技術(shù)，使之容易形成致密外泥餅，使固相顆粒和濾液盡可能地不侵入地層，同時也容 易將泥餅清除，并且不產(chǎn)生附加的損害。同時，在泥餅中能夠形成有效的油流通道(疏水通 道)，使油氣容易進入井眼，而能有效阻止水相。本發(fā)明的目的在于提供一種疏水化暫堵鉆井液，該鉆井液基于常規(guī)暫堵鉆井液的 基礎(chǔ)上，加入一定的具有疏水改性特征的可降解高分子-納米碳酸鈣復(fù)合物，形成強交聯(lián) 結(jié)構(gòu)，增強泥餅強度。該技術(shù)利用疏水改性成分，通過在泥餅中產(chǎn)生親油機質(zhì)通道。在鉆井 和完井期間，該通道控制濾液的流入，同時為油氣提供流動通道。產(chǎn)生的泥餅對水的滲透率 非常低，對油的滲透率則高得多。該技術(shù)能夠消除化學(xué)破膠劑的使用，從而減少清除泥餅所 需的時間和成本。疏水暫堵鉆井液主要用于裸眼完井作業(yè)中。即使在非裸眼完井作業(yè)中， 疏水暫堵鉆井液仍具有一定優(yōu)勢在滲透率恢復(fù)相當(dāng)?shù)那闆r下具有更低的啟動壓力。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有暫堵技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的問題是提供一種疏水化暫堵鉆井液的 制備方法與應(yīng)用，利用本發(fā)明的鉆井液能夠?qū)崿F(xiàn)在低、中、高滲儲層的安全有效鉆進，減少 濾液侵入和固相傷害，最大程度減少儲層傷害，能夠降低油流啟動壓力，實現(xiàn)自動解除暫堵 層的目的，從而可以避免酸洗帶來的傷害。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達到的在基漿的基礎(chǔ)上構(gòu)成，按照添加劑重量、體積
3百分比含有2. 0-5.0%混合重鈣(為500、700、900和1200目的重鈣按一定比例組成)、 1. 0-3. 0%納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合物、0. 5-2. 0%的納米乳液、0. 1-0. 5%乙二醇。將上述各種組份依次加入到基漿中，經(jīng)過充分?jǐn)嚢杌蛘哐h(huán)后即可使用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢該鉆井液主要選用了一定比例的混合重 鈣，能夠形成暫堵層的骨架；加入納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合物，能夠組成充填物和形成強交聯(lián) 結(jié)構(gòu)，同時形成親油通道；加入納米乳液來增強暫堵層的致密程度，從而提高泥餅質(zhì)量和潤 滑性；加入乙二醇能夠降低鉆井液表面張力，促進濾液的返排。該技術(shù)最大優(yōu)勢在于，形成 疏水通道，在返排時降低啟動壓力。下面將通過具體實施對本發(fā)明作進一步說明成分與比例，按照添加劑重量、鉆井液體積百分比含有a.混合重鈣(為500、700、900和1200目的重鈣按一定比例組成)2. 0-5. 0% ；b.納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合物1. 0-3. 0% ；c.納米乳液 0. 5-2. 0% ；d.乙二醇 0. 1-0. 5%o上述的混合重鈣為500、700、900和1200目的重鈣按一定比例組成，是立達超微工
業(yè)(蘇州)有限公司生產(chǎn)；納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合物，代號CAST-1，由勝利石油管理局鉆井 工藝研究院生產(chǎn)，目前正由勝利石油管理局鉆井工藝研究院申請專利；納米乳液，代號為 HY-212，是河北華運鴻業(yè)化工有限公司生產(chǎn)；乙二醇，是濟南弗蘭德化工有限公司生產(chǎn)。上述產(chǎn)品的生產(chǎn)方法依序為(1)在基漿中加入納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合物，攪拌或循環(huán)30-40分鐘后；(2)加入納米乳液，攪拌或循環(huán)10-20分鐘，冷卻至室溫后；(3)加入混合重鈣，攪拌或循環(huán)30-40分鐘后；(4)加入乙二醇，攪拌或循環(huán)20-30分鐘后。
具體實施例方式按照上述步驟配制的鉆井液，其性能如下a.基漿為4. 0%的充分預(yù)水化膨潤土漿，當(dāng)基漿中含有2. 0%混合重鈣(按質(zhì)量 比，500目700目900目1200目=1 4 3 2)、1. 0 %納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合 物、0.5%的納米乳液、0. 乙二醇時，體系的表觀粘度為18. OmPa. s，動切力為ll.OPa，初 終切為3. 0-5. 0/6. 0-8. Ο,ΑΡΙ失水小于5. OmL，滲透率恢復(fù)值大于90%，啟動壓力降低率大 于 80% ；滲透率恢復(fù)值測定方法所用儀器為JHMD動態(tài)巖心流動試驗裝置(勝利石油管理局鉆井工藝研究院研 制)。選取氣相滲透率為20-30毫達西、孔隙度為5% -10%的人造砂巖巖心；將這些巖心 洗油后干燥并抽空飽和；測定巖心油相滲透率K0 ；然后在溫度90°C、壓力3. 5MPa條件下循 環(huán)上述鉆井液，污染6小時；測定污染后巖心油相滲透率Kd，并計算巖心滲透率恢復(fù)值。f = Kd/KoX100%(1)式中K0-初始巖心油相滲透率，毫達西；
Kd-鉆井液污染后油相滲透率，毫達西；f_巖心滲透率恢復(fù)值，％。啟動壓力降低率測定方法所用儀器為JHMD動態(tài)巖心流動試驗裝置(勝利石油管理局鉆井工藝研究院研 制)。選取氣相滲透率為20-30毫達西、孔隙度為5% -10%的人造砂巖巖心(直徑2. 5厘 米)，洗油烘干后氣測滲透率，抽真空后飽和地層水。以0. 005毫升/分鐘的速度緩慢向巖 心注入煤油，待巖心出口端處液面開始流動時，關(guān)閉六通閥上的進液開關(guān)，記錄不同時刻汞 柱壓差計上的液柱高度Ii1和ti2，直至液柱高度穩(wěn)定，由此計算巖心最小啟動壓力Pp開始 循環(huán)4. 0%膨潤土漿，進行污染，污染時間為6小時，再次正向通煤油，待液柱高度穩(wěn)定，計 算巖心最小啟動壓力P2。選取第二塊相滲透率為20-30毫達西、孔隙度為5% -10%的人造砂巖巖心(直徑 2. 5厘米)，重復(fù)上面步驟，記錄初始啟動壓力P3。開始循環(huán)前述的鉆井液，進行污染，污染 時間為6小時，再次正向通煤油，待液柱高度穩(wěn)定，計算巖心最小啟動壓力P4。啟動壓力降 低率計算公式如下R = [ (P3-P4) - (P2-P1) ] / (P2-P1) X 100 %(2)式中R-啟動壓力降低率，％ ；P1-第一塊巖心初始啟動壓力，MPa ；P2-第一塊巖心污染后啟動壓力，MPa ；P3-第二塊巖心初始啟動壓力，MPa.；P4-第一塊巖心污染后啟動壓力，MPa ；b.基漿為4. 0%的充分預(yù)水化膨潤土漿，當(dāng)基漿中含有3. 0%混合重鈣(按質(zhì)量 比，500目700目900目1200目=5 3 1 1)、2. 0 %納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合 物、1. 0%的納米乳液、0. 3%乙二醇時，體系的表觀粘度為24. OmPa. s,動切力為13. OPa，初 終切為2. 0-4. 0/5. 0-7. Ο,ΑΡΙ失水小于8. OmL，滲透率恢復(fù)值大于86%，啟動壓力降低率大 于 46% ；c.基漿為4. 0%的充分預(yù)水化膨潤土漿，當(dāng)基漿中含有5. 0%混合重鈣(按質(zhì)量 比，500目700目900目1200目=1 2 4 3)、3. 0 %納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合 物、2. 0%的納米乳液、0. 5%乙二醇時，體系的表觀粘度為26. OmPa. s，動切力為12. OPa，初 終切為3. 0-5. 0/6. 0-8. Ο,ΑΡΙ失水小于2. 5mL，滲透率恢復(fù)值大于95%，啟動壓力降低率大 于 90%。上述鉆井液配方中，乙二醇可以由等含量的丙三醇替代。上述鉆井液配方中，納米乳液可以由等含量的聚合醇替代。
權(quán)利要求
1.一種涉及疏水化的屏蔽暫堵鉆井液，在基漿的基礎(chǔ)上構(gòu)成，其特征在于含有(按照 添加劑重量、鉆井液體積百分比)成分與比例，按照添加劑重量、鉆井液體積百分比含有a.混合重鈣(為500、700、900和1200目的重鈣按一定比例組成)2.0-5. 0% ；b.納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合物1.0-3. 0% ；c.納米乳液0.5-2.0% ；d.乙二醇0. 1-0. 5%o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液，其特征在于乙二醇可以由等含量的丙三醇替代。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液，其特征在于納米乳液可以由等含量的聚合醇替代。
4.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1產(chǎn)品的方法，其特征在于(1)在基漿中加入納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合物，攪拌或循環(huán)30-40分鐘后；(2)加入納米乳液，攪拌或循環(huán)10-20分鐘，冷卻至室溫后；(3)加入混合重鈣，攪拌或循環(huán)30-40分鐘后；(4)加入乙二醇，攪拌或循環(huán)20-30分鐘后即得到本發(fā)明產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油勘探井和生產(chǎn)井在鉆井過程中所使用的一種暫堵鉆井液，屬于疏水化的暫堵鉆井液體系。克服了常規(guī)暫堵鉆井液存在較強二次污染的缺陷。其特征是鉆井液中含有混合重鈣、納米碳酸鈣-淀粉復(fù)合物、納米乳液、乙二醇等處理劑。該鉆井液在鉆井形成的泥餅具有致密性，且含有疏水通道，該通道能夠控制濾液的流入；在完井期間，為油氣提供流動通道。該技術(shù)主要用于裸眼完井作業(yè)中。該暫堵層的滲透率恢復(fù)值高，且啟動壓力較低。
文檔編號C09K8/20GK102134476SQ20101010058
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者張敬輝, 李公讓, 李海斌, 藍強, 薛玉志 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院, 中國石油化工集團