CN101220262A - 隔离膜储层保护剂及制造工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种隔离膜储层保护剂及其制造工艺，其包括质量份数80－120份乙烯、160－240份的浓度40－60％的乙酸、0.2－0.5份的偶氮类引发剂、20－25份的20－40％氢氧化钠、20－25份的甲醇、30－50份的磺化剂和20－40％氢氧化钠pH值调节剂；其制造工艺为：将乙烯和乙酸放入高压反应釜中；通氮至0.5－0.7MPa，加热高压反应釜至160～200℃；加入偶氮类引发剂，恒温搅拌反应6－8小时；加入氢氧化钠和甲醇，恒温搅拌反应0.2－1小时；加入磺化剂，反应2－4小时；加入一定量的蒸馏水，用氢氧化钠溶液中和至pH值为7－8；该隔离膜储层保护剂，在井壁的外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层，有效封堵地层层理裂缝、防止地层水化膨胀、防止地层内粘土颗粒的运移、防止井壁坍塌及保护油气层，具有自适应广谱保护储层效果。

Description

隔离膜储层保护剂及制造工艺
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种隔离膜储层保护剂(抑制剂)及制造工艺。
背景技术
油气层保护技术一直受到多方面的重视，它是石油勘探开发过程中的重要技术措施之一，直接关系到石油天然气勘探、开发的效果。油气层保护是一项系统工程，钻井过程中防止油气层损害是保护油气层系统工程的第一个工程环节。
钻开油气层时，在正压差、毛管力的作用下，钻井液固相进入油气层造成孔喉堵塞，其液相进入油气层，诱发储层的潜在损害因素，造成对储层的损害。钻井过程中，如能阻止钻井液中的固相或液相进入油气层，就可以有效防止钻井液对油气层的损害。
近20多年来，油气层保护技术在国内外均取得很大进展，并得到广泛的推广应用。20世纪90年代初，我国成功地发展和应用了屏蔽暂堵技术，取得了较好的效果。该技术主要是针对孔隙性砂岩储层，由于砂岩孔隙凡乎全都是原生孔隙和各种微孔隙，因此在钻到油气层前20-25m时，有针对性地往钻井液中加入可酸溶或油溶的、粒径与孔喉相匹配的、粒度分布合理的超细颗粒。在压差作用下，这些颗粒在近井壁带形成一层薄而渗透率几乎为零的屏蔽层，从而有效地阻止钻井液中的固相和液相继续侵入储层，在油井投产前经酸化或射孔、反排等措施解除屏蔽层，使储层的渗透率得以恢复，从而达到有效保护砂岩孔隙性储层的目的。
我国油田绝大部分为陆相沉积，部分油田为河流相沉积。位于同一区块不同部位的井同一组油层各层孔隙度、渗透率在横向、纵向、层内、层间不均质程度均较高。而屏蔽暂堵技术建立的基础是假定储层的孔隙是均质的，其作用效果主要取决于钻井液中桥堵颗粒粒级分布与地层孔喉大小匹配吻合度，地层适应范围窄。致使在实际钻探过程中采取的油气层保护技术有一定的盲目性，即使在同一油田中，一部分油气井储层保护效果较好，而另外一些井则效果很差。
据不完全统计，国内油田目前采用屏蔽暂堵技术保护储层钻井总数达6000余口/年以上，其中接近50％生产井特别是探井，没有对采用的屏蔽暂堵剂是否与储层的孔喉相匹配进行评价实验而盲目采用该技术，不仅没有起到保护储层作用并且浪费大量的处理剂。
发明内容
本发明主要目的是解决上述问题，提供一种隔离膜储层保护剂及其制造工艺，该隔离膜储层保护剂能够吸附或通过化学反应在井壁上形成一层不透水隔离膜，即在井壁的外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层，有效封堵地层层理裂缝、防止地层水化膨胀、防止地层内粘土颗粒的运移、防止井壁坍塌及保护油气层，具有自适应广谱保护储层效果。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：一种隔离膜储层保护剂，该隔离膜储层保护剂包括质量份数80-120份乙烯、质量份数160-240份的浓度40-60％的乙酸、质量份数0.2-0.5份的偶氮类引发剂、质量份数20-25份的20-40％氢氧化钠、质量份数20-25份的甲醇、质量份数30-50份的磺化剂和20-40％氢氧化钠ph值调节剂；
该隔离膜储层保护剂的制造工艺为：
1)称取质量份数80-120份乙烯、质量份数160-240份的浓度40-60％的乙酸放入高压反应釜中；
2)将氮气缓慢通入高压反应釜中，至0.5-0.7MPa，加热高压反应釜至160～200℃；
3)加入质量份数0.2-0.5份的偶氮类引发剂，恒温搅拌反应6-8小时，得到粘稠聚合物；
4)向聚合物中加入各质量份数为20-25份质量的20-40％氢氧化钠和甲醇，恒温搅拌反应0.2-1小时；
5)加入质量份数30-50份磺化剂，反应2-4小时；
6)降温至常温，加入质量份数10-50份蒸馏水，稍作稀释，用20-40％的氢氧化钠溶液中和至pH值为7-8，然后提纯，烘干，粉碎，得淡黄色粉状样品即为隔离膜储层保护剂；
偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈；或为偶氮二异戊腈；或为氮二异庚腈；
磺化剂为氯磺酸；或为发烟硫酸。
本发明隔离膜储层保护剂的工作原理及有益效果：该隔离膜储层保护剂具有与井壁上的泥页岩、粘土等发生化学反应活性基团；或能与井壁上的泥页岩、粘土等强吸附或形成氢键基团。这些基团包括：磺酸根基、羟基或胺基，磺酸根基、胺基电荷密度高，水化性强，而且这些基团对外界阳离子的进攻不敏感，同时这些基团作为支链化的结构可以增大整个分子结构空间位阻，使主链的刚性增强。它能够吸附或通过化学反应在井壁上形成一层不透水隔离膜，即在井壁的外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层，有效封堵地层层理裂缝、防止地层水化膨胀、防止地层内粘土颗粒的运移、防止井壁坍塌及保护油气层，具有自适应广谱保护储层效果；与现有的屏蔽暂堵技术相比较，克服了地层适应范围的宽度、盲目使用屏蔽暂堵技术带来的油气层保护效果差和浪费处理剂的情况。
具体实施方式：
实施例1：一种隔离膜储层保护剂，该隔离膜储层保护剂包括质量份数100份乙烯、质量份数200份的浓度50％的乙酸、质量份数0.35份的偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、质量份数22份的30％氢氧化钠、质量份数22份的甲醇、质量份数40份的磺化剂为氯磺酸和30％氢氧化钠ph值调节剂；
该隔离膜储层保护剂的制造工艺为：
1)称取质量份数100份乙烯、质量份数200份的浓度50％的乙酸放入高压反应釜中；
2)将氮气缓慢通入高压反应釜中，至0.6MPa，加热高压反应釜至180℃；
3)加入质量份数0.35份的偶氮类引发剂偶氮二异丁腈，恒温搅拌反应7小时，得到粘稠聚合物；
4)向聚合物中加入各质量份数为22份质量的30％氢氧化钠和甲醇，恒温搅拌反应0.5小时；
5)加入质量份数40份磺化剂，反应3小时；
6)降温至常温，加入质量份数10份蒸馏水，稍微稀释一下，用30％的氢氧化钠溶液中和至pH值为7，然后提纯，烘干，粉碎，得淡黄色粉状样品即为隔离膜储层保护剂。
该隔离膜储层保护剂用吉林大情字地区油田储层的天然岩心，在模拟现场条件下(温度70℃左右，损害压差3.5mPa，损害梯度为200-s)按照动态模拟现场钻井液损害时的试验步骤，评价了成膜钻井液，钻井液损害后岩心的渗透率恢复值试验结果见表1。用冀东油田储层岩测定了冀东油田LB1-13-22井井深3200m处现场井浆加入隔离膜储层保护剂前后对钻井液动滤失量和模拟现场条件下(温度100℃，损害压差3.5mPa，损害梯度为200-s)按照动态模拟现场钻井液损害时的试验步骤，评价了钻井液损害后岩心的渗透率恢复值试验结果见表2。
试验结果表明，隔离膜储层保护剂能有效的降低钻井液的动滤失量，具有很好的封堵能力，可以有效阻止钻井液及钻井液滤液渗入泥页岩体内，具有很好的稳定井壁性能。经隔离膜储层保护隔离膜储层保护剂处理剂后的钻井液岩心渗透率恢复值有较大幅度地提高，具有很好的保护储层性能。
表1隔离膜储层保护剂动态损害天然岩心评价试验
  空气渗透率10-3μm2   油相渗透率10-3μm2   损害后渗透率10-3μm2   渗透率恢复值％ 实验条件
203.59 165.1 136.0 82.9   温度70℃压差3.5MPa
157.18 95.2   温度70℃压差3.5MPa
表2隔离膜储层保护剂对钻井液动滤失量和岩心渗透率的影响
钻井液配方 岩心 105min动滤失mL 气相渗透率10-3μm   油相渗透率10-3μm 渗透率恢复值％ 反排突破压差MPa 平均温度℃
  LB1-13-22井浆(3200m)   LTXN-7 6.6   162.58   36.16 69 0.13 100
  配方1+2％CMJ-2 N-3 5.3   178.8   42.13 100 0.14 100
冀东油田的二开硅基钻井液转化为成膜钻井液，在120℃，压差3.5MPa，速梯为200-s条件下，按照动态模拟现场钻井液损害时的试验步骤，测定了经隔离膜储层保护剂处理后的硅基钻井液损害后岩心的渗透率恢复值，试验结果见表3。试验结果表明，隔离膜储层保护剂能提高硅基钻井液损害后的渗透率恢复值，储层保护效果明显。
表3CMJ-2对硅基钻井液动滤失量和岩心渗透率的影响
钻井液配方 岩心 105min动滤失mL 气相渗透率10-3μm2 油相渗透率10-3μm2 渗透率恢复率％   反排突破压差MPa 平均温度℃
  冀东基浆(L90-34，2240m硅基泥浆) 露头岩心 5.6 105.96 47.36 37.06 0.084 120
  隔离膜钻井液   露头岩心 4.5 107.23   40.79 98.56   0.068 120
  冀东基浆(L90-34，2240m硅基泥浆) 露头岩心 6.8 262.58 76.16 36.26 0.14 120
  隔离膜钻井液   露头岩心 4.6 264.61   71.09 100   0.070 120
综上所述，该隔离膜储层保护剂在井壁的外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层，有效封堵地层层理裂缝、防止地层水化膨胀、防止地层内粘土颗粒的运移、防止井壁坍塌及保护油气层，具有自适应广谱保护储层效果。
实施例2：一种隔离膜储层保护剂，该隔离膜储层保护剂包括质量份数80份乙烯、质量份数160份的浓度60％的乙酸、质量份数0.2份的偶氮类引发剂偶氮二异戊腈、质量份数20份的40％氢氧化钠、质量份数20份的甲醇、质量份数30份的磺化剂发烟硫酸和20％氢氧化钠ph值调节剂；
该隔离膜储层保护剂的制造工艺为：
1)称取质量份数80份乙烯、质量份数160份的浓度60％的乙酸放入高压反应釜中；
2)将氮气缓慢通入高压反应釜中，至0.5MPa，加热高压反应釜至160℃；
3)加入质量份数0.2-0.5份的偶氮类引发剂偶氮二异戊腈，恒温搅拌反应6小时，得到粘稠聚合物；
4)向聚合物中加入各质量份数为20份质量的40％氢氧化钠和甲醇，恒温搅拌反应0.2小时；
5)加入质量份数30份磺化剂发烟硫酸，反应2小时；
6)降温至常温，加入质量份数50份蒸馏水，用20％的氢氧化钠溶液中和至pH值为8，然后提纯，烘干，粉碎，得淡黄色粉状样品即为隔离膜储层保护剂；
重复实施例1的实验，得出该隔离膜储层保护剂在井壁的外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层，有效封堵地层层理裂缝、防止地层水化膨胀、防止地层内粘土颗粒的运移、防止井壁坍塌及保护油气层，具有自适应广谱保护储层效果。
实施例3：一种隔离膜储层保护剂，该隔离膜储层保护剂包括质量份数120份乙烯、质量份数240份的浓度40％的乙酸、质量份数0.5份的偶氮类引发剂氮二异庚腈、质量份数25份的20％氢氧化钠、质量份数25份的甲醇、质量份数50份的磺化剂发烟硫酸和40％氢氧化钠ph值调节剂；
该隔离膜储层保护剂的制造工艺为：
1)称取质量份数120份乙烯、质量份数240份的浓度40％的乙酸放入高压反应釜中；
2)将氮气缓慢通入高压反应釜中，至0.7MPa，加热高压反应釜至200℃；
3)加入质量份数0.5份的偶氮类引发剂氮二异庚腈，恒温搅拌反应8小时，得到粘稠聚合物；
4)向聚合物中加入各质量份数为25份质量的20％氢氧化钠和甲醇，恒温搅拌反应1小时；
5)加入质量份数50份磺化剂发烟硫酸，反应4小时；
6)降温至常温，加入质量份数30份的蒸馏水，用40％的氢氧化钠溶液中和至pH值为8，然后提纯，烘干，粉碎，得淡黄色粉状样品即为隔离膜储层保护剂。
重复实施例1的实验，得出该隔离膜储层保护剂在井壁的外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层，有效封堵地层层理裂缝、防止地层水化膨胀、防止地层内粘土颗粒的运移、防止井壁坍塌及保护油气层，具有自适应广谱保护储层效果。
综上所述，本发明提供的提供一种隔离膜储层保护剂及其制造工艺，在井壁的外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层，有效封堵地层层理裂缝、防止地层水化膨胀、防止地层内粘土颗粒的运移、防止井壁坍塌及保护油气层，具有自适应广谱保护储层效果。
虽然本发明利用上述实施例进行了详细地阐述，但并不是限定本发明，任何本领域的技术人员，应当可作各种的更动与修改，在不脱离本发明的精神和范围内，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种隔离膜储层保护剂，其特征在于：该隔离膜储层保护剂包括质量份数80-120份乙烯、质量份数160-240份的浓度40-60％的乙酸、质量份数0.2-0.5份的偶氮类引发剂、质量份数20-25份的20-40％氢氧化钠、质量份数20-25份的甲醇、质量份数30-50份的磺化剂和20-40％氢氧化钠ph值调节剂。
2.根据权利要求1所述的隔离膜储层保护剂，其特征在于：所述的偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈；或为偶氮二异戊腈；或为氮二异庚腈。
3.根据权利要求1所述的隔离膜储层保护剂，其特征在于：所述的磺化剂为氯磺酸；或为发烟硫酸。
4.一种合成如权利要求1所述的隔离膜储层保护剂的制造工艺，其特征在于：
1)称取质量份数80-120份乙烯、质量份数160-240份的浓度40-60％的乙酸放入高压反应釜中；
2)将氮气缓慢通入高压反应釜中，至0.5-0.7MPa，加热高压反应釜至160～200℃；
3)加入质量份数0.2-0.5份的偶氮类引发剂，恒温搅拌反应6-8小时，得到粘稠聚合物；
4)向聚合物中加入各质量份数为20-25份质量的20-40％氢氧化钠和甲醇，恒温搅拌反应0.2-1小时；
5)加入质量份数30-50份磺化剂，反应2-4小时；
6)降温至常温，加入质量份数10-50份的蒸馏水，用20-40％的氢氧化钠溶液中和至pH值为7-8，然后提纯，烘干，粉碎，得到淡黄色粉状样品即为隔离膜储层保护剂。
5.根据权利要求4所述的隔离膜储层保护剂制造工艺，其特征在于：所述的偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈；或为偶氮二异戊腈；或为氮二异庚腈。
6.根据权利要求4所述的隔离膜储层保护剂制造工艺，其特征在于：所述的磺化剂为氯磺酸；或为发烟硫酸。
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