CN102277145A - 油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆及制备方法，该水泥浆由以下各组份按重量份配比组成：100份活性氧化镁，50-105份水，30-100份水溶性调和剂，0.5-10份水溶性硼酸盐，1-8份糖类缓凝剂，0-400份酸溶硬质填料，1-5份降失水剂，0-5份发泡剂，0-2.5份泡沫稳定剂。所述活性氧化镁由碳酸镁或氢氧化镁经过高温焙烧而成，所述水溶性调和剂为无水氯化镁、七水硫酸镁、磷酸二氢铵其中一种或两种以上的混合物，所述水溶性硼酸盐为五硼酸钠、四硼酸钠、八硼酸钠其中一种或两种以上的混合物，所述糖类缓凝剂为蔗糖、乳糖、葡萄糖其中一种或两种以上的混合物，所述酸溶硬质填料为碳酸钙或碳酸镁。本发明可采用酸化的方式将镁氧水泥石从地层移除，对地层伤害小，有广泛的实用价值。

Description

油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆及制备方法

技术领域

本发明涉及钻井和完井过程中储层段堵水、堵漏、暂闭封堵且后期可酸溶解堵的镁氧水泥浆体系及其制备方法。

背景技术

国内大量低渗透油气藏固井作业时，由于水泥浆污染油层和致密水泥石封闭储层岩石表面，酸化作业对常规水泥石的溶解又有限，严重影响了单井产能。此外，在非常规油气资源领域中页岩气开采也面临这技术上的难题，由于页岩的多层页岩储层特征和流动机理极不相同，必须通过钻井和压裂产生尽可能大的压裂面来调合复杂的储层脆性，进而使天然气运移最大化。使用常规水泥浆固井时，由于常规油井水泥在酸液中的溶解率低，所以射孔压裂可能很难，有可能抑制裂缝产生，在压裂和开采期间会引起过大的弯曲度，这种弯曲度引起的堵塞射孔孔眼和井壁周围的摩阻会大大改变流体分布，导致压裂效果不佳，同时，由于常规水泥浆酸溶率低，射孔后的孔洞中的水泥渣也不可能被完全清除，以使每个射孔都能与储层建立通道。

我国东部的复杂断块油气田在已投入开发和未动用储量中所占比例都很大，这类地质特点的复杂性给认识油气水分布规律带来了很大困难，也使后期提高采收率技术困难重重，这种复杂断块油气藏国内一般采用注水驱开发封闭的断块油气田。由于地层原生及后生的非均质性、流体流度差异以及其他原因(如作业失败、生产措施不当等)，注入水将沿高渗透层突进，导致水锥、水窜、水指进，使一些油井过早见水或水淹，水驱低效或无效循环，最终导致储层结构破坏、采收率降低。因此，堵水是油田开发中必须亟待解决的问题。镁氧水泥具有硬化后强度高、酸溶能力强、快凝、抗污染、适应井下高温环境等特点，在采用镁氧水泥堵水时，把堵水和酸化两种不同的工艺有机的结合起来，发挥两种工艺的综合协同作用，在封堵高渗透出水层的同时解除低渗透潜力层的污染，达到控制高渗透水淹层，同时释放仍有较大生成潜力的相对低渗油藏。

在钻井过程作业中，一般来说，产层的孔隙裂缝发育，与非产层相比，更容易发生井漏。水泥浆等堵漏材料在一定条件下都具有较好的堵漏效果，但不易解堵，不适用于产层堵漏。因此，当产层发生井漏时，应采用对油气层具有保护作用的堵漏剂及堵漏技术，以尽可能减少因堵漏造成的油气层伤害。

保护油气层，防止和减少油气层伤害是合理开发油气田和增加产能的重要问题。镁氧水泥体系最早于1975年开始用于伊朗西南部油田处理钻井液漏失层段，后广泛用于中东、欧洲、非洲各主要油田的完井、修井作业，后来陆续应用于油气生产层的堵漏或固井。

我国关于镁氧水泥的研究仅限于建材行业，近年来西南石油大学率先展开关于氯氧镁水泥用于地层的相关研究(李早元等，“氯氧镁水泥在水热环境下强度变化机理”，《钻井液与完井液》第28卷第1期，2011年1月)，以活性氧化镁、六水氯化镁和水按照摩尔配比为活性MgO∶MgCl₂∶H₂O＝8∶1∶16时，氯氧镁水泥石易获得最佳的抗压强度，但随养护龄期的增加，水泥水化产物组分和形态发生了不利于强度增加的转变。

本发明与目前的研究成果相比，具有良好的长期力学与封堵性能，温度适用范围为30～150℃，密度可调节范围为0.8～2.2g/cm³，凝结时间可通过缓凝剂加量调节、固化后强度高、酸溶能力强、配制简易等优点，用于钻井和完井过程中储层段堵水、堵漏、暂闭封堵时，后期可酸溶解堵减少储层伤害，对进一步改善油田开发效果、提高采收率具有广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆体系，该水泥浆在满足注水泥作业所需的各项工程性能前提下，解决钻井与完井过程中储层孔洞或高渗透区域等漏失层段漏失问题、储层段出水问题及油水层的同时封堵，后期可酸化解堵，所形成水泥石可永久留在地下或者采用酸化的方式移出地层，达到不伤害或少伤害油气田储层的目的，为准确评价油气层以及油气田开发增产提供保证。

本发明的另一目的在于提供该油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆的制备方法，该方法操作简便，原料成本低廉，易于成功解决钻井与完井过程中油井工作液的漏失。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案：

油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆，由以下各组份按重量份配比组成：100份活性氧化镁，50-105份水，30-100份水溶性调和剂，0.5-10份水溶性硼酸盐，1-8份糖类缓凝剂，0-400份酸溶硬质填料，1-5份降失水剂，0-5份发泡剂，0-2.5份泡沫稳定剂。

所述活性氧化镁由碳酸镁或氢氧化镁经过高温焙烧而成，用于50℃以下井底循环温度时的镁氧水泥浆其活性氧化镁煅烧温度须低于1450℃，温度范围为900～1450℃；用于50℃以上井底循环温度时的镁氧水泥浆其活性氧化镁煅烧温度须高于1450℃，温度范围为1450～1600℃。

所述水溶性调和剂为无水氯化镁、七水硫酸镁、磷酸二氢铵其中一种或两种以上的混合物。

所述水溶性硼酸盐为五硼酸钠、四硼酸钠、八硼酸钠其中一种或两种以上的混合物。

所述糖类缓凝剂为蔗糖、乳糖、葡萄糖其中一种或两种以上的混合物。

所述酸溶硬质填料为碳酸钙或碳酸镁。

所述降失水剂为羧甲基羟乙基纤维素或羟乙基纤维素，粘度为7000～12000mPa.s。

所述发泡剂为乙氧基化烷基硫酸钠。

所述泡沫稳定剂为椰子油胺丙基甜菜碱。

以上物质均为市售。

该油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆的制备方法如下：

称取100重量份活性氧化镁、1-5重量份降失水剂、0.5-10重量份水溶性硼酸盐、1-8重量份糖类缓凝剂、0-400重量份酸溶硬质填料干混为干粉，量取50-105重量份水，称取0-5重量份发泡剂、0-2.5重量份泡沫稳定剂、30-100重量份水溶性调和剂溶于水中。然后，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，即得本发明油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆。

目前，井漏堵漏处理涉及的一系列堵漏材料，如核桃壳，云母，锯末，纤维配制的堵漏水泥浆或堵漏浆液已被广泛用于防止或减少油井工作液的漏失，这种堵漏方法的缺点包括：堵漏材料无法移除，会对含油气层造成损害，且有可能在高渗透地层随流体流失造成堵漏材料的移动。本发明油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆体系与现有的封堵技术相比，具有以下有益效果：

(1)该油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆体系在密度为0.8-2.2g/cm³的范围内可调，在20-150℃之间，都表现出良好的高温应用性能。

(2)该油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆堵塞孔洞或高渗透地层后，可采用酸化的方式将镁氧水泥石以对地层造成最小伤害的方式移出地层。

(3)该油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆应用普通泥浆泵或注水泥装置，可以较容易地混合和泵入井下，比普通油井水泥对于污物的敏感性低，可以不使用隔离液，与各种修井液混合时也能够硬化。

(4)该油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆能在各种地层孔道和微裂缝处形成颗粒桥堵，可以降低漏失，因此，可广泛用于修井作业中。

具体实施方式

本发明油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆的制备。

实施例1：

称取100重量份活性氧化镁、1重量份羟乙基纤维素、0.5重量份八硼酸钠、6重量份蔗糖、30重量份碳酸钙干混为干粉，量取84重量份水，称取34重量份无水氯化镁溶于水中。然后，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆即配成。

实施例2：

称取100重量份活性氧化镁、1重量份羧甲基羟乙基纤维素、0.5重量份四硼酸钠、4重量份蔗糖、10重量份碳酸钙干混为干粉，量取84重量份水，称取14重量份无水氯化镁和16重量份七水硫酸镁溶于水中。然后，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆即配成。

实施例3：

称取100重量份活性氧化镁、1.5重量份羟乙基纤维素、1重量份四硼酸钠、8重量份五硼酸钠、2重量份蔗糖、190重量份碳酸钙干混为干粉，量取84重量份水，称取3重量份的乙氧基化烷基硫酸钠、0.75重量份的椰子油胺丙基甜菜碱、34重量份无水氯化镁和64重量份磷酸二氢铵溶于水中。然后，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆即配成。

实施例4：

称取100重量份活性氧化镁、2.0重量份羟乙基纤维素、2重量份八硼酸钠、1重量份四硼酸钠、6重量份蔗糖、200重量份碳酸钙干混为干粉，量取84重量份水，称取5重量份的乙氧基化烷基硫酸钠、2.5重量份的椰子油胺丙基甜菜碱、74重量份七水硫酸镁溶于水中。然后，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆即配成。

实施例5：

称取100重量份活性氧化镁、1.5重量份羟乙基纤维素、7重量份四硼酸钠、1重量份五硼酸钠、6重量份乳糖、300重量份碳酸钙干混为干粉，量取80重量份水，称取60重量份七水硫酸镁溶于水中。然后，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆即配成。

实施例6：

称取100重量份活性氧化镁、1.8重量份羧甲基羟乙基纤维素、8重量份四硼酸钠、8重量份葡萄糖、400重量份碳酸镁干混为干粉，量取90重量份水，称取40重量份磷酸二氢铵和10重量份七水硫酸镁溶于水中。然后，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆即配成。

实施例7：

称取100重量份活性氧化镁、2.0重量份羧甲基羟乙基纤维素、10重量份四硼酸钠、1重量份蔗糖、7重量份乳糖、250重量份碳酸钙干混为干粉，量取84重量份水，称取34重量份无水氯化镁和15重量份七水硫酸镁溶于水中。然后，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆即配成。

本发明油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆的综合性能。

实施例8：

按照中华人民共和国石油天然气国家标准GB10238-2005《油井水泥》，对实施例1-7得到的镁氧水泥浆进行综合性能测试，并采用10％的盐酸浸泡水泥石的方法测试其酸溶率。

表1本发明油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆的综合性能测试结果

从表1中可以看出，所有实施例中，油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆工程性能优越，酸溶效果明显。

Claims (3)

1.油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆，由以下各组份按重量份配比组成：100份活性氧化镁，50-105份水，30-100份水溶性调和剂，0.5-10份水溶性硼酸盐，1-8份糖类缓凝剂，0-400份酸溶硬质填料，1-5份降失水剂，0-5份发泡剂，0-2.5份泡沫稳定剂；所述活性氧化镁由碳酸镁或氢氧化镁经过高温焙烧而成，所述水溶性调和剂为无水氯化镁、七水硫酸镁、磷酸二氢铵其中一种或两种以上的混合物，所述水溶性硼酸盐为五硼酸钠、四硼酸钠、八硼酸钠其中一种或两种以上的混合物，所述糖类缓凝剂为蔗糖、乳糖、葡萄糖其中一种或两种以上的混合物，所述酸溶硬质填料为碳酸钙或碳酸镁，所述降失水剂为羧甲基羟乙基纤维素或羟乙基纤维素，所述发泡剂为乙氧基化烷基硫酸钠，所述泡沫稳定剂为椰子油胺丙基甜菜碱。

2.如权利要求1所述的油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆，其特征在于，该水泥浆使用温度低于50℃时，所述活性氧化镁的煅烧温度范围为900～1450℃；该水泥浆使用温度高于50℃时，所述活性氧化镁的煅烧温度范围为1450～1600℃。

3.如权利要求1所述的油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆的制备方法，包括以下步骤：称取活性氧化镁、降失水剂、水溶性硼酸盐、糖类缓凝剂、酸溶硬质填料干混为干粉，量取水，称取发泡剂、泡沫稳定剂、水溶性调和剂溶于水中，将水溶液放在混合容器中，搅拌器以低速(4000±200转/分)转动，并在15秒内加完称取混合的干粉，盖上搅拌器的盖子，并在高速(12000±500转/分)下继续搅拌35秒，即得本发明油气井储层堵水、堵漏、暂闭封堵镁氧水泥浆。