CN103184037A - 一种生物酶无固相完井液 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物酶无固相完井液体系，它由如下质量份配比的原料构成：至少一种生物酶可降解的钻井液降滤失剂 0.5～3.0、至少一种生物酶可降解的增粘剂 0.1～2.0、至少一种生物酶 0.05～2.0。所述的原料还包括至少一种1～5质量份的可溶性盐类及至少一种0.1～1份的一种能降低水基完井液表面张力的表面活性剂。这种生物酶无固相完井液技术固相含量极低；具有生物降解性，同时具备良好的抑制性和润滑性，对地层低污染、低伤害，地层渗透率恢复值高，完井后不需要采用常规压力、酸化解堵、油溶和破胶解堵等技术，简化了增产措施。

Description

一种生物酶无固相完井液

技术领域

本发明涉及油气井工程钻井液或完井液技术领域，具体涉及一种生物酶无固相完井液技术。 

背景技术

在钻井和完井过程中，各种作业和工作液进入地层，造成对地层的各种损害。如微粒运移，粘土矿物水化、膨胀分散，无机垢，沥青质和其它有机沉淀物等都对地层产生损害。为了消除各种作业过程中对油气层的损害，提高油气产量，传统的完井方法是在钻开地层后，有针对性的进行固井、控压钻进、洗井、射孔等相应措施。在清除泥饼方面一般采用化学解堵，使用酸化法或氧化降解法，但也只能消除60％左右的外泥饼。如吸附型垢的挤压处理(用膦酸类的除垢剂) 、在致密的碳酸盐地层用互溶剂处理水锁、在砂岩地层用土酸(HCl与HF 的质量比为12∶3) 清除滤饼等。这些处理原本是用来解除地层损害的，但在解堵过程中经常采用的措施不当，造成工作液与地层离子作用产生新的沉淀，从而对地层造成新的损害，导致许多井在生产中产量下降。如在砂岩地层用膦酸作除垢剂时，泥岩、赤铁矿、菱铁矿、铁白云石和硫化铁等与膦酸反应生成沉淀；砂岩地层中用土酸处理滤饼造成的地层损害。这类损害主要由含铝化合物沉淀造成。使用土酸处理滤饼时，处理液中含有较高浓度的铝，此时pH 值在3～4 之间，残余酸就逐步与粘土矿物和长石(-AlSi3O8) 作用生成铝氟化合物垢AlFx (OH) 3-x。同时这些处理酸液也能腐蚀并损坏生产套管。而传统的无固相钻井液完井液主要采用高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、瓜尔胶、羟乙基纤维素，羧甲基纤维素钠等。作业完成后产生大量的聚合物裂解产物，和未分解的泥饼，极大堵塞了产层，损害了地层，更不利于当今的环保要求。 

生物酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质，是一种生化催化剂。能降解碳氢化合物，将它们转化为二氧化碳和水，对聚合物能彻底降解，自身可生物降解，对环境不会造成污染，对人体无不良影响，属环保产品；催化反应的范围很宽且速度快，pH值为7，对油田管道无腐蚀性。近年来在石油开采领域解堵驱油、压裂液、石油污水、含油污染物降解和装油容器管道清洗中应用越来越广泛，止今未见无固相的生物酶完井液相关报道。 

发明内容

本发明的目的是针对现有钻井液完井液技术不能有效保护油气层，泥饼清除不彻底，甚至造成新的损害，完井后需要特殊增产工艺来提高油气采收率等缺点，本发明利用现代生物酶技术的绿色降解和催化特点，提供一种可生物降解的无固相完井液。该技术可满足对钻井完井工程的适应性、对环境保护的适应性、对油气层保护的适应性。 

本发明的目的可通过如下技术措施来实现： 

该生物酶无固相完井液由如下质量份配比的原料构成：

   至少一种生物酶可降解的钻井液降滤失剂        0.5～3.0

   至少一种生物酶可降解的增粘剂                0.1～2.0

   至少一种生物酶                             0.05～2.0。  

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述的原料还包括至少一种1～5质量份的可溶性盐类。

所述的原料还包括至少一种0.1～1份的一种能降低水基完井液表面张力的表面活性剂。 

所述的生物酶可降解的钻井液降滤失剂含纤维素、淀粉、生物聚合物、野生植物胶和多糖类聚合物中至少一种。 

所述的生物酶可降解的钻井液降滤失剂含LV-CMC（羧甲基纤维素钠）、LV-PAC（聚阴离子纤维素）、LD-302（抗温抗盐降失水剂）和DFD-140（钻井液用改性淀粉）中至少一种。 

所述的生物酶可降解的增粘剂含HV-PAC（高黏聚阴离子纤维素）、HV-CMC（高粘度羧甲基纤维素钠）、生黄原胶和多糖类增粘聚合物中至少一种。 

所述的生物酶含纤维素酶、淀粉酶和复合酶中至少一种。 

所述的可溶性盐类含有机盐和无机盐中至少一种。 

所述的可溶性盐类含甲酸钾、氯化钠和氯化钙中至少一种。 

所述的能降低水基完井液表面张力的表面活性剂含乳化剂SP-80和吐温-80中至少一种。 

本发明的这种生物酶无固相完井液技术固相含量极低；具有生物降解性，生物降解及泥饼破除时间可人为控制在1～720h，甚至更长范围；同时具备良好的抑制性和润滑性，可抗120℃高温；对地层低污染、低伤害，地层渗透率恢复值高，解堵后渗透率恢复值达到90%以上；完井后不需要采用常规压力、酸化解堵、油溶和破胶解堵等技术，简化了增产措施。  

本发明生物酶无固相完井液作用机理如下：

利用生物酶能够对钻井完井过程中侵入地层和粘附在井壁上的护壁材料进行生物降解的特殊性能，以生物聚合物为主剂，生物酶为助剂。在钻开产层前几十米，通过选择加入特殊的复配生物酶制剂和相应的化学试剂，利用这些聚合物大分子链在井壁上能产生隔膜作用，这些大分子物质相互桥接，滤余后附在井（洞）壁上形成隔膜，这些隔膜薄而坚韧，渗透性极低，阻碍自由水继续向地层渗漏，使在近井壁形成一个渗透率几乎为零的护壁层，达到维护井壁稳定的效果。完井后，储层中的钻井完井材料在生物酶的催化作用下发生生物降解，由长链大分子降解为短链小分子，粘度逐渐下降，先前形成的泥饼自动破除，产层孔隙中的阻塞物消除，从而使地下流体通道畅通，恢复油层渗透率。且生物酶进入油层孔道后可以提高原油的流动能力，或改变液流方向，从而提高注入水波及体积，提高油田采收率。

该完井液具有以下优点和积极效果：  

（1）不含粘土成分，无固相含量，降低粘土膨胀堵塞储层孔隙机率；

（2）具有生物降解性，储层先前形成的泥饼在生物酶的作用下能自动降解破除，且解堵速度和时间能实现人为可控性；

（3）具有良好的流变性，抑制性和润滑性，可抗120℃高温；

（4）解堵后静态污染渗透率恢复值达到95%以上；

（5）动态污染堵塞比＜1和表皮系数＜0.3；

（6）对地层超低污染、低伤害，储层的渗透性恢复达到95％以上，极大提高油气采收率；

（7）完井后不需要采用常规压力解堵、酸化解堵、油溶解堵、破胶解堵等技术，简化了增产措施。

具体实施方式： 

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明保护范围不仅限于此。

实施例1： 

在500mL清洁淡水中加入增粘剂黄原胶0.1g，充分搅拌，然后依次加入3.0g抗温抗盐降失水剂YWS-3，搅拌均匀后加入0.05g纤维素酶。

实施例2： 

在500mL清洁淡水中加入增粘剂黄原胶2.0g，充分搅拌，然后依次加入0.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3，搅拌均匀后加入2.0g纤维素酶。

实施例3： 

在500mL清洁淡水中加入增粘剂黄原胶0.1g，充分搅拌，然后依次加入3.0g抗温抗盐降失水剂YWS-3，搅拌均匀后依次加入0.05g纤维素酶、5g甲酸钾。

实施例4： 

在500mL清洁淡水中加入增粘剂黄原胶2.0g，充分搅拌，然后依次加入0.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3，搅拌均匀后依次加入2.0g纤维素酶、1g甲酸钾。

实施例5： 

在500mL清洁淡水中加入增粘剂黄原胶0.1g，充分搅拌，然后依次加入3.0g抗温抗盐降失水剂YWS-3，搅拌均匀后依次加入0.05g纤维素酶、5g甲酸钾 、0.1g吐温-80。

实施例6： 

在500mL清洁淡水中加入增粘剂黄原胶2.0g，充分搅拌，然后依次加入0.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3，搅拌均匀后依次加入2.0g纤维素酶、1g甲酸钾、1g吐温-80。

实施例7： 

用高黏聚阴离子纤维素代替黄原胶，其他分别同实施例1-6。

实施例8： 

用高粘度羧甲基纤维素钠代替黄原胶，其他分别同实施例1-6。

实施例9： 

用多糖类增粘聚合物代替黄原胶，其他分别同实施例1-6。

实施例10： 

用0.5g高黏聚阴离子纤维素和1.5g多糖类增粘聚合物代替2.0g黄原胶，其他分别同实施例1-6。

实施例11： 

用0.02g高黏聚阴离子纤维素和0.08g多糖类增粘聚合物代替0.1g黄原胶，其他分别同实施例1-6。

实施例12： 

用0.2高粘度羧甲基纤维素钠、0.3g高黏聚阴离子纤维素和0.5g多糖类增粘聚合物代替1g黄原胶，其他分别同实施例1-6。

实施例13： 

用降失水剂1.5g羧甲基纤维素钠（LV-CMC）和1.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3代替3.0g抗温抗盐降失水剂YWS-3，其他分别同实施例1-12。

实施例14： 

用降失水剂0.2g羧甲基纤维素钠（LV-CMC）和0.3g抗温抗盐降失水剂YWS-3代替0.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3，其他分别同实施例1-12。

实施例15： 

用降失水剂1.5g聚阴离子纤维素和1.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3代替3.0g抗温抗盐降失水剂YWS-3，其他分别同实施例1-12。

实施例16： 

用降失水剂0.2g聚阴离子纤维素和0.3g抗温抗盐降失水剂YWS-3代替0.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3，其他分别同实施例1-12。

实施例17： 

用降失水剂1.5g羧甲基纤维素钠（LV-CMC）和1.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3代替3.0g钻井液用改性淀粉，其他分别同实施例1-12。

实施例18： 

用降失水剂0.2g羧甲基纤维素钠（LV-CMC）和0.3g抗温抗盐降失水剂YWS-3代替0.5g钻井液用改性淀粉，其他分别同实施例1-12。

实施例19： 

用降失水剂1.5g钻井液用改性淀粉和1.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3代替3.0g抗温抗盐降失水剂YWS-3，其他分别同实施例1-12。

实施例20： 

用降失水剂0.2g聚阴离子纤维素和0.3g抗温抗盐降失水剂YWS-3代替0.5g钻井液用改性淀粉，其他分别同实施例1-12。

实施例21： 

用淀粉酶代替纤维素酶，其他分别同实施例1-20。

实施例22： 

用复合酶代替纤维素酶，其他分别同实施例1-20。

实施例23： 

用0.02g淀粉酶0.03g复合酶代替纤维素酶，其他分别同实施例1-20。

实施例24： 

用1.5g淀粉酶0.5g复合酶代替纤维素酶，其他分别同实施例1-20。

实施例25： 

用0.02g淀粉酶0.03g纤维素酶代替纤维素酶，其他分别同实施例1-20。

实施例26： 

用1.5g纤维素酶0.5g复合酶代替纤维素酶，其他分别同实施例1-20。

实施例27： 

用氯化钠代替甲酸钾，其他分别同实施例3-26。

实施例28： 

用氯化钙代替氯化钙，其他分别同实施例3-26。

实施例29： 

用0.4g氯化钠0.6g氯化钙代替1g甲酸钾，其他分别同实施例3-26.

实施例30：

用3g氯化钠2g氯化钙代替5g甲酸钾，其他分别同实施例3-26。

实施例31： 

用0.4g甲酸钾0.6g氯化钙代替1g甲酸钾，其他分别同实施例3-26。

实施例31： 

用0.4g氯化钠0.6g甲酸钾代替1g甲酸钾，其他分别同实施例3-26。

实施例32： 

用乳化剂代替吐温-80，其他分别同实施例5-31。

实施例33： 

用SP-80代替纤吐温-80，其他分别同实施例5-26。

实施例34：在500mL清洁淡水中依次加入增粘剂2.5g黄原胶，充分搅拌，然后依次加入降失水剂1.5g羧甲基纤维素钠（LV-CMC）和1.5g抗温抗盐降失水剂YWS-3，搅拌均匀后依次加入2.5gHCOOK、1.5g超细碳酸钙。 

实施例35：在500mL清洁淡水中依次加入增粘剂0.2g黄原胶，充分搅拌，然后加入0.4g聚阴离子纤维素（HV-PAC）、充分搅拌后，依次加入降失水剂1.5g羧甲基纤维素钠（LV-CMC）、1g改性淀粉DFD-140和0.3g抗温抗盐降失水剂YWS-3，搅拌均匀后依次加入1%超细碳酸钙、2g纳米乳液RL-2、3gHCOOK和0.5gSP-80。 

实施例36：如实施例35所述，所不同的是：配制完井液在水浴90℃环境下，所得流变性和润滑性性能如表1。流变性采用青岛海通达出产的ZNN-D6型六速旋转粘度计测试，润滑性采用美国EP极压润滑仪测试。 

实施例37：如实施例36所述，所不同的是：性能测试后将完井液热滚120℃，16h，所得流变性和润滑性能表1。 

表1 完井液流变性和润滑性

由表1可以看出，该无固相完井液具有良好的流变性和润滑性，高温120℃热滚16h后仍能保持良好的流变性和润滑性。

实施例38：如实施例35和36，所不同的是进行了无固相完井液页岩膨胀试验，仪器选用NP-02智能型页岩膨胀测试仪。将10g新疆评价钠土在2.8Mpa压力下，压实5min，观测粘土在钻井液中的膨胀情况，结果见表2。 

表2  完井液页岩膨胀试验 

表2的实验结果说明体系具有良好的抑制性。

实施例39：如实施例35所述，所不同的是加入0.1g复合酶M1。 

实施例40：如实施例35所述，所不同的是加入0.1g纤维素M2。 

实施例41：渗透率恢复评价试验。仪器采用多功能岩心流动实验仪和岩心污染实验仪，对实施例35和实施例40中的完井液采用高渗和低渗两种岩芯进行评价。首先测量岩心的原始渗透率；然后用事先配好的完井液在温度80℃，压差3.5MPa，剪切速率为200S^-1环境下污染该岩心30min；用生物酶M3溶液处理该岩心；最后测量解堵后的岩心渗透率并计算渗透率恢复值如下表3。 

表3渗透率恢复试验 

实施例42：动态污染评价试验。采用动态损害仿真将岩心损害前后各段渗透率变化测试和对岩心端面的动态污染损害有机地结合起来，通过模拟钻井过程中的工况条件从而真实模拟钻井液对油气层的动态污染情况。对实施例35和实施例40中的完井液采用高渗和低渗两种岩心来评价，实验结果见表4。

表4  动态污染评价试验数据 

动态污染评价试验显示该无固相体系具有良好的油气层保护效果，尤其是加入生物酶后降低了堵塞比（＜1）和表皮系数（＜0.3）。

以上所述，仅为本发明其中的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围：即凡根据本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求的范围所涵盖。 

Claims (10)

1.一种生物酶无固相完井液，其特征在于它以清洁淡水或清洁盐水为连续相，由如下质量份配比的原料构成：

   至少一种生物酶可降解的钻井液降滤失剂        0.5～3.0

   至少一种生物酶可降解的增粘剂                0.1～2.0

   至少一种生物酶                             0.05～2.0。

2.根据权利要求1所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的原料还包括至少一种1～5质量份的可溶性盐类。

3.根据权利要求1所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的原料还包括至少一种0.1～1质量份的能降低水基完井液表面张力的表面活性剂。

4.根据权利要求1所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的生物酶可降解的钻井液降滤失剂含纤维素、淀粉、生物聚合物、野生植物胶和多糖类聚合物中至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的生物酶可降解的钻井液降滤失剂含羧甲基纤维素钠、聚阴离子纤维素、抗温抗盐降失水剂和钻井液用改性淀粉中至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的生物酶可降解的增粘剂含高粘聚阴离子纤维素、高粘度羧甲基纤维素钠、黄原胶和多糖类增粘聚合物中至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的生物酶含纤维素酶、淀粉酶和复合酶中至少一种。

8.根据权利要求2所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的可溶性盐类含有机盐和无机盐中至少一种。

9.根据权利要求2所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的可溶性盐类含甲酸钾、氯化钠和氯化钙中至少一种。

10.根据权利要求3所述的一种生物酶无固相完井液，其特征在于所述的能降低水基完井液表面张力的表面活性剂含乳化剂SP-80和吐温-80中至少一种。