CN103333667A - 低压力系数气藏储层保护钻井液配方及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压力系数气藏储层保护钻井液配方及制备方法，钻井液配方所用原料包括下述质量百分比的物质：支撑暂堵剂3～8%；变形粒子1-3%；提粘剂0.1～0.3%；降滤失剂0.5～1.0%；碱度控制剂0.1～0.3%；防腐剂0.03～0.1%；除氧剂0.5～0.8%；缓蚀剂0.1～0.5%；余量为水。本发明无粘土，流变性能易于调节，具有密度可调、低固相、强抑制的特点，特别是在近井壁带，快速形成一个薄而致密、无或微渗透的屏蔽带，阻止钻（完）井液中的液相和固相颗粒进一步侵入储层，从而达到储层保护目的。

Description

低压力系数气藏储层保护钻井液配方及制备方法

技术领域

本发明涉及一种油气田钻井作业中的钻井液配方及制备方法，是一种特别适合用于气田低压力系数气藏储层保护。

背景技术

长庆气田主要包括苏里格气田、靖边气田和长北气田三大区块，苏里格气田和靖边气田气藏储层地质特点是单砂体厚度变化较大，一般在5～15m，储层物性变化大，非均质性强，试井动态反映地层压力下降快，压力恢复缓慢，地层供给范围小，大部分区块经过前期开采后地层压力系数在钻井、完井过程中下降至0.7-0.9。长北气田主力气藏为上古生界二迭系山2气藏，属于大型整装深层低渗透孔隙型砂岩岩性干气气藏，气田面积大而储层薄：储层厚度 5-45米 (平均15米)，低渗透率 (平均 0.7mD)，低孔隙度 (5%)。

综合室内实验结果并结合原始数据分析表明，长庆气田储层最主要的伤害是水锁伤害，苏里格盒8气层水锁伤害率一般大于70％，属强水锁伤害；由于长庆气田储层气水两相渗流时相对渗透率等渗点低，平均为0.05，且气田储层地层压力低，自吸水性强，储层岩石的自吸水是一个较快的自发过程，水相流体长时间的浸泡储层极易对储层造成严重的水锁伤害。长庆气田上古低渗砂岩气藏主要伤害（水锁、水敏、盐敏、碱敏及酸敏等）均是由水直接引起。所以从打开气层开始到气井投产的整个作业过程中，做到无水（即工作液的滤液）进入气层或尽力减少水的进入，进而缓和压力敏感效应对储层的伤害影响，是保护该气层的应坚持的基本原则。

随着目前长庆气田大面积推广水平井钻井，特别是长分支水平井钻完井过程中，由于长裸眼完井，而大部分区块经过前期开采后地层压力系数在钻井、完井过程中下降至0.7-0.9。由于储层压力系数低，易造成水相反排困难，极易造成钻井液的渗漏、漏失对储层的伤害，导致产量下降严重影响整体开发效果。

现有技术中，中国专利号“CN201110261324.7”公开了一种抗盐、强抑制、保护储层钻井液，其公开日为2012年02月15日，包括下列组分，各组分按重量份配比：膨润土2份~4份、抗盐土1份~3份、纯碱0.1份~0.2份、水100份、提粘剂ST-MH0.4份~0.8份、降滤失剂KNT2份~3份、页岩抑制剂SET-H0.2份~0.6份、有机复合钾盐BPC2份~6份、桥堵剂MF-Ⅱ2份-3份、生物酶储保剂CVS2份-3份。该钻井液体系的侧重点是通过提高体系抑制性和封堵性防止井壁坍塌，控制钻进过程中的井下复杂情况，然而对钻井液在使用过程中对钻开储层的伤害方面仍存在一定的欠缺，特别是在低压力系数气藏储层开发中的长裸眼水平段，渗漏严重，造成严重的储层伤害，并且无法通过后期处理恢复，导致产气量不高，开发效果低下的结果。

发明内容

    本发明的目的在于克服现有技术中气田由于钻井液渗漏及漏失引起的储层过度伤害问题，提供一种低压力系数气藏储层保护钻井液配方及制备方法。本发明无粘土，流变性能易于调节，具有密度可调、低固相、强抑制的特点，特别是在近井壁带，快速形成一个薄而致密、无或微渗透的屏蔽带，阻止钻（完）井液中的液相和固相颗粒进一步侵入储层，从而达到储层保护目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于，所用原料包括下述质量百分比的物质：

支撑暂堵剂3～8%；

变形粒子1-3%；

提粘剂0.1～0.3%；

降滤失剂0.5～1.0%；

碱度控制剂0.1～0.3%；

防腐剂0.03～0.1%；

除氧剂0.5～0.8%；

缓蚀剂0.1～0.5%；

余量为水。

本发明还包括作为液相加重剂和抑制剂的有机盐3～20%，所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾。

本发明还包括润滑剂1.0～2.0%，所述的润滑剂为蓖麻油硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或大豆油。

所述支撑暂堵剂为粒径1250目、325目和100目按1：1：1比例复配而成的石灰石粉。

所述的变形粒子为羧甲基淀粉或羟丙基淀粉中的一种或按任意比例的二种。

所述的提粘剂为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素中的一种或按任意比例的二种。

所述的降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素、低粘羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中一种或按任意配比的两种。

所述的碱度控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。

所述的防腐剂为甲醛或戊二醛。

所述的除氧剂为二乙基羟胺。

所述的缓蚀剂是1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮、2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮在内的一种或一种以上按任意比例配比。

一种低压力系数气藏储层保护钻井液的制备方法，其特征在于，在常温常压下按照以下步骤进行：

1）在配浆罐内装入上述配比的清水；

2）在清水中加入上述配比的降滤失剂和提粘剂，搅拌混合均匀；

3）再加入上述配比的变形粒子和支撑暂堵剂；

4）根据需要，再加入上述比例的有机盐，搅拌使其充分溶解；

5）再分别加入上述比例一种防腐剂，一种除氧剂和一种缓蚀剂，搅拌使其溶解；

6）用上述配比的碱度控制剂将pH值调至9～10.5；

7）根据需要，加入上述配比的润滑剂。

采用本发明的优点在于： 

一、本发明利用粒级匹配合理的3～8%惰性颗粒作为支撑暂堵剂、用1-3%水溶性改性淀粉作为变形粒子，快速形成一个薄而致密、无或微渗透的屏蔽带，阻止钻（完）井液中的液相和固相颗粒进一步侵入储层；如果支撑暂堵剂和变形粒子的用量不在前述范围内，则无法形成屏蔽带或者效果不佳。

二、本发明还包括作为液相加重剂和抑制剂的有机盐3～20%，所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾，利用有机盐提高钻井液滤液粘度，降低滤液渗透性。

三、本发明利用可溶性盐调节钻井液密度，平衡地层应力，在保证稳定井壁所需要的密度前提下，没有增加钻井液液固相含量，最大限度的消除了固相颗粒侵入储层堵塞吼道造成的储层伤害，有利于保护储层。

四、本发明优选出合适的提粘剂生物聚合物黄原胶和提粘剂高粘聚阴离子纤维素，由于黄原胶具有提高钻井液结构粘度和切力，高粘聚阴离子纤维素具有提高钻井液液相粘度的作用，二者配合使用具有良好的携带和悬浮岩屑的性能，能够有效地携带岩屑、清洗井底和井筒，因而满足现场钻井液流变性能的要求。

五、本发明选用可酸化的粒级匹配合理的不规则刚性颗粒作为支撑暂堵剂、用水溶性材料作为变形粒子阻止钻（完）井液中的液相和固相颗粒侵入储层，同时水平段聚合物的选择上选用可生物降解的生物聚合物，这样通过后期的酸化和生物酶降解，恢复储层的渗透率。既能满足长水平段钻进的需要，又能大幅提高单井产量，获得良好的经济效益和社会效益，很值得推广应用。

六、本发明性能稳定，液相密度高，且易调节，流变性能好，能有效保护储层，保持井壁稳定，提高储层钻遇率，特别是高要求的储层保护， 

七、本发明可应用于鄂尔多斯盆地长庆油田水平井水平段储层，特别适合长水平裸眼完井。

综上，本专利旨在克服现有技术中气田由于钻井液渗漏及漏失引起的储层过度伤害问题，通过在进井壁带快速形成一个而致密、无或微渗透的屏蔽带，阻止钻（完）井液中的液相和固相颗粒进一步侵入储层，从而达到储层保护，并且适合低压力系数气藏钻进的储层保护钻井液体系。

具体实施方式

实施例1

一种低压力系数气藏储层保护钻井液配方，所用原料包括下述质量百分比的物质：

支撑暂堵剂3%；

变形粒子1%；

提粘剂0.1%；

降滤失剂0.5%；

碱度控制剂0.1%；

防腐剂0.03%；

除氧剂0.5%；

缓蚀剂0.1%；

余量为水。

本发明中，所述支撑暂堵剂为粒径1250目、325目和100目按1：1：1比例复配而成的石灰石粉。

本发明中，所述的变形粒子为羧甲基淀粉或羟丙基淀粉中的一种或按任意比例的二种。

本发明中，所述的提粘剂为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素中的一种或按任意比例的二种。

本发明中，所述的降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素、低粘羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中一种或按任意配比的两种。

本发明中，所述的碱度控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。

本发明中，所述的防腐剂为甲醛或戊二醛。

本发明中，所述的润滑剂为蓖麻油硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或大豆油。

本发明中，所述的除氧剂为二乙基羟胺，但并不局限于此。

本发明中，所述的缓蚀剂是1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮、2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮在内的一种或一种以上按任意比例配比。

一种低压力系数气藏储层保护钻井液的制备方法，在常温常压下按照以下步骤进行：

1）在配浆罐内装入上述配比的清水；

2）在清水中加入上述配比的降滤失剂和提粘剂，搅拌混合均匀；

3）再加入上述配比的变形粒子和支撑暂堵剂；

4）再分别加入上述比例一种防腐剂，一种除氧剂和一种缓蚀剂，搅拌使其溶解；

5）用上述配比的碱度控制剂将pH值调至9～10.5。

本实施例中中钻井液，性能稳定，液相密度高。

实施例2

一种低压力系数气藏储层保护钻井液配方，所用原料包括下述质量百分比的物质：

支撑暂堵剂8%；

变形粒子3%；

提粘剂0.3%；

降滤失剂1.0%；

碱度控制剂0.3%；

防腐剂0.1%；

除氧剂0.8%；

缓蚀剂0.5%；

余量为水。

本发明还包括作为液相加重剂和抑制剂的有机盐3%，所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾。

本发明还包括润滑剂1.0%，所述的润滑剂为为蓖麻油硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或大豆油。

本发明中，所述支撑暂堵剂为粒径1250目、325目和100目按1：1：1比例复配而成的石灰石粉。

本发明中，所述的变形粒子为羧甲基淀粉或羟丙基淀粉中的一种或按任意比例的二种。

本发明中，所述的提粘剂为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素中的一种或按任意比例的二种。

本发明中，所述的降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素、低粘羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中一种或按任意配比的两种。

本发明中，所述的碱度控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。

本发明中，所述的防腐剂为甲醛或戊二醛。所述的除氧剂为二乙基羟胺。

本发明中，所述的缓蚀剂为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮、2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮在内的一种或一种以上按任意比例配比。

一种低压力系数气藏储层保护钻井液的制备方法，在常温常压下按照以下步骤进行：

1）在配浆罐内装入上述配比的清水；

2）在清水中加入上述配比的降滤失剂和提粘剂，搅拌混合均匀；

3）再加入上述配比的变形粒子和支撑暂堵剂；

4）根据需要，再加入上述比例的有机盐，搅拌使其充分溶解；

5）再分别加入上述比例一种防腐剂，一种除氧剂和一种缓蚀剂，搅拌使其溶解；

6）用上述配比的碱度控制剂将pH值调至9～10.5；

7）根据需要，加入上述配比的润滑剂。

本实施例中的钻井液，性能稳定，流变性能好。

实施例3

一种低压力系数气藏储层保护钻井液配方，所用原料包括下述质量百分比的物质：

支撑暂堵剂6%；

变形粒子2%；

提粘剂0.2%；

降滤失剂0.8%；

碱度控制剂0.2%；

防腐剂0.07%；

除氧剂0.65%；

缓蚀剂0.3%；

余量为水。

本发明还包括作为液相加重剂和抑制剂的有机盐20%，所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾。

本发明还包括润滑剂1.5%，所述的润滑剂为蓖麻油硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或大豆油。

本发明中，所述支撑暂堵剂为粒径1250目、325目和100目按1：1：1比例复配而成的石灰石粉。

本发明中，所述的变形粒子为羧甲基淀粉或羟丙基淀粉中的一种或按任意比例的二种。

本发明中，所述的提粘剂为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素中的一种或按任意比例的二种。

本发明中，所述的降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素、低粘羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中一种或按任意配比的两种。

本发明中，所述的碱度控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。所述的防腐剂为甲醛或戊二醛。所述的除氧剂为二乙基羟胺

本发明中，所述的缓蚀剂是1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮、2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮在内的一种或一种以上按任意比例配比。

一种低压力系数气藏储层保护钻井液的制备方法，在常温常压下按照以下步骤进行：

1）在配浆罐内装入上述配比的清水；

2）在清水中加入上述配比的降滤失剂和提粘剂，搅拌混合均匀；

3）再加入上述配比的变形粒子和支撑暂堵剂；

4）根据需要，再加入上述比例的有机盐，搅拌使其充分溶解；

5）再分别加入上述比例一种防腐剂，一种除氧剂和一种缓蚀剂，搅拌使其溶解；

6）用上述配比的碱度控制剂将pH值调至9～10.5；

7）根据需要，加入上述配比的润滑剂。

本实施例中的钻井液，性能稳定，液相密度高，且易调节，流变性能好。

实施例4

长庆气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，主要含气层位是上古生代下二叠系下统山西组山1-2段和中统下石河子组盒8段。气田气藏压力在28.4～29.52MPa。砂带高部位压力系数在0.86至0.89之间。砂带东西两侧部位变低，压力系数小于0.86，储层为低压气藏。气藏地温梯度为2.88/100m，气藏为常温气藏。水平井产层裸露面积大，浸泡时间长，钻井（完井）液对产层的伤害严重。

将0.5%低粘聚阴离子纤维素，1%改性淀粉，0.1%黄原胶，0.3%高粘聚阴离子纤维素，5%级配合理的碳酸钙，依次加入清水中，充分搅拌混合，搅拌充分溶解，再依次加入5%暂堵剂，0.05%防腐剂，0.5%除氧剂和0.3%缓蚀剂，最后用氢氧化钠调节pH值至10，搅拌均匀，充分预水化，配制成钻井液。

一、测试性能实验

按照API推荐钻井液测试标准检验，基本性能如表1所示，

表1 一种配比钻井液基本性能

二、按照上述组成配比，根据配制程序在现场配制，在盒8储层进行了现场推广试验，投产产量对比如下表2,3所示，试验井气产量明显高于非试验邻井，尤其试验井苏6试验结果为该区的勘探起了重要作用，受到甲方地质部门的充分肯定；在推广井中统计苏10井区的5口井中3口应用防漏完井液的井也显示出试气产量高于未保护的两口井。因而该体系的气层保护效果是完全可以肯定。

表2  试验井与邻井产量对比表

实施例5

将0.5%低粘聚阴离子纤维素，0.5%改性淀粉，0.3%黄原胶，0.2%高粘聚阴离子纤维素，8%级配合理的碳酸钙，再加入10%的甲酸钠，依次加入清水中，充分搅拌混合，搅拌充分溶解，再加入5%的不同粒径级配的碳酸钙，搅拌，再依次加入0.08%防腐剂，0.8%除氧剂和0.4%缓蚀剂，最后用氢氧化钠调节pH值至10.5，搅拌均匀，充分预水化，配制成钻井液。

一、测试性能实验

按照API推荐钻井液测试标准检验，基本性能如表2所示，

表2 一种配比钻井液基本性能

二、按照上述组成配比，根据上述配制程序在现场配制，进行了25口井的现场试验，其中储气库榆37-2H井施工过程中，完钻井深5044m。其中水平段长达到1819m，该井储层通过该配方的使用，在1819m水平段3个多月的开发过程中，渗漏量得到良好控制：小于0.02m³/m，有效实现了储层保护的目地。其它技术指标：密度1.32 g/cm³，粘度66，API失水2.3ml/30min。此外利用该配方完成的双分支水平井CB12-1井日产气达到190万方，2011年7月份完钻的CB8-3获得240万方/日的无阻流量，再次证明该配方对储层的优良保护功能。此外，本发明钻井液配方现场应用结果表明较传统钻井液配方相比，成本无明显增加，在成本控制方面也起到良好效果。

Claims (10)

1.一种低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于，所用原料包括下述质量百分比的物质：

支撑暂堵剂3～8%；

变形粒子1-3%；

提粘剂0.1～0.3%；

降滤失剂0.5～1.0%；

碱度控制剂0.1～0.3%；

防腐剂0.03～0.1%；

除氧剂0.5～0.8%；

缓蚀剂0.1～0.5%；

余量为水。

2.根据权利要求1所述的低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于：还包括作为液相加重剂和抑制剂的有机盐3～20%，所述的有机盐为甲酸钾、甲酸钠或乙酸钾。

3.根据权利要求1或2所述的低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于：还包括润滑剂1.0～2.0%，所述的润滑剂为蓖麻油硼酸酯或蓖麻油聚氧乙烯醚或大豆油。

4.根据权利要求3所述的低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于：所述支撑暂堵剂为粒径1250目、325目和100目按1：1：1比例复配而成的石灰石粉；所述的变形粒子为羧甲基淀粉或羟丙基淀粉中的一种或按任意比例的二种。

5.根据权利要求4所述的低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于：所述的提粘剂为黄原胶或高粘聚阴离子纤维素中的一种或按任意比例的二种。

6.根据权利要求5所述的低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于：所述的降滤失剂为低粘聚阴离子纤维素、低粘羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中一种或按任意配比的两种。

7.根据权利要求6所述的低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于：所述的碱度控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或强氧化钙；所述的防腐剂为甲醛或戊二醛。

8.根据权利要求7所述的低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于：所述的除氧剂为二乙基羟胺。

9.根据权利要求8所述的低压力系数气藏储层保护钻井液配方，其特征在于：所述的缓蚀剂是1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮、2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮在内的一种或一种以上按任意比例配比。

10.一种低压力系数气藏储层保护钻井液的制备方法，其特征在于，在常温常压下按照以下步骤进行：

1）在配浆罐内装入上述配比的清水；

2）在清水中加入上述配比的降滤失剂和提粘剂，搅拌混合均匀；

3）再加入上述配比的变形粒子和支撑暂堵剂；

4）根据需要，再加入上述比例的有机盐，搅拌使其充分溶解；

5）再分别加入上述比例一种防腐剂，一种除氧剂和一种缓蚀剂，搅拌使其溶解；

6）用上述配比的碱度控制剂将pH值调至9～10.5；

7）根据需要，加入上述配比的润滑剂。