CN103351856B - 解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液及其制备方法，洗井液包括：表面活性剂重量比0.05-0.1%，有机溶剂氯仿重量比8-10%，甲酸钾重量比5.0-6.0%，双氧水重量比0.6-0.8%，氢氟酸重量比0.5%-0.8%，余量是水。本发明能够使低渗砂岩气藏由强亲水变为弱亲水，消除储层毛管力，溶解进入部分固相，拆散堵塞，提高气驱水效率，降低固相伤害，从而岩心渗透率恢复率得到明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种洗井液，尤其涉及一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液及其制备方法，可适用于长庆上古低渗砂岩储层。
背景技术
长庆上古低渗透气藏普遍具有泥质胶结物含量高、含水饱和度高、毛细管压力高、水敏性强以及孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质严重等特点，该类储层在初始含水饱和度低于束缚水饱和度时有过剩的毛细管压力存在,在外来流体进入时,很容易发生毛细管自吸现象,致使侵入储层的外来流体返排困难,甚至不能返排,形成严重水锁伤害，水锁伤害越大，渗透率越小，束缚水饱和度越高，低渗透气藏一旦发生水锁，渗透率损害率可以达到70%以上，气井产量会降至原来的1/3以下。
目前所使用评价方法评价现用钻井液体系对鄂尔多斯盆地上古低渗气层岩芯的伤害率为10-20%，被人们认为轻度伤害，实际上是未计入水锁伤害，如加入水锁伤害，其实际伤害率达55-98%，如苏里格盒8储层水锁伤害率为55-93.6%，长北山2储层水锁伤害率为70.14-96.24%，均属于严重伤害。
现有技术中，如中国发明专利申请号“200910083861.X”公开了一种泡沫洗井液及其制备方法，公开日为2009年09月30日，泡沫洗井液各组份重量比为：氯化十六~十八烷基三甲基铵：3.5~6%；硫醇聚氧乙烯醚SSA-80：18~30%；聚氧乙烯(10)辛基苯酚醚：8~12%；氯化钾：1~2%；氟碳表面活性剂FC-3B：0.05~0.1%；维生素A：0.5~1%；氟碳表面活性剂FN-3：0.05~0.1%；其余为水。泡沫洗井液能够有效地控制洗井作业中液体的滤失，降低洗井液对地层的伤害，主要解决低压和严重漏失井的“清水倒灌”等问题，但此洗井液并不适用于长庆上古低渗砂岩储层，原因如下：泡沫洗井液体系无法解决长庆上古低渗砂岩储层钻井液的伤害；无法克服滤液中固相颗粒堵塞储层的伤害；无法降低大分子聚合物进入储层引起的伤害；无法防止水敏引起的伤害。
钻井液对低渗砂岩气藏的伤害主要来自钻井液滤液，同时也有少量的固相微粒进入形成堵塞，一般伤害较浅。而滤液进入储层随时间的增长及液柱压力的增大（如为防塌加重）以及储层本身的强毛管力作用，其浸入深度也不断增加，因而其产生的伤害特别严重且难于克服。滤液产生的伤害主要为水锁，同时也有水敏膨胀及高分子聚合物的在孔隙内壁的吸附滞留作用。如果能将钻井液伤害真正降到轻度伤害，那么气产量会得到进一步提高，从而为长庆油田早日实现油气当量5000万吨提供技术支撑。因此，研究一套能降低钻井液伤害的洗井液体系，十分必要，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中针对低渗砂岩储层以及现有的洗井液存在的上述问题，提供一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液及其制备方法，本发明能够使低渗砂岩气藏由强亲水变为弱亲水，消除储层毛管力，溶解进入部分固相，拆散堵塞，提高气驱水效率，降低固相伤害，从而岩心渗透率恢复率得到明显提高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液，其特征在于，由如下组份及其含量构成：表面活性剂重量比0.05-0.1%，氯仿重量比8-10%，甲酸钾重量比5.0-6.0%，双氧水重量比0.5-0.8%，氢氟酸重量比0.5%-0.8%，余量是水。
所述的表面活性剂为氟烷基季胺盐。
所述氟烷基季胺盐具体可以为全氟辛基磺酰基季胺碘化物或全氟辛基磺酰基季胺氯化物。
一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液的制备方法，其特征在于：按配比将有机溶剂氯仿、表面活性剂、甲酸钾、双氧水和氢氟酸，常温常压下按顺序直接加入水中，充分搅拌1—3个小时后完全溶解而制成的混合液，溶解过程中不会发生化学反应。
采用本发明的优点在于：
一、改变储层表面性质：加入的氟烷基季胺盐表面活性剂做为解水锁剂，使储层低渗砂岩气藏由强亲水变为弱亲水或微亲油，消除储层毛管力，提高气驱水效率，使储层残水饱和度接近原始含水饱和度，最大程度地克服水锁伤害。
二、抑制水敏作用：加入筛选的有机或无机粘土防膨剂甲酸钾，抑制储层粘土的膨胀与分散，消除由此产生的伤害，同时也有利于克服水锁（防止孔径缩小）。
三、氧化作用：加入的双氧水具有强氧化性，能够降解高分子聚合物，消除其吸附滞留堵塞伤害。
四、酸溶作用：据进入储层的固相种类或储层所含酸溶物种类，选相应的氢氟酸适量加入洗井液，使洗井液体系能溶解进入部分固相或部分储层孔道内壁，拆散堵塞，使其易于排出，消除固相伤害。
五、本发明中，所述的表面活性剂为氟烷基季铵盐，具体可以为全氟辛基磺酰基季胺碘化物或全氟辛基磺酰基季胺氯化物，具有的优点为：1、在极低应用浓度下便能显著降低水溶液的表面张力，该表面活性剂在50~100ppm时便可将水溶液表面张力降到18~20mN/m。2、高的热力学和化学稳定性，可用于高温、强酸、强碱、强氧化介质等体系。3、极好的相容性，可广泛用于各种pH值范围，并能与体系中其他组份很好地相容。
六、本发明可应用于长庆上古低渗砂岩，使低渗砂岩气藏由强亲水变为弱亲水，消除储层毛管力，溶解进入部分固相，拆散堵塞，提高气驱水效率，降低固相伤害，从而岩心渗透率恢复率得到明显提高，该洗井液体系配方、配浆工艺简便易行。
综上所述，本发明具有解水锁效果好的优点，能降低钻井液伤害，提高伤害后气体渗透率恢复值的洗井液。
具体实施方式
实施例1
由以下组分配制解除长庆上古低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液，按照重量百分比用表面活性剂重量比0.05-0.1%，做为有机溶剂的氯仿重量比8-10%，甲酸钾重量比5.0-6.0%，双氧水重量比0.5-0.8%，氢氟酸重量比0.5%-0.8%，余量是水，混合制成解除长庆上古低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液。
一、实施例1提高伤害后气体渗透率恢复值的洗井液实验评价
依据中华人民共和国天然气行业标准《SY/T6540-2002 钻井液完井液损害油层室内评价方法》，开展了实施例1的室内新配DIF泥浆对岩芯的伤害评价实验，然后使用洗井液冲洗伤害后的岩芯，岩芯伤害及冲洗参数见表1、结果见表2。
表1伤害及冲洗试验条件参数
表2 试验结果汇总
备注：DIF钻井液配方：2.5%ASR-1+5%ASP-1250+0.35%XCD+0.3%MgO+200ppmG323-SJJ+1.5%G303-WYR。
在模拟储层在钻进期间的井下条件下，室内新配泥浆对岩芯造成的伤害程度和用洗井液进行冲洗的处理效果。按试验程序完成2块岩芯的泥浆伤害，按设计条件测出伤害后的气体渗透率并计算恢复率分别为90.91%、71.15%，属轻度伤害，然后使用洗井液按设计条件冲洗岩芯，冲洗后岩芯恢复率分别达到了166.67%、132.14%，表明用洗井液处理不仅克服了全部的伤害，而且将原岩芯抽空饱和时的水锁伤害也克服了一部分，显示出异常好的处理效果。
二、实施例1提高伤害后气体渗透率恢复值的洗井液的基本性能
表3 钻井液性能参数
| 项目 | 性能指标 |
| 密度(g/cm3) | 1.00-1.03 |
| 表面张力（mN／m） | 18-20 |
| 接触角 | 800-1000 |
| pH值 | 2.0-5.0 |
1．该洗井液体系能有效提高钻井液伤害岩心后的渗透率恢复率，为验证钻井液对储层的伤害程度，取现场钻井液样品，进行了3块岩心的伤害评价实验，伤害条件是：在模拟井底温度91℃和内压19.0MPa，围压22.0MPa条件下动态伤害6小时，然后改静态伤害18个小时。现场钻井液伤害完后用冲洗液冲洗岩心6个小时，冲洗内压14.0MPa，围压17.0MPa，实验结果见表4。
表4 洗井液对伤害岩心渗透率恢复率实验
从表4可以看出，现场取DIF和室配DIF对岩芯的伤害区别大，现场取DIF伤害达到严重的伤害程度，而室配DIF在伤害压差下，伤害率仍没超过30%，属于轻度伤害。被钻井液伤害后的岩芯经过洗井液冲洗后，其渗透率恢复率均有明显提高，而洗井液冲洗室配DIF伤害的岩芯，可将其伤害完全克服，并还有所改善。
2.该洗井液体系的配方精简，低成本趋势明显，现场配制、维护工艺简便，可操作性强，为下步长庆上古低渗砂岩储层保护做好技术储备。
实施例2
由以下组分配制解除长庆上古低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液，按照重量百分比用清水重量比85.6％，表面活性剂重量比0.1%，做为有机溶剂的氯仿重量比8%，甲酸钾重量比5.0%，双氧水重量比0.7%，氢氟酸重量比0.6%，混合制成解除长庆上古低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液。
实施例3
由以下组分配制解除长庆上古低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液，按照重量百分比用清水重量比82.6％，表面活性剂重量比0.1%，做为有机溶剂的氯仿重量比10%，甲酸钾重量比6.0%，双氧水重量比0.8%，氢氟酸重量比0.5%，混合制成解除长庆上古低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液。
在实施例2，3的应用中，该洗井液体系同样表现出提高渗透率恢复率明显，克服水锁效应良好，配方、配浆工艺简便易行等特点。
实施例4
一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液，由如下组份及其含量构成：表面活性剂重量比0.05%，做为有机溶剂的氯仿重量比9%，甲酸钾重量比5.5%，双氧水重量比0.6%，氢氟酸重量比0.8%，余量是水。
本发明中，所述的表面活性剂为氟烷基季铵盐，具体可以为全氟辛基磺酰基季胺碘化物或全氟辛基磺酰基季胺氯化物。
一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液的制备方法，包括：按配比将有机溶剂氯仿、表面活性剂、甲酸钾、双氧水和氢氟酸，常温常压下按顺序直接加入水中，充分搅拌1—3个小时后完全溶解而制成的混合液，溶解过程中不会发生化学反应。
实施例5
该洗井液能有效提高伤害后气体渗透率恢复值，用现场钻井液评价CB-A01井的6#、4#和10#三块岩心，以及室内配置钻井液评价Y26-11井2-80/86-2一块岩心，渗透率恢复率值分别是25.74%、37.08%、19.66%、71.15%，伤害率分别是74.26%、62.92%、80.34%和28.85%。前三块岩心的平均伤害率为72.51%，属于严重伤害程度范围，最后一块经室内配置的钻井液在伤害压差下，伤害率仍没超过30%，属于轻度伤害范围，被钻井液伤害后的岩芯经过洗井液清洗后，其渗透率恢复率均有明显提高，冲洗后的岩心渗透率恢复率提高到了58.00%、65.35%、34.31%和132.14%，平均渗透率恢复率提高幅度达到70%以上，而洗井液冲洗室配DIF伤害的岩芯，不仅克服了全部的伤害，而且将原岩芯抽空饱和时的水锁伤害也克服了一部分，显示出异常好的处理效果。把伤害后的岩心从岩心夹持器取出后，发现经过洗井液冲洗岩心后，岩心伤害端面基本没有泥饼，但可以看出存在过泥饼的痕迹。说明两种冲洗液均能有效地去除泥饼。
Claims (3)
1.一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液，其特征在于，由如下组份及其含量构成：表面活性剂重量比0.05-0.1%，氯仿重量比8-10%，甲酸钾重量比5.0-6.0%，双氧水重量比0.6-0.8%，氢氟酸重量比0.5%-0.8%，余量是水；所述的表面活性剂为氟烷基季铵盐。
2.根据权利要求1所述的解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液，其特征在于：所述的氟烷基季铵盐为全氟辛基磺酰基季铵碘化物或全氟辛基磺酰基季铵氯化物。
3.根据权利要求1所述的一种解除低渗砂岩气层钻井液伤害的洗井液的制备方法，其特征在于：按配比将氯仿、表面活性剂、甲酸钾、双氧水和氢氟酸，常温常压下按顺序直接加入水中，充分搅拌1—3个小时后完全溶解制得。
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