CN103834369A - 一种自解堵碳酸盐岩储层钻开液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自解堵碳酸盐岩储层钻开液。其包括下述质量份的组分：水100份，复合型自解堵暂堵剂5～16份，降滤失剂2～6份，增粘剂0.1～0.8份，pH调节剂0.1～0.5份，防水锁剂0.1～0.5份，氯化钾0～7份，和加重剂0～230份；所述加重剂的添加量不为零。本发明自解堵碳酸盐岩储层钻开液的流变性合理，可满足直井、定向井及水平井打开储层的流变性要求，且具有良好的滤失造壁性。本发明自解堵碳酸盐岩储层钻开液的抗酸性气体H2S和CO2污染能力强。本发明自解堵碳酸盐岩储层钻开液的储层保护性能优良，碳酸盐岩岩心渗透率恢复值＞87%；与地层流体配伍性好；且不需要使用破胶液，可通过酸洗和投产直接解堵。

Description

一种自解堵碳酸盐岩储层钻开液
技术领域
本发明涉及一种钻开液，具体涉及一种自解堵碳酸盐岩储层钻开液。
背景技术
碳酸盐岩是极为重要的油气储集层，据统计，世界碳酸盐岩储层的油气产量约占油气总产量的60%。该类储层岩性主要是灰岩和白云岩，储集物性好，在中东、北美、西伯利亚地区，以及我国塔里木盆地、四川盆地及华北平原等都有极其丰富的碳酸盐岩油气藏，对石油工业具有重大价值。碳酸盐岩储层钻进面临的关键技术问题包括：①碳酸盐岩储层非均质性强，储层孔洞、裂缝发育，且裂缝开度具有不确定性，存在严重的漏失问题。②由于裂缝发育，碳酸盐岩储层极易受到外来流体及固相损害，包括侵入地层的钻井液滤液与地层水不配伍，钻井液滤液与地层矿物发生物理化学作用产生沉淀造成储层渗透率降低，滤液pH值过高或过低、钻井液中的固相颗粒侵入地层引起的储层损害，以及微裂缝存在的水锁作用引起的油气渗流阻力等，都会导致产能下降。③地层中酸性气体硫化氢和二氧化碳含量高，硫化氢的存在不仅存在安全隐患，且对钻井液性能有负面影响，同时加剧钻具腐蚀。④地层强度低，且普遍含有盐膏或泥岩夹层，存在井壁坍塌及起下钻阻卡问题。因此，碳酸盐岩储层开发过程中，要求打开储层的钻井液通过封堵裂缝以及在井壁形成致密泥饼阻缓滤液侵入地层，同时具有良好的防水锁作用，与地层流体配伍性好，能有效保护储层；受酸性气体污染后性能稳定；钻遇盐膏层、泥岩或泥灰岩夹层时可维持井壁稳定等；具有良好的随钻堵漏能力，可封堵不同开度的裂缝。现有的打开碳酸盐岩储层的钻井液，在裂缝性碳酸盐岩储层损害机理认识以及储层保护对策方面有待进行针对性地改进，认识并加强钻井液自解堵作用可有效避免储层损害，提高产能，并简化作业程序。此外，储层钻开液抗酸性气体污染及大开度裂缝性储层防漏堵漏能力也需加强。
发明内容
本发明的目的是提供一种自解堵碳酸盐岩储层钻开液，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
本发明所提供的一种自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其包括下述质量份的组分：
水100份，复合型自解堵暂堵剂5～16份，降滤失剂2～6份，
增粘剂0.1～0.8份，pH调节剂0.1～0.5份，防水锁剂0.1～0.5份，
氯化钾0～7份，和加重剂0～230份；
所述氯化钾和加重剂的添加量均不为零。
上述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，所述复合型自解堵暂堵剂为酸溶性暂堵剂和油溶性暂堵剂的混合物；所述复合型自解堵暂堵剂在钻进过程中可在储层表面形成暂堵带，可防止滤液侵入，有效保护储层，完井后可通过酸洗和投产直接解堵，不需再使用破胶液，简化了作业程序，降低成本。
上述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，所述酸溶性暂堵剂可为粒径为400目～1200目的碳酸钙，用浓度为15wt%以上的盐酸溶液浸泡所述酸溶性暂堵剂2小时，其酸溶率≥90%；
所述油溶性暂堵剂选自油溶性沥青暂堵剂和油溶性树脂暂堵剂中的至少一种，用原油或柴油浸泡所述油溶性暂堵剂2小时，其油溶率≥50%，如购自河南辉县恒生助剂有限公司的油溶性树脂暂堵剂HS-140或购自潍坊北川天然沥青科技有限公司的油溶性沥青暂堵剂BC-6。
上述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，所述降滤失剂可选自阳离子淀粉、羧甲基淀粉、低粘聚阴离子纤维素和低粘羧甲基纤维素中的至少一种；
所述阳离子淀粉可为阳离子淀粉FLOCAT，购自中海油田服务股份有限公司。
上述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，所述增粘剂可选自高粘聚阴离子纤维素、高粘羧甲基纤维素和黄原胶中的至少一种；
所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种；
所述防水锁剂可选自十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；
所述加重剂可为甲酸钠、甲酸钾、粒径为400目～1200目的碳酸钙和氯化钠中的至少一种
上述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，所述钻开液由下述质量份的组分组成：
水100份，复合型自解堵暂堵剂5～16份，降滤失剂2～6份，
增粘剂0.1～0.8份，pH调节剂0.1～0.5份，防水锁剂0.1～0.5份，
氯化钾0～7份，加重剂0～230份，润滑剂0～3份，
碱式碳酸锌0～1份，抑制剂0～1.3份，和可解堵广谱型堵漏剂0～17份；
所述润滑剂、所述碱式碳酸锌、所述抑制剂和所述可解堵广谱型堵漏剂的添加量不同时为零；
所述润滑剂可为润滑剂SD-505，购自东营石大创新科技有限公司。
具体地，所述钻开液由下述质量份的组分组成：
水100份，复合型自解堵暂堵剂5～16份，降滤失剂2～6份，
增粘剂0.1～0.8份，pH调节剂0.1～0.5份，防水锁剂0.1～0.5份，
氯化钾0～7份，加重剂0～230份，和润滑剂0～3份，但所述加重剂和所述润滑剂的添加量均不为零；或者，
水100份，复合型自解堵暂堵剂5～16份，降滤失剂2～6份，
增粘剂0.1～0.8份，pH调节剂0.1～0.5份，防水锁剂0.1～0.5份，
氯化钾0～7份，加重剂0～230份，和可解堵广谱型堵漏剂0～17份，但所述加重剂和所述可解堵广谱型堵漏剂的添加量均不为零。
更具体地，所述钻开液由下述质量份的组分组成：
水100份，复合型自解堵暂堵剂9份，降滤失剂4.3份，
增粘剂0.35份，pH调节剂0.4份，防水锁剂0.1份，
氯化钾0.3份，加重剂25份；
水100份，复合型自解堵暂堵剂14份，降滤失剂4.1份，
增粘剂0.35份，pH调节剂0.4份，防水锁剂0.1份，
氯化钾0.3份，加重剂24份，和润滑剂1份；或者，
水100份，复合型自解堵暂堵剂9份，降滤失剂4.3份，
增粘剂0.35份，pH调节剂0.4份，防水锁剂0.1份，
氯化钾0.3份，加重剂25份，和可解堵广谱型堵漏剂13份。
上述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，所述润滑剂可选自多元醇、植物油和烷烃与表面活性剂的混合物中的至少一种；
所述抑制剂为聚胺，或聚胺与包被剂的混合物。
上述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，所述包被剂可选自聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钾中的至少一种；
所述聚胺与所述包被剂的混合物中，所述聚胺与所述包被剂的质量比可为0.1～1：0.05～0.3。
上述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，所述可解堵广谱型堵漏剂可选自随钻堵漏剂SZDL、酸溶性纤维、云母片、果壳和碳酸钙中至少2种；
所述酸溶性纤维可为酸溶性纤维XHD或酸溶性纤维DL-93，所述酸溶性纤维XHD购自广汉欣欣实业有限公司，所述酸溶性纤维DL-93购自德州大陆架石油工程技术有限公司。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明自解堵碳酸盐岩储层钻开液的流变性合理，可满足直井、定向井及水平井打开储层的流变性要求，且具有良好的滤失造壁性。
2、本发明自解堵碳酸盐岩储层钻开液的抗酸性气体H2S和CO2污染能力强。
3、本发明自解堵碳酸盐岩储层钻开液的储层保护性能优良，碳酸盐岩岩心渗透率恢复值＞87%；与地层流体配伍性好；且不需要使用破胶液，可通过酸洗和投产直接解堵。
4、本发明自解堵碳酸盐岩储层钻开液具有优良的随钻防漏堵漏能力，可封堵5mm以内的裂缝。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明下述实施例中的阳离子淀粉FLOCAT、低粘聚阴离子纤维素PAC-LV和高粘聚阴离子纤维素PAC-HV均购自中海油田服务股份有限公司。
羧甲基淀粉CMS和低粘羧甲基纤维素CMC-LV均购自任丘燕兴化工有限公司。
油溶性树脂暂堵剂HS-140购自河南辉县恒生助剂有限公司。
油溶性沥青暂堵剂BC-6购自潍坊北川天然沥青科技有限公司。
烷基酚聚氧乙烯醚OP-10购自天津博迪化工股份有限公司。
润滑剂SD-505购自东营石大创新科技有限公司。
酸溶性纤维XHD购自广汉欣欣实业有限公司。
酸溶性纤维DL-93购自德州大陆架石油工程技术有限公司。
果壳购自石家庄中石恒达矿产品有限公司。
实施例1、自解堵碳酸盐岩储层钻开液
本实施例自解堵碳酸盐岩储层钻开液的组成如下（均为质量份）：
水100份，阳离子淀粉FLOCAT4份，低粘聚阴离子纤维素PAC-LV0.3份，高粘聚阴离子纤维素PAC-HV0.35份，氯化钾0.3份，氢氧化钠0.2份，碳酸钠0.2份，复合型自解堵暂堵剂9份，十六烷基三甲基氯化铵0.1份，甲酸钠25份。
本实施例中所用的复合型自解堵暂堵剂为油溶性树脂暂堵剂HS-140和碳酸钙的混合物，质量比为1：3，其中碳酸钙分3种粒径，分别为600目、800目和1000目。
本实施例的钻开液密度为1.15g/cm3。
实施例2、自解堵碳酸盐岩储层钻开液
本实施例自解堵碳酸盐岩储层钻开液的组成如下（均为质量份）：
水100份，羧甲基淀粉CMS3.5份，低粘羧甲基纤维素CMC-LV0.6份，黄原胶0.35份，氯化钾0.3份，氢氧化钠0.2份，碳酸钠0.2份，自解堵暂堵剂14份，烷基酚聚氧乙烯醚OP-100.1份，润滑剂SD-5051份，600目碳酸钙加重剂24份。
本实施例中所用的自解堵暂堵剂为油溶性沥青暂堵剂BC-6与碳酸钙的混合物，质量比为1：4，其中碳酸钙分2种粒径，分别为800目和1000目。
本实施例的钻井液密度为1.20g/cm3。
下面对实施例1和实施例2制备的自解堵碳酸盐岩储层钻开液的效果进行测试。
1、流变性、滤失性能测试
将实施例1和实施例2制备的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，装入老化罐中在120℃下滚动16h，冷却至常温后测试其流变参数和API滤失量。
表1储层钻开液的流变性、滤失性测试结果
Figure BDA0000469019860000051
由表1可知，本发明的钻井液粘度、切力适中，动塑比维持在0.37～0.56之间，可满足碳酸盐岩储层直井、定向井及水平井钻进对钻井液携岩性能要求。在不含粘土固相的情况下，钻井液API滤失量≤5.0mL，泥饼质量好，可有效阻缓钻井液滤液侵入地层。
2、抗H2S和CO2污染能力
向实施例1和实施例2制备的自解堵碳酸盐岩储层钻开液中，分别加入质量百分比为2%和4%的H2S或CO2饱和溶液，测试本发明的钻井液受酸性气体污染后流变性的变化情况。
表2储层钻开液受H2S和CO2污染后的流变性测试结果
Figure BDA0000469019860000052
由表2可知，本发明的钻井液受H2S和CO2污染后，钻井液仍保持适中的粘度和动切力，动塑比保持在0.37～0.57，流变性合理，表明其抗酸性气体污染能力强。
3、储层保护性能测试
采用国外某油田碳酸盐岩储层岩心，包括石灰岩储层岩心和白云岩储层岩心，其中石灰岩岩心矿物组成为（质量）：石灰石为85%，白云石为7%，硬石膏为4%，其他矿物为4%；白云岩岩心矿物组成为：白云石为92%，硬石膏为5%，其他矿物为3%。岩心根据中华人民共和国石油天然气行业标准SY-T/6540-2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》，通过动态污染实验测试了实施例1和实施例2制备的自解堵碳酸盐岩储层钻开液对碳酸盐岩地层污染损害程度。
表3储层钻开液动态污染损害测试结果
Figure BDA0000469019860000061
由表3可知，针对碳酸盐岩储层，本发明的钻井液的渗透率恢复值＞87%，经施工现场使用的胶凝酸液（盐酸含量30～45%）酸洗后，渗透率恢复值明显增加，甚至超出了实验设备的渗透率测试量程，表明本发明的钻井液具有优良的自解堵能力，现场使用过程中可通过酸洗直接解堵，不需要破胶液等其他处理措施，简化了作业程序，降低了成本。
实施例3、自解堵碳酸盐岩储层钻开液
本实施例自解堵碳酸盐岩储层钻开液的组成如下（均为质量份）：
实施例1制备的自解堵碳酸盐岩储层钻开液（其中水为100份），酸溶性纤维XHD3.5份，酸溶性纤维DL-932份，云母片（粒径1～3mm）1.5份，果壳（粒径2mm）2份，超细碳酸钙（200～400目）4份。
实施例3制备的自解堵碳酸盐岩储层钻开液的用途是钻开大开度裂缝储层或已发生裂缝性漏失时，提高钻井液随钻防漏堵漏能力。
下面对实施例3制备的自解堵碳酸盐岩储层钻开液的效果进行测试。
采用钻井液堵漏实验仪，分别评价实施例3制备的储层钻开液对1mm、2mm、3mm、4mm和5mm裂缝模块的封堵效果。
实验方法如下：在常温下，将钻开液置于实验仪的高压釜中，首先在常压下稳定3min，记录通过模拟裂缝模块的漏失量；将实验压力分别增至0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa和5.5MPa，并在各压力点稳定3min，记录各压力点的累计漏失量，用来评价钻开液在不同压力下对不同裂缝的封堵效果，如表4所示。
表4储层钻开液堵漏性能测试结果
Figure BDA0000469019860000071
表4实验结果表明，实施例3制备的储层钻开液对5mm以内的裂缝具有优良的封堵效果。

Claims (9)

1.一种自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其包括下述质量份的组分： 
水100份，复合型自解堵暂堵剂5～16份，降滤失剂2～6份， 
增粘剂0.1～0.8份，pH调节剂0.1～0.5份，防水锁剂0.1～0.5份， 
氯化钾0～7份，和加重剂0～230份； 
所述加重剂的添加量不为零。 
2.根据权利要求1所述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其特征在于：所述复合型自解堵暂堵剂为酸溶性暂堵剂和油溶性暂堵剂的混合物。 
3.根据权利要求2所述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其特征在于：所述酸溶性暂堵剂为粒径为400目～1200目的碳酸钙； 
所述油溶性暂堵剂选自油溶性沥青暂堵剂和油溶性树脂暂堵剂中的至少一种。 
4.根据权利要求1-3中任一项所述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其特征在于：所述降滤失剂选自阳离子淀粉、羧甲基淀粉、低粘聚阴离子纤维素和低粘羧甲基纤维素中的至少一种。 
5.根据权利要求1-4中任一项所述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其特征在于：所述增粘剂选自高粘聚阴离子纤维素、高粘羧甲基纤维素和黄原胶中的至少一种； 
所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种； 
所述防水锁剂选自十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种； 
所述加重剂为甲酸钠、甲酸钾、粒径为400目～1200目的碳酸钙和氯化钠中的至少一种。 
6.根据权利要求1-5中任一项所述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其特征在于：所述钻开液由下述质量份的组分组成： 
水100份，复合型自解堵暂堵剂5～16份，降滤失剂2～6份， 
增粘剂0.1～0.8份，pH调节剂0.1～0.5份，防水锁剂0.1～0.5份， 
氯化钾0～7份，加重剂0～230份，润滑剂0～3份， 
碱式碳酸锌0～1份，抑制剂0～1.3份，和可解堵广谱型堵漏剂0～17份； 
所述润滑剂、所述碱式碳酸锌、所述抑制剂和所述可解堵广谱型堵漏剂的添加量不同时为零。 
7.根据权利要求6所述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其特征在于：所述润滑剂选自多元醇、植物油和烷烃与表面活性剂的混合物中的至少一种； 
所述抑制剂为聚胺，或聚胺与包被剂的混合物。 
8.根据权利要求7所述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其特征在于：所述包被剂选自聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钾中的至少一种； 
所述聚胺与所述包被剂的混合物种，所述聚胺与所述包被剂的质量比为0.1～1：0.05～0.3。 
9.根据权利要求6-8种任一项所述的自解堵碳酸盐岩储层钻开液，其特征在于：所述可解堵广谱型堵漏剂选自随钻堵漏剂SZDL、酸溶性纤维、云母片、果壳和碳酸钙中至少2种。 
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