CN104004505B - 一种无固相有机清洁盐水完井液 - Google Patents

一种无固相有机清洁盐水完井液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无固相有机清洁盐水完井液，各组分按重量百分比如下：有机抑制剂6%～20%、封堵剂0.05%～0.2%、碱度控制剂0.2%～0.3%、杀菌剂0.05%～0.1%、除氧剂0.3%～0.4%、缓蚀剂0.2%～0.3%、余量为清水。在上述完井液各组分的基础上，还可根据钻井施工需要添加重量百分比为0.1%～2.0%的降滤失剂和重量百分比为0.1%～2.0%的润滑剂。本发明设计的完井液不含有固相处理剂，可有效降低油气井完井作业期间由粘土矿物引起的油气储层损害，并且抑菌及防腐蚀性能优良，各组分极易生物降解，有助于恢复储层的渗透率，大幅提高单井产量。

Description

一种无固相有机清洁盐水完井液
技术领域
本发明属于油气田化学技术领域，涉及一种油气田完井作业过程使用的完井液，特别涉及一种在气井完钻后及投产前用于泥饼清除和井筒清洗的无固相有机清洁盐水完井液。
背景技术
油气井的完井工作是指从钻开生产层开始到交付生产为止所进行的各种作业。在完井作业中用到的完井液是从钻开油层到采油及各种增产措施过程中的作业环节，所使用的与生产层相接触的各种工作液体系的统称。为满足井下各种作业的需要和保证作业的安全，完井液应具有控制地层压力、减少对生产层的损害、保持井眼和套管的稳定、携带悬浮固相颗粒、减缓对套管和井下工具的腐蚀、与储层相容等功能和作用。
随着天然气勘探开发的不断发展及对储层保护的日益重视，特殊功能型的油气井完井液的应用日趋广泛。特别对于投资大、风险高的超深井及长水平段水平井的钻探，更是对油气井完井液提出了更高的要求。总体而言，完井作业中用到的完井液要以对储层的损害最小，并获得最大的油气产量。目前国内所用的水平段完井液对储层的伤害普遍较高，主要原因是目前所运用完井液中有机物、无机物和固相物的含量高，会直接侵入到储层中，对完井之后的油气产量产生直接影响，造成储层的渗透率下降，对储层的这种伤害是往往难以恢复。
在钻进过程中惰性加重颗粒的加入导致完井液固相含量大幅度提高，削弱了各种处理剂在完井液体系中的效用，并增加了对完井液体系性能调控的难度。同时完井液中的无机盐、加重颗粒会随滤液深入地层对储层产生伤害并且对钻具产生严重的腐蚀。经过研究发现，造成储层的主要伤害因素是固相和液相的侵入造成的水锁、水敏、固相堵塞，目前大多数完井液产品对储层的伤害都能达到中度伤害或者更大。为尽量降低水敏性矿物对储层的不利影响，必须在钻进过程中选择低伤害的完井液产品，以降低由于油气层钻进和完井过程中完井液对储层的伤害。为更好地解决油气田在完井过程中工作液对储层的伤害问题，要结合储层伤害机理，针对不同区域储层得特点，对液相本身侵入储层和完井液中的固相颗粒进入储层孔道后对储层的堵塞进行分析，尽量降低储层的伤害程度。因此，需要研发一种高效无固相清洁有机环保型完井液以有效地降低上述储层伤害问题，为大幅提高投产后的日均油气产量提出条件。
发明内容
本发明针对现有完井液对油气储层的损害程度较大，并在完井作业中粘土矿物、加重材料等物质的加入引起完井液性能降低的技术缺陷，本发明提供了一种无固相有机清洁盐水完井液，以达到提升现有完井液的性能，更好的保护油气储层，提高单井产能的目的。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种无固相有机清洁盐水完井液，各组分按重量百分比如下：有机抑制剂6%～20%、封堵剂0.05%～0.2%、碱度控制剂0.2%～0.3%、杀菌剂 0.05%～0.1%、除氧剂0.3%～0.4%、缓蚀剂0.2%～0.3%、余量为清水。
上述的无固相有机清洁盐水完井液，其组分还包括降滤失剂，降滤失剂在完井液中的重量百分比为0.1%～2.0%。
上述的无固相有机清洁盐水完井液，其组分还包括润滑剂，润滑剂在完井液中的重量百分比为0.1%～2.0%，所述润滑剂为聚氧乙烯蓖麻油或脂肪酸甘油酯。
所述有机抑制剂是甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯中的任一种。
所述封堵剂聚阴离子纤维素、羟乙基纤维素中的任一种。
所述碱度控制剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。
所述杀菌剂为戊二醛。
所述除氧剂为二乙基羟胺。
所述缓释剂为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-氨基咪唑啉酮中的任一种。
所述降滤失剂为羟丙基淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素中的任一种。
本发明的有益效果是：
1、本发明中，由于不使用膨润土作为处理剂，极大地降低了气层完井液中低固相含量尤其是粘土矿物水化分散后形成的亚微米微粒的含量，从而降低了因固相微粒堵塞孔道对储层造成的伤害，有利于对储层的保护。
2、本发明中所使用的有机清洁盐水完井液循环压降小、腐蚀性小、极易生物降解、对环境污染小，完钻后通过对井筒的清洗，清除泥饼，不但有利于保证油管顺利坐封，减小对套管和油管的腐蚀，而且有利于提高完井时对泥浆的顶替效率，有助于恢复储层的渗透率，大幅提高单井产量。
3、本发明提供的有机清洁盐水完井液具有优异的抑制性，对于井壁地层中的粘土性矿物有良好的稳定功能，在完井、洗井及后期采气过程中能够有效的保证井下稳定，为后期安全开展完井作业提供良好的作业环境。
4、本发明中，优选出高粘性的封堵剂聚阴离子纤维素或羟乙基纤维素，其具有良好的生物降解能力，在完井气举过程中能够实现自我清除，从而实现储层保护的目的。
5、本发明中，优选出的降滤失剂羟丙基淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素，能够将气层完井液滤矢量（API）失水降低到4.0ml/30min以下，进而有效降低了滤液浸入储层造成的水锁和水敏伤害。
6、本发明中，杀菌剂戊二醛生物毒性低，对于完井投产后在油管和技术套管中留存下的生物盐水有着良好的抑菌除菌效果。
7、本发明中加入了除氧剂和缓蚀剂，除氧剂与缓蚀剂的复配，可进一步降低完井液中的氧含量并在钻具上形成一层保护膜，因而为钻具，尤其是完井后生产管串及工具在投产后的腐蚀防护提供了双保险。
8、本发明所述的无固相有机清洁盐水完井液中可根据实际需要加入润滑剂，所述润滑剂为聚氧乙烯蓖麻油或脂肪酸甘油酯，其中聚氧乙烯蓖麻油除了能够提高钻井液的润滑性能，有效降低扭矩和摩阻高的优点外，还具有无荧光、无毒及可生物降解的优点。
以下将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。
具体实施方式
本发明针对目前大多数完井液产品对储层伤害程度大的缺陷，设计了一种全新的无固相有机清洁盐水完井液，各组分在该完井液中所占重量百分比如下：有机抑制剂6%～20%、封堵剂0.05%～0.2%、碱度控制剂0.2%～0.3%、杀菌剂 0.05%～0.1%、除氧剂0.3%～0.4%、缓蚀剂0.2%～0.3%、余量为清水。在上述完井液各组分的基础上，还可添加降滤失剂和润滑剂，其中降滤失剂在完井液中的重量百分比为0.1%～2.0%；润滑剂在完井液中的重量百分比为0.1%～2.0%。在获得本发明设计的无固相有机清洁盐水完井液的配方过程中，对各组分及其添加量进行了优化筛选。所筛选出的各组分为：
所述有机抑制剂是甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯中的任一种。
所述封堵剂聚阴离子纤维素、羟乙基纤维素中的任一种。
所述碱度控制剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。
所述杀菌剂为戊二醛。
所述除氧剂为二乙基羟胺。
所述缓释剂为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-氨基咪唑啉酮中的任一种。
所述降滤失剂为羟丙基淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素中的任一种。
所述润滑剂为聚氧乙烯蓖麻油或者脂肪酸甘油酯。
为详细说明本发明设计的无固相有机清洁盐水完井液，下面给出该完井液的多种优选配方。
实施例1：
在930mL清水中加入羟乙基纤维素0.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠60g、氢氧化钠2.5g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入3g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例2：
在890mL清水中加入羟乙基纤维素1g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钾100g、氢氧化钠3g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例3：
在838.7mL清水中加入聚阴离子纤维素2g，充分搅拌，然后依次加入甲酸铯150g、氢氧化钾2g、戊二醛0.8g、二乙基羟胺4g，搅拌均匀后加入2.5g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例4：
在790mL清水中加入聚阴离子纤维素1.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠200g、氢氧化钾2.5g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入2g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例5：
在790mL清水中加入羟乙基纤维素2g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠200g、氢氧化钾2g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入2g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例6：
在839mL清水中加入羟乙基纤维素1g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钾150g、氢氧化钠2.5g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺4g，搅拌均匀后加入3g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例7：
在840mL清水中加入羟乙基纤维素1.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸铯150g、氢氧化钠2.5g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例8：
在890mL清水中加入聚阴离子纤维素2g，充分搅拌，然后依次加入甲酸铯100g、氢氧化钾2.5g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例9：
在889mL清水中加入聚阴离子纤维素1.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠100g、氢氧化钾2g、戊二醛1g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入3g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例10：
在790mL清水中加入羟乙基纤维素0.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠200g、氢氧化钠2.5g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入3g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮，混合均匀后即可。
实施例11：
在910mL清水中加入羟乙基纤维素0.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠60g、氢氧化钠2.5g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入3g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮，20g羧甲基淀粉，混合均匀后即可。
实施例12：
在880mL清水中加入羟乙基纤维素1g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钾100g、氢氧化钠3g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮，10g羧甲基纤维素，混合均匀后即可。
实施例13：
在785mL清水中加入聚阴离子纤维素1.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠200g、氢氧化钾2.5g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入2g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮，5g羧甲基纤维素，混合均匀后即可。
实施例14：
在785mL清水中加入羟乙基纤维素2g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠200g、氢氧化钾2g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入2g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮，5g羟丙基淀粉，混合均匀后即可。
实施例15：
在830mL清水中加入羟乙基纤维素1.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸铯150g、氢氧化钠2.5g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮,10g羟丙基淀粉，混合均匀后即可。
实施例16：
在828.7mL清水中加入聚阴离子纤维素2g，充分搅拌，然后依次加入甲酸铯150g、氢氧化钾2g、戊二醛0.8g、二乙基羟胺4g，搅拌均匀后加入2.5g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮，10g脂肪酸甘油酯，混合均匀后即可。
实施例17：
在838mL清水中加入羟乙基纤维素1g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钾150g、氢氧化钠2.5g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺4g，搅拌均匀后加入3g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮，1g脂肪酸甘油酯，混合均匀后即可。
实施例18：
在870mL清水中加入聚阴离子纤维素2g，充分搅拌，然后依次加入甲酸铯100g、氢氧化钾2.5g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮，20g聚氧乙烯蓖麻油，混合均匀后即可。
实施例19：
在888mL清水中加入聚阴离子纤维素1.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠100g、氢氧化钾2g、戊二醛1g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入3g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮，1g聚氧乙烯蓖麻油，混合均匀后即可。
实施例20：
在769mL清水中加入羟乙基纤维素0.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠200g、氢氧化钠2.5g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入3g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮、1g羟丙基淀粉、20g聚氧乙烯蓖麻油，混合均匀后即可。
实施例21：
在870mL清水中加入聚阴离子纤维素2g，充分搅拌，然后依次加入甲酸铯100g、氢氧化钾2.5g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮、10g羧甲基纤维素、10g脂肪酸甘油酯，混合均匀后即可。
实施例22：
在810mL清水中加入羟乙基纤维素1.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸铯150g、氢氧化钠2.5g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮、10g羧甲基纤维素、20g聚氧乙烯蓖麻油，混合均匀后即可。
实施例23：
在890mL清水中加入羟乙基纤维素0.5g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钠60g、氢氧化钠2.5g、戊二醛1g、二乙基羟胺3g，搅拌均匀后加入3g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、20g羧甲基淀粉、20g脂肪酸甘油酯，混合均匀后即可。
实施例24：
在890mL清水中加入羟乙基纤维素1g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钾100g、氢氧化钠3g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺3.5g，搅拌均匀后加入2g 2-芳氨基-3-氨基咪唑啉酮、5g羧甲基淀粉、5g聚氧乙烯蓖麻油，混合均匀后即可。
实施例25：
在824mL清水中加入羟乙基纤维素1g，充分搅拌，然后依次加入甲酸钾150g、氢氧化钠2.5g、戊二醛0.5g、二乙基羟胺4g，搅拌均匀后加入3g 2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮、5g羧甲基纤维素、10g脂肪酸甘油酯，混合均匀后即可。
实施例26：
本实施例在给定的基液中加入不同的降滤失剂，并进行在不同温度下的基液滤矢试验。基液中各组分及其重量百分比为：15%甲酸钠+0.1%羟乙基纤维素+ 0.05%氢氧化钠＋0.3%聚阴离子纤维素（PAC-HV）+0.2%二乙基羟胺+清水余量。选用添加的降滤失剂为胶化淀粉、羧甲基纤维素（CMCLV）、丙烯酸与丙烯酸钾及丙烯酸铵的共聚物（FL-1）、磺甲基化酚醛树脂（SMP）、羟丙基淀粉和羧甲基淀粉，每种降滤失剂在基液中的重量百分比添加量为15%。本实施例滤矢试验温度分别为60℃、90℃，试验结果见表1，表1中给出试验测定参数，其中，Φ6表示6r/min下粘度计读值；Φ3表示3r/min下粘度计读值；Gel10s/Pa表示初切力；Gel10min/Pa表示终切力；AV表示表观黏度；PV表示塑性黏度；YP表示动切力；APIFL表示滤矢量（API）。
表1降滤失剂滤矢试验测定结果
从表1中可以看出，本实施例所使用的6种降滤失剂中的胶化淀粉相较羟丙基淀粉、羧甲基淀粉在60℃下滤矢量API失水超过4.0ml/30min，虽然90℃后失水有所下降，但羟丙基淀粉、羧甲基淀粉在相同加量下对基液失水控制能力更为优越。降滤失剂FL-1与SMP总体上在基液配方中降失水效果不明显。本实施例最终优选出的降滤失剂为羟丙基淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素三种，并用于本发明完井液的配制。羟丙基淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素作为本发明的供选降滤失剂都能够将完井液滤矢量（API）失水降低到4.0ml/30min以下。
实施例27：
在裸眼完井施工中，要求完井液对储层的伤害要小，本实施例根据本发明设计的完井液体系配方配制了完井液（如实施例25所述的完井液），并针对不同的岩芯进行了相应的储层伤害实验。本实施例选择了3处岩芯，分别编号为1#、2#、3#。完井液对储层伤害实验结果见表2，表2中Kg1为伤害前后的渗透率，Kg2为伤害后的渗透率。
表2 岩芯伤害实验
从表2中可以明显看出，该种完井液（实施例25所述的完井液）对气层伤害很小，三块岩芯经过配好的无固相清洁有机完井液伤害后，对地层的伤害率仅有4%～13%，三块岩芯的平均伤害率为8.88%，属于轻度伤害。此外，伤害后的岩心取出后，发现伤害面上有很薄滤饼，呈白云状分布，滤饼最表面形成致密的膜，说明完井液极压膜强度高，非常利于降低摩阻和扭矩，而且滤饼很容易冲洗掉，说明暂堵性很好。
需要说明的是，为使叙述方便，本实施例仅以实施例25所述的完井液为例进行了岩芯伤害实验，本发明中的实施例1至实施例24所述的完井液均可按本实施例所述的方法进行岩芯伤害实验。通过完井作业的实际效果及芯伤害实验得出，实施例1至实施例24所述完井液的效果和性能均与实施例25所述完井液的效果和性能相当。
上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种无固相有机清洁盐水完井液，各组分按重量百分比如下：有机抑制剂6% ～ 20%、封堵剂0.05% ～ 0.2%、碱度控制剂0.2% ～ 0.3%、杀菌剂 0.05% ～ 0.1%、除氧剂0.3% ～ 0.4%、缓蚀剂0.2% ～ 0.3%、0.1% ～ 2.0% 的降滤失剂、余量为清水；
所述有机抑制剂是甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯中的任一种；
所述封堵剂是聚阴离子纤维素、羟乙基纤维素中的任一种；
所述碱度控制剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种；
所述杀菌剂为戊二醛；
所述除氧剂为二乙基羟胺；
所述缓 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- 氨基咪唑啉酮中的任一种；所述降滤失剂为羟丙基淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素中的任一种。
2.根据权利要求1 所述的无固相有机清洁盐水完井液，其特征在于：所述组分还包括重量百分比为0.1% ～ 2.0% 的润滑剂，所述润滑剂为聚氧乙烯蓖麻油或脂肪酸甘油酯。
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