CN104074488A

CN104074488A - 一种人造泥岩及其封堵油气井套管外串流的方法

Info

Publication number: CN104074488A
Application number: CN201410254815.2A
Authority: CN
Inventors: 蒋文学; 任雁鹏; 李勇; 郑维师; 周然; 马托; 金娜; 汪小宇; 陈迎花; 柴巧玲; 王所良
Original assignee: Engineering Technology Research Institute of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: CN104074488B

Abstract

本发明公开了一种人造泥岩及其封堵油气井套管外串流的方法，该人造泥岩由覆膜树脂在温度45~150℃、压力2~5MPa、作用时间不低于1h的条件下形成；所述覆膜树脂包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：聚乙烯醇吸水膨胀树脂30~50%、松香树脂10~20%、酚醛树脂10~20%、脲醛树脂5~10%、乌洛托品2~5%和纳米碳酸钙10~30%。采用该人造泥岩封堵油气井套管外串流的方法，包括1）注入纳米碳酸钙与携带液，形成无渗透性封堵；2）注入活性水；3）注入覆膜树脂与携带液，形成人造泥岩。本发明实现一次性快速封堵水平井水平段油气井套管外串流的井筒环空，人造泥岩封堵持效期长，适用于石油开采水平井水力喷射压裂改造后的修井作业，利于提高后期水平井堵水工艺施工成功率。

Description

一种人造泥岩及其封堵油气井套管外串流的方法

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，涉及一种人造泥岩，以及使用该人造泥岩进行封堵油气井套管外串流的施工方法。本发明适用于石油开采中水平井水力喷射压裂改造后的修井作业，利于提高后期水平井堵水工艺施工成功率。

背景技术

低渗油气田开发中水平井数量越来越多，水平井完井方式主要有裸眼完井、筛管完井和套管完井三大类。以套管完井的水平井在储层改造工艺主要为水力喷射压裂方式，水平井水平段套管与储层岩石壁面的环空分固井和不固井两种方式，但从测试结果显示部分水平段套管与储层岩石壁面的环空固井质量较差，采用水力喷射分段压裂方式改造后套管存在连通空间导致油气井套管外串流。在水平井投产或生产开发中，部分水平井存在高含水现象，需采用水平井堵水工艺。

目前水力喷射多段压裂方式改造后水平井堵水工艺主要为分段机械封隔方法，依次找水，然后分段堵水，当水平井水平段井筒环空存在套管外串流时，无法进行机械封割，也无法准确将堵水剂注入设定裂缝。

专利文献CN103670332A（公开日为2014年3月26日）公开了一种井筒隔绝阀。该隔绝阀的组件包括第一接头、第二接头、连接管和球座，其中连接管具有第一端和第二端，连接管的两端分别与第一接头、第二接头密封连接，第二端伸入第二接头内，连接管的第二端与第二接头之间形成环空部，连接管上开设有径向的第一导流孔，第一导流孔连通环空部，球座设于连接管内，球座与连接管可滑动密封连接，球座的座封端的端部密封连接有堵头，球座上具有第二导流孔，连接管的内壁上周向开有第一卡槽，球座的外壁上周向开有第二卡槽，第一卡槽或第二卡槽内嵌有弹性开口卡环，球座通过剪切销钉与所述连接管固定，球座与连接管通过大小径配合实现行程控制。

以上述专利文献为代表的机械封隔方法存在的主要问题是：1、水力喷射多段压裂改造后套管易形变，机械封隔器易发生卡钻；2、当套管完井方式中固井后存在套管外串流时，机械封隔方法失效；3、套管完井方式不固井井筒环空不适用机械封隔方法。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的缺陷，提供了一种人造泥岩以及使用该人造泥岩进行封堵油气井套管外串流的施工方法。本发明设计的施工方法，无需进行机械封隔管柱起下，减少机械封隔器在水平段作业风险；能对水平段井筒环空固井质量因水力喷射多段压裂方式改造后套管外串流空间的封堵；能满足水平段井筒不固井方式环空封堵。同时水平井出水段压裂裂缝端面的封堵在后期堵水施工中能解除，并不影响水平井产层段生产，利于提高后期水平井堵水工艺施工成功率。

本发明采取的技术方案是：

一种人造泥岩，由覆膜树脂在温度45~150℃、压力2~5MPa、作用时间不低于1h的条件下形成。

其中，所述覆膜树脂包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：聚乙烯醇吸水膨胀树脂30~50%、松香树脂10~20%、酚醛树脂10~20%、脲醛树脂5~10%、乌洛托品2~5%和纳米碳酸钙10~30%。

进一步地，所述覆膜树脂的密度为1.05-1.15g/cm³，粒径70目~200目。

本发明采取的技术方案进一步包括：

采用上述的人造泥岩封堵油气井套管外串流的方法，包括如下步骤，各步骤所述百分比均为体积百分比；

1）在地面混砂车中将10~15%纳米碳酸钙与85~90%携带液混合，混合均匀后以500~1000L/min排量注入井筒并使其进入水力喷射压裂支撑裂缝近井口处，施工压力升高至1~2MPa，纳米碳酸钙在水力喷射压裂支撑裂缝近井口形成无渗透性封堵；

2）注入5~10m³活性水作为隔离液；

3）在地面混砂车中将5~10%覆膜树脂与90~95%携带液混合，混合均匀后以200~400L/min排量注入井筒，施工压力升高至2~5MPa后，维持施工压力1~2h；所述覆膜树脂在温度、压力和作用时间条件下形成用于封堵水平井套管外串流的人造泥岩。

进一步地，所述步骤1）和步骤3）中的携带液包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成：油酰胺丙基-2,3-二羟丙基二甲基氯化铵0.5~2.0%、芥子酰胺丙基甜菜碱0.5%~2.0%和水96~99%。

进一步地，所述步骤2）中的活性水包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成：氯化钾0.5~2.0%、助排剂0.5~2.0%、破乳剂0.1~0.5%和水95.5~98.9%。

进一步地，所述助排剂为G518助排剂，破乳剂为G503破乳剂，所述G518助排剂和G503破乳剂均由川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院提供。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明利用人造泥岩能实现一次性快速封堵水平井水平段油气井套管外串流的井筒环空，同时可解除材料一次性快速封堵水平段压裂支撑裂缝缝口，根据作业需求可随时解除，并不影响人造泥岩封堵油气井套管外串流井筒环空性能。

2、本发明通过采用“10~15%纳米碳酸钙与85~90%的携带液在地面均匀混合后以500~1000L/min排量注入井筒”的施工作业，能实现一次性快速封堵水平段全段水力喷射压裂支撑裂缝缝口，促进后期高强度人造泥岩封堵剂对水平井套管外串流井筒环空封堵，减少高强度人造泥岩封堵剂进入支撑裂缝，减少多次井下作业分段对裂缝缝口封堵，提高了水平段压裂支撑裂缝缝口封堵作业效率。

3、本发明采用的携带液因温度升高，粘度迅速降低而滤失，以及通过注入一定量活性水作为隔离液的施工作业，实现温控降粘模式（携带液在温度升高到一定条件下粘度降低，达到行业标准要求的破胶粘度的指标）和破胶剂降粘模式（携带液在加入破胶剂后粘度降低，达到达到行业标准要求的破胶粘度的指标）对携带液粘度降低促进携带液滤失，使携带液在压裂裂缝缝口快速形成封堵。

4、本发明通过采用“将5~10%覆膜树脂与90~95%携带液混合，混合均匀后以200~400L/min排量注入井筒，施工压力升高至2~5MPa后，维持施工压力1~2h”，能一次性快速实现水平井水平段套管与储层岩石壁面的井筒环空封堵，无需机械分段分割封堵。

5、本发明中由覆膜树脂形成无渗透性的高强度人造泥岩，封堵水平井套管与储层岩石壁面的井筒环空。人造泥岩带有一定膨胀性能，封堵性能不随时间变化而变化，能起到长期有效作用。

6、当进行后续的水平井堵水作业时，可在注入堵水剂前，使用工业乙酸作为解除剂，解除封堵压裂支撑裂缝缝口的纳米碳酸钙，恢复水平井压裂裂缝端面的封堵，使堵水剂能顺利进入出水裂缝内进行下一步作业。

具体实施方式

分段机械封隔方法是目前水力喷射多段压裂方式改造后水平井堵水工艺中的主要施工方法。然而，机械封隔方法存在的主要问题表现在套管易形变，封隔器易发生卡钻，不能有效防止套管外串流等诸多方面。针对机械封隔方法的技术缺陷，本发明提供了一种人造泥岩以及使用该人造泥岩进行封堵油气井套管外串流的施工方法。本发明设计的施工方法，无需进行机械封隔管柱起下，减少机械封隔器在水平段作业风险；能对水平段井筒环空固井质量因水力喷射多段压裂方式改造后套管外串流空间的封堵；能满足水平段井筒不固井方式环空封堵。同时水平井出水段压裂裂缝端面的封堵在后期堵水施工中能解除，并不影响水平井产层段生产，利于提高后期水平井堵水工艺施工成功率。

以下将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。

实施例1

本实施例提供了一种人造泥岩，人造泥岩的前提物是覆膜树脂。覆膜树脂在温度45~150℃、压力2~5MPa、作用时间不低于1h的条件下形成高强度的用于封堵水平井套管外串流的人造泥岩。

作为优选，所述覆膜树脂包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：聚乙烯醇（PVA）吸水膨胀树脂40%、松香树脂10%、酚醛树脂15%、脲醛树脂10%、乌洛托品5%和纳米碳酸钙20%。经测定，本实施例所述的覆膜树脂的密度为1.08g/cm³，粒径70目~200目。

在进行封堵水平井套管外串流施工作业之前，还需要配制的组合物有携带液和活性水。

作为优选，所述携带液包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：油酰胺丙基-2,3-二羟丙基二甲基氯化铵0.5%、芥子酰胺丙基甜菜碱1%和水98.5%。

作为优选，所述活性水包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：氯化钾1.0%、助排剂1.0%、破乳剂0.5%和水97.5%。其中，助排剂为J518助排剂，破乳剂为G503破乳剂，G518助排剂和G503破乳剂均由川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院提供。

采用本实施例所述的人造泥岩封堵油气井套管外串流的方法，包括如下步骤，各步骤所述百分比均为体积百分比：

1）在地面混砂车中将15%纳米碳酸钙与85%携带液混合，混合均匀后以800L/min排量注入井筒并使其进入水力喷射压裂支撑裂缝近井口处，携带液因温度升高，粘度迅速降低而滤失，施工压力升高至1.5MPa，纳米碳酸钙在水力喷射压裂支撑裂缝近井口形成无渗透性封堵。

2）注入5m³活性水作为隔离液；活性水用于隔离“纳米碳酸钙与携带液”与“覆膜树脂与携带液”两种体系，同时，活性水中的G503破乳剂是由多种阴离子表面活性剂组成，对携带液具有破胶降粘作用，能使“纳米碳酸钙与携带液”中携带液在温度和活性水作用下，加快降粘，形成无渗透性封堵。

3）在地面混砂车中将5%覆膜树脂与95%携带液混合，混合均匀后以200L/min排量注入井筒，当施工温度为60℃、压力升高4MPa后，维持压力1.5h。覆膜树脂在温度、压力和作用时间下可形成高强度人造泥岩封堵水平井套管外串流的井筒环空。

套管外串流的井筒环空封堵作业结束后，当进行后续的水平井堵水作业时，可在堵水剂前注入一段解除剂段塞，恢复水平井压裂裂缝端面的封堵，使堵水剂能顺利进入出水裂缝内进行下一步作业。特别地，所述解除剂为质量分数为4%的工业乙酸。

实施例2

作为优选，所述覆膜树脂包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：聚乙烯醇（PVA）吸水膨胀树脂47%、松香树脂15%、酚醛树脂15%、脲醛树脂8%、乌洛托品3%和纳米碳酸钙12%。经测定，本实施例所述的覆膜树脂的密度为1.10g/cm³，粒径70目~200目。

作为优选，所述携带液包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：油酰胺丙基-2,3-二羟丙基二甲基氯化铵1.5%、芥子酰胺丙基甜菜碱0.5%和水98%。

作为优选，所述活性水包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：氯化钾0.5%、助排剂0.5%、破乳剂0.3%和水98.7%。其中，助排剂为G518助排剂，破乳剂为G503破乳剂，G518助排剂和G503破乳剂均由川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院提供。

1）在地面混砂车中将10%纳米碳酸钙与90%携带液混合，混合均匀后以500L/min排量注入井筒并使其进入水力喷射压裂支撑裂缝近井口处，携带液因温度升高，粘度迅速降低而滤失，施工压力升高至2MPa，纳米碳酸钙在水力喷射压裂支撑裂缝近井口形成无渗透性封堵。

2）注入10m³活性水作为隔离液；活性水用于隔离“纳米碳酸钙与携带液”与“覆膜树脂与携带液”两种体系，同时，活性水中的G503破乳剂是由多种阴离子表面活性剂组成，对携带液具有破胶降粘作用，能使“纳米碳酸钙与携带液”中携带液在温度和活性水作用下，加快降粘，形成无渗透性封堵。

3）在地面混砂车中将10%覆膜树脂与90%携带液混合，混合均匀后以300L/min排量注入井筒，当施工温度为80℃、压力升高3MPa后，维持压力1h。覆膜树脂在温度、压力和作用时间下可形成高强度人造泥岩封堵水平井套管外串流的井筒环空。

套管外串流的井筒环空封堵作业结束后，当进行后续的水平井堵水作业时，可在堵水剂前注入一段解除剂段塞，恢复水平井压裂裂缝端面的封堵，使堵水剂能顺利进入出水裂缝内进行下一步作业。特别地，所述解除剂为质量分数为3%的工业乙酸。

实施例3

作为优选，所述覆膜树脂包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：聚乙烯醇（PVA）吸水膨胀树脂30%、松香树脂20%、酚醛树脂20%、脲醛树脂10%、乌洛托品2%和纳米碳酸钙18%。经测定，本实施例所述的覆膜树脂的密度为1.15g/cm³，粒径70目~200目。

作为优选，所述携带液包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：油酰胺丙基-2,3-二羟丙基二甲基氯化铵2.0%、芥子酰胺丙基甜菜碱2.0%和水97%。

作为优选，所述活性水包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：氯化钾2.0%、助排剂2.0%、破乳剂0.2%和水95.8%。其中，助排剂为G518助排剂，破乳剂为G503破乳剂，G503破乳剂和G518助排剂均由川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院提供。

1）在地面混砂车中将12%纳米碳酸钙与88%携带液混合，混合均匀后以1000L/min排量注入井筒并使其进入水力喷射压裂支撑裂缝近井口处，携带液因温度升高，粘度迅速降低而滤失，施工压力升高至1MPa，纳米碳酸钙在水力喷射压裂支撑裂缝近井口形成无渗透性封堵。

2）注入8m³活性水作为隔离液；活性水用于隔离“纳米碳酸钙与携带液”与“覆膜树脂与携带液”两种体系，同时，活性水中的G503破乳剂是由多种阴离子表面活性剂组成，对携带液具有破胶降粘作用，能使“纳米碳酸钙与携带液”中携带液在温度和活性水作用下，加快降粘，形成无渗透性封堵。

3）在地面混砂车中将7.5%覆膜树脂与92.5%携带液混合，混合均匀后以400L/min排量注入井筒，当施工温度为70℃、压力升高5MPa后，维持压力2h。覆膜树脂在温度、压力和作用时间下可形成高强度人造泥岩封堵水平井套管外串流的井筒环空。

套管外串流的井筒环空封堵作业结束后，当进行后续的水平井堵水作业时，可在堵水剂前注入一段解除剂段塞，恢复水平井压裂裂缝端面的封堵，使堵水剂能顺利进入出水裂缝内进行下一步作业。特别地，所述解除剂为质量分数为5%的工业乙酸。

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

1.一种人造泥岩，其特征在于，该人造泥岩由覆膜树脂在温度45~150℃、压力2~5MPa、作用时间不低于1h的条件下形成；

所述覆膜树脂包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成为：聚乙烯醇吸水膨胀树脂30~50%、松香树脂10~20%、酚醛树脂10~20%、脲醛树脂5~10%、乌洛托品2~5%和纳米碳酸钙10~30%。

2.根据权利要求1所述的人造泥岩，其特征在于：所述覆膜树脂的密度为1.05-1.15g/cm³，粒径70目~200目。

3.采用权利要求1或2所述的人造泥岩封堵油气井套管外串流的方法，其特征在于包括如下步骤，各步骤所述百分比均为体积百分比；

2）注入5~10m³活性水作为隔离液；

4.根据权利要求3所述的人造泥岩封堵油气井套管外串流的方法，其特征在于，所述步骤1）和步骤3）中的携带液包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成：油酰胺丙基-2,3-二羟丙基二甲基氯化铵0.5~2.0%、芥子酰胺丙基甜菜碱0.5%~2.0%和水96~99%。

5.根据权利要求3所述的人造泥岩封堵油气井套管外串流的方法，其特征在于，所述步骤2）中的活性水包括如下组分，各组分以重量百分比计的组成：氯化钾0.5~2.0%、助排剂0.5~2.0%、破乳剂0.1~0.5%和水95.5~98.9%。

6.根据权利要求5所述的人造泥岩封堵油气井套管外串流的方法，其特征在于：所述助排剂为G518助排剂，破乳剂为G503破乳剂，所述G518助排剂和G503破乳剂均由川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院提供。