CN104212418B - 高密度压井液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高密度压井液，它是由甲酸钠、凹凸棒土、超细碳酸钙、调节剂、调节剂和水等组分按一定质量配比组成。本发明压井液主要用于高压油气井措施改造、修井等作业过程中平衡地层压力，相比采用无固相高密度压井液，在保护油气层同时，大幅度节约了成本。

Description

高密度压井液
技术领域
本发明涉及一种高密度压井液，主要用于高压油气井生产作业过程中和修井过程中的压井作业施工。
背景技术
为保证油气井正常生产，进行油气井维护修井作业是必须的。为了平衡地层流体压力，保证修井作业过程中安全，常常需要较高密度的流体压井，目前密度在1.4g/cm3以上的压井液流体主要有两种：
完钻井的钻井液。主要成分有粘土，聚合物，重晶石，钻屑等。因为钻井液固相含量高，采用该种方式有两方面不足：一是钻井液滤液浸入油层，容易因为水敏而污染油层。二是，钻井液配方主要针对循环钻进设计，体系不稳定，长时间作业，没有循环，体系中的加重剂等固相沉淀，造成对井下工具的磨损、堵卡等事故，而且事故难以解除。三是工艺不同，钻井液是循环流动，液体不易分层。而压井液是静止在井底，液体易随高温高压造成分层。
为保护油气层，国内外通常采用配制专业的无固相修井液，如甲酸盐体系。密度在1.4g/cm3以上主要采用甲酸钾配制。该体系最大的缺点就是成本较高，密度在1.4g/cm3以上的甲酸盐流体成本是同密度钻井液的数倍以上。
查阅国内外相关资料，高密度压井液配制方法中甲酸盐体系全部加入的增稠剂为聚合物类型，国内生产的聚合物一般抗温120℃以下。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种高密度压井液，避免钻井液作为压井液而造成油气层污染和井下复杂事故。
为解决上述技术问题，本发明高密度压井液，由下述质量配比的组分组成:甲酸钠37.14～44.09份；凹凸棒土2.45～2.95份；超细碳酸钙7.93～19.18份，调节剂1#0.09～0.33份；调节剂2#0.05～0.18份；40.82～49.19份。
上述甲酸钠含量为93%左右，工业用级。
上述凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要成份的一种粘土矿物。
上述超细碳酸钙含量大于90%，粒径范围在200目～1350目之间。
上述调节剂1#为消泡剂。
上述调节剂2#为高温缓蚀剂。
上述水为自来水。
与现在技术方案相比，本发明高密度压井液的有益效果有：
1.“卤水”作为压井液而造成油气层污染，实现修井压井过程对储层的保护。采用本发明高密度压井液作业后油井产量恢复率在95%以上，可随作业后负压自解返排，对油层损害性较小。主要性能如表1。
表1油层保护液性能要求表
序号 性能 指标
1 密度（g/cm3） 1.40-1.55
2 粘土膨胀降低率（%） ≥60
3 岩心渗透率恢复率（%） ≥90
4 酸溶率（%） ≥93
2.双重密度调节，减少固相含量，提高了体系抗高温稳定性。抗温170℃，密度差±0.01g/cm3，同时降低了修井作业的风险。
3.本发明压井液进行修井作业油层保护，大幅度降低了成本。只相当于采用甲酸盐压井液成本的1/2～1/3（因工业甲酸钠最高密度1.35g/cm3、甲酸钾最高密度1.56g/cm3），目前甲酸钠价格3300元/吨、甲酸钾价格10000元/吨。以修井液密度1.5g/cm3为例，甲酸盐压井液市场价格在10000元/m3，本技术配制出的油层保护液成本只需要3500元/m3。
具体实施方式
下面通过技术方案结合实施例进一步说明本发明。
本发明高密度压井液的技术方案是：将无固相有机盐高密度压井液和可全酸溶固体密度调节剂相结合，中间采用含纤维的凹凸棒土作增稠剂，发明一种可全酸溶强悬浮低固相高密度压井液体系，该体系在高温170℃条件下，72小时后粘度保持率≥90%、密度差仅为±0.01g/cm3、腐蚀速率低于0.076mm/a，对油管和设备腐蚀率最低，超强悬浮性使体系作业后随地层流体返回地面，对油层无损害，压井后油层保护效果显著。强悬浮高密度体系由下述质量组份制备而成:甲酸钠37.14～44.09份；凹凸棒土2.45～2.95份；超细碳酸钙7.93～19.18份，调节剂1#0.09～0.33份；调节剂2#0.05～0.18份；水40.82～49.19份。
所述甲酸钠为工业用级，含量为93%左右；所述凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要成份的一种粘土矿物，它是一种晶质含水镁铝硅酸盐矿物；所述超细碳酸钙含量大于90%，粒径范围分为200～1350目，所述调节剂1#为消泡剂；所述的调节剂2#为高温缓蚀剂；所述水为自来水。
本发明高密度压井液的配制方法：
a.将自来水放入搅拌罐中，将甲酸钠总量的80%加入搅拌罐中搅拌，均匀无沉淀后，缓慢加入余下的20%，搅拌无沉淀物，用密度剂或波美比重计准确测量密度值。
b.加入凹凸棒土搅拌均匀，得到均匀分散溶液。
c.加入超细碳酸钙搅拌均匀。
d.加入调节剂1#搅拌均匀。
e.加入调节剂2#搅拌均匀。
本发明高密度压井液的技术原理是：
本配制方法采用从液相加重、固相加重相结合的办法进行配制。首先选用相对价廉的水溶性材料（如甲酸钠）配制密度在1.35g/cm3左右的溶液；然后采用特种增稠材料，在溶液中增稠，最后添加尺寸合适、低成本的可酸化的加重材料加重。
实施例1：配制100份密度在1.40g/cm3的压井液
向49.19份自来水中缓慢加入37.87份甲酸钠，搅拌溶解无沉淀；在搅拌的条件下依次加入2.95份工业凹凸棒土+0.10份消泡剂；搅拌溶解均匀后，在搅拌的条件下再依次加入9.84份细目碳酸钙+0.05份高温缓蚀剂，搅拌均匀。
实施例2：配制100份密度在1.43g/cm3的压井液
向45.98份自来水中缓慢加入41.84份甲酸钠，搅拌溶解无沉淀；在搅拌的条件下依次加入2.76份工业凹凸棒土+0.14份消泡剂；搅拌溶解均匀后，在搅拌的条件下再依次加入9.19份细目碳酸钙+0.09份高温缓蚀剂，搅拌均匀。
实施例3：配制100份密度在1.45g/cm3的压井液
向44.09份自来水中缓慢加入44.09份甲酸钠，搅拌溶解无沉淀；在搅拌的条件下依次加入2.64份工业凹凸棒土+0.18份消泡剂；搅拌溶解均匀后，在搅拌的条件下再依次加入8.82份细目碳酸钙+0.18份高温缓蚀剂，搅拌均匀。
实施例4：配制100份密度在1.40g/cm3的压井液
向46.64份自来水中缓慢加入42.44份甲酸钠，搅拌溶解无沉淀；在搅拌的条件下依次加入2.80份工业凹凸棒土+0.09份消泡剂；搅拌溶解均匀后，在搅拌的条件下再依次加入7.93份细目碳酸钙+0.10份高温缓蚀剂，搅拌均匀。
实施例5：配制100份密度在1.45g/cm3的压井液
向44.52份自来水中缓慢加入40.52份甲酸钠，搅拌溶解无沉淀；在搅拌的条件下依次加入2.67份工业凹凸棒土+0.18份消泡剂；搅拌溶解均匀后，在搅拌的条件下再依次加入12.02份细目碳酸钙+0.09份高温缓蚀剂，搅拌均匀。
实施例6：配制100份密度在1.50g/cm3的压井液
向42.59份自来水中缓慢加入38.76份甲酸钠，搅拌溶解无沉淀；在搅拌的条件下依次加入2.55份工业凹凸棒土+0.25份消泡剂；搅拌溶解均匀后，在搅拌的条件下再依次加入15.76份细目碳酸钙+0.09份高温缓蚀剂，搅拌均匀。
实施例7：配制100份密度在1.55g/cm3的压井液
向40.82份自来水中缓慢加入37.14份甲酸钠，搅拌溶解无沉淀；在搅拌的条件下依次加入2.45份工业凹凸棒土+0.33份消泡剂；搅拌溶解均匀后，在搅拌的条件下再依次加入19.18份细目碳酸钙+0.08份高温缓蚀剂，搅拌均匀。
粘度保持率测定：
用七个高温老化罐分别装入350mL的样品，放入高温滚子加热炉中，在条件170℃、72h条件下进行粘度保持率的测定。实验前将样品充分搅拌均匀准确测定初始粘度，实验后将样品放置室温，然后搅拌5分钟，测量高温后的粘度。最后计算粘度保持率，用实验后的粘度除以试验前的粘度。具体实验数据见表2。
表2不同实施例粘度保持率测定
从表2可以看出实施条件在170℃、72h条件下粘度保持率均大于100%，表明体系结构没有发生变化，增稠剂抗高温效果好，悬浮稳定性强，有助于悬浮固相密度调节剂，防止固体密度调节剂沉入井筒，堵塞地层。
密度高温稳定性测定：
用七个高温老化罐分别装入350mL的样品，放入高温滚子加热炉中，在170℃、72h条件下进行密度的测定。实验前将样品充分搅拌均匀准确用密度计测定三次密度，实验后将样品放置室温，然后搅拌5分钟，准确用密度计测量高温后的密度。最后计算密度差。具体实验数据见表3。
表3不同实施例高温密度稳定性测定
从表3可以看出实施条件在170℃、72h条件下进行密度测定，误差0.0084g/cm3，小于标准±0.01g/cm3，可以满足现场高温井施工安全要求。
压井液渗透率恢复率的测定：
选用空气渗透率大于50～500×10-3μm2碎屑岩进行评价实验。选用岩心为羊三断块馆陶组岩心四块。将岩心饱和后，测定岩心原始饱和盐水渗透率K0,不动岩心调接头反向在0.4倍Qc下驱替实例1样品，驱替2Vp后，停止驱替，浸泡120min后，正向驱替饱和盐水20Vp以上，达到稳定的压力和流量，测定压井液对岩心的损害率读取污染后饱和盐水的渗透率K0d。然后计算渗透率恢复率，具体实验数据见表4。
表4不同实施例压井液渗透率恢复率评价
从表4可以看出，实施例压井液污染评价不同渗透率所得到的渗透率恢复率值均大于90%，对岩心的损害率只有7.99%，说明油层保护效果好。能够满足油层保护的要求。
高温腐蚀性测定：按照SY/T0026-1999标准进行钢片的处理和计算。实验介质选用N80油管钢片，实验仪器选用高温加热炉，利用老化罐加聚四氟内衬，进行静态48小时试验。具体结果见表5。平均腐蚀速率0.026mm/a低于标准要求0.076mm/a，符合施工要求。
表5不同实施例压井液高温静态腐蚀性评价

Claims (3)

1.一种高密度压井液，其特征是它由下述质量配比的组分组成 : 甲酸钠 37.14 ～44.09 份；凹凸棒土 2.45 ～ 2.95 份；超细碳酸钙 7.93 ～ 19.18 份，调节剂 1#0.09～ 0.33 份；调节剂 2#0.05 ～ 0.18 份；水 40.82 ～ 49.19 份；所述调节剂 1# 为消泡剂；所述超细碳酸钙含量大于 90%，粒径范围在 200 目～ 1350 目之间；所述调节剂 2#为高温缓蚀剂，所述水为自来水，
所述高密度压井液的配制方法包括：
a. 将自来水放入搅拌罐中，将甲酸钠总量的 80% 加入搅拌罐中搅拌，均匀无沉淀后，缓慢加入余下的 20%，搅拌无沉淀物，用密度剂或波美比重计准确测量密度值；
b. 加入凹凸棒土搅拌均匀，得到均匀分散溶液；
c. 加入超细碳酸钙搅拌均匀；
d. 加入调节剂 1# 搅拌均匀；
e. 加入调节剂 2# 搅拌均匀。
2.根据权利要求 1 所述的高密度压井液，其特征是：所述甲酸钠含量为 93% ，工业用级。
3.根据权利要求 1 所述的高密度压井液，其特征是：所述凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要成份的一种粘土矿物。
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