CN104449655B - 缝洞型油藏降滤失剂组合物与缝洞型油藏降滤失方法 - Google Patents
缝洞型油藏降滤失剂组合物与缝洞型油藏降滤失方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于缝洞型油藏的降滤失剂组合物，包括：含分散悬浮剂的滑溜水压裂液，分散悬浮剂浓度为0.2‑1.0wt％；改性丁苯橡胶颗粒，由1,3‑丁二烯单体与苯乙烯单体经乳液自由基聚合得到重复单元结构式为‑(CH2‑CH＝CH‑CH2)m‑(CH‑C6H5‑CH2)n‑的聚合物，再经硫化处理而得到该改性丁苯橡胶颗粒，m:n为70:30。本发明还提供了一种缝洞型油藏降滤失方法，包括：向地层中注入含分散悬浮剂的滑溜水压裂液进行造缝，滑溜水中分散悬浮剂的浓度为0.2‑1.0wt％；以含分散悬浮剂的滑溜水压裂液为携带载体，采用分段加入方式将改性丁苯橡胶颗粒注入地层中，在注入过程中，改性丁苯橡胶颗粒浓度由3wt％依次递增至5wt％和8wt％。本发明的降滤失剂组合物及方法效果明显，同时能取得良好的酸压改造效果。
Description
技术领域
本发明涉及油田开采过程中油藏的酸压降滤失领域，具体地，涉及一种用于缝洞型油藏的降滤失剂组合物与缝洞型油藏的降滤失方法。
背景技术
塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏天然裂缝、溶蚀孔洞发育，酸压或水力加砂压裂改造就是沟通井筒远处的天然裂缝、溶蚀孔洞发育体，并形成具有一定导流能的人工水力裂缝(酸蚀裂缝)，从而实现油井建产。增加酸压酸蚀裂缝有效长度，是提高措施有效率的基础。提高前置压裂液的造缝能力的技术核心是提高前置压裂液的降滤失能力，提高液体效率。
塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏天然裂缝、溶蚀孔洞发育，天然裂缝、溶蚀孔洞滤失量大，液体效率低，造缝能力差，目前采取的降滤失措施，主要是借鉴孔隙性均质砂岩油藏加粉陶封堵微裂缝，取得了一定的效果，但还存在许多问题，例如，加入的粉陶粒度小(100目)，对微裂缝封堵具有一定的效果，对微裂缝以上更大级别的裂缝封堵效果不够理想；粉陶对地层和水力裂缝(酸蚀裂缝)产生永久伤害，特别是远井地层和水力裂缝影响较大，降低措施效果；大砂比施工易造成砂堵的施工风险。
中国发明专利“一种在水基胍胶压裂液中能快速分散的油溶性降滤失剂及其制备方法”(申请号：201210167374.3)公开了一种在水基胍胶压裂液中能快速分散的油溶性降滤失剂及制备方法。该发明涉及水基压裂液的降滤失剂,它是由石油树脂、水、润湿剂，在充分搅拌制得黄色或褐色粉状产品。根据该发明制备的油溶性降滤失剂：①能节省压裂液成本30％以上；②能瞬间均匀地分散于压裂液中；③该降滤失剂在现场添加时，不会随风向空气中飞散，杜绝降滤失剂对作业人员及环境造成污染与伤害；④本发明的降失剂原料来源丰富，成本低，制备简便，降滤失效果好。
“压裂液降滤失剂2-羟基-3-磺酸基丙基淀粉醚的合成及性能评价”(段文猛，熊俊杰，陈馥，侯帆，贺杰.油田化学，2011，28(1)：13-16)介绍了以玉米淀粉和3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为原料，用乙醇溶剂法合成了2-羟基-3-磺酸基丙基淀粉醚作为水基压裂液的降滤失剂。研究了醚化反应时间、醚化反应温度、醚化剂和氢氧化钠用量对该降滤失剂滤失量的影响，确定了最佳反应条件：醚化反应时间3h，醚化反应温度55℃，醚化剂、淀粉摩尔比0.5，氢氧化钠、淀粉摩尔比0.7。在降滤失剂质量分数为0.8％时，冻胶滤失量从32.5mL降至17.2mL，降低47.1％，滤失系数C3由12.1×10-4m/min1/2降至6.9×10-4m/min1/2。冻胶中加入降滤失剂后，抗温和抗剪切性提高，并与压裂液添加剂的配伍性良好。降滤失剂降解性能较好，过硫酸铵加量分别为0.2％和0.1％时，降滤失剂分别在1h和1.5h左右几乎完全降解。
“裂缝性储层压裂改造HL-05降滤失剂研究与应用”(张红，刘洪升，王俊英，王稳桃.钻采工艺，2005，28(5)：105-107)针对中原油田裂缝性储层的特点，分析了压裂降滤失剂的作用机理，研究了HL—05油溶性降滤失剂的组成、制备方法及其使用性能，并在现场6井次试验应用中取得了施工成功率100％和压后增产原油5424t、天然气3300×104m3的良好效果。该降滤失剂由石油树脂、复合溶剂、分散剂等化学剂组成，在压裂液中使用量为1.0％时，相同条件下可降低滤失量32％左右，并具有适应温度、压力能力强，油溶性能以及与压裂液体系配伍性能好，对岩心渗透率伤害低等特点。经室内研究及现场应用表明，该降滤失剂能较好地控制液体滤失量并有一定的保护产层的能力。
上述文献主要针对孔隙性砂岩油藏压裂滤失特点，改善滤饼质量，降低滤失。但是，缝、洞发育的碳酸盐岩油藏滤失严重，难以形成滤饼，因而上述文献中所公开的降滤失剂对缝、洞发育的碳酸盐岩油藏没有降滤失效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对天然裂缝、溶蚀孔洞发育碳酸盐岩油藏的裂缝滤失量大的问题，提供一种用于缝洞型油藏的降滤失剂组合物，以及缝洞型油藏的降滤失方法。
一方面，本发明提供了一种用于缝洞型油藏的降滤失剂组合物，该降滤失剂组合物包括：
(1)含分散悬浮剂的滑溜水压裂液，其中，分散悬浮剂的浓度为0.2-1.0wt％，优选0.5wt％；
(2)改性丁苯橡胶颗粒，其中，由1,3-丁二烯单体与苯乙烯单体经乳液自由基聚合得到重复单元结构式为-(CH2-CH＝CH-CH2)m-(CH-C6H5-CH2)n-的聚合物，再经硫化处理而得到该改性丁苯橡胶颗粒，其重均分子量为300000-400000，数均分子量为280000-370000，m:n为70:30。
前述的降滤失剂组合物，所述改性丁苯橡胶颗粒的粒径范围是150-180微米，180-380微米，380-550微米或550-830微米。
前述的降滤失剂组合物，所述改性丁苯橡胶颗粒的拉伸强度大于28MPa，拉断伸长率大于350％。
前述的降滤失剂组合物，所述分散悬浮剂是磺酸盐类含氟阴离子表面活性剂。
前述的降滤失剂组合物，所述含分散悬浮剂的滑溜水压裂液进一步含有交联剂，相对于含分散悬浮剂的滑溜水压裂液，交联剂的加入量为0.4％-0.6％。
前述的降滤失剂组合物，所述交联剂是有机硼交联剂。
另一方面，本发明提供了一种缝洞型油藏降滤失方法，该方法包括如下步骤：
(1)向地层中注入含分散悬浮剂的滑溜水压裂液进行造缝，其中，含分散悬浮剂的滑溜水压裂液中，分散悬浮剂的浓度为0.2-1.0wt％，优选0.5wt％；
(2)以含分散悬浮剂的滑溜水压裂液为携带载体，采用分段加入方式将改性丁苯橡胶颗粒注入地层中，在注入过程中，改性丁苯橡胶颗粒的浓度由3wt％依次递增至5wt％和8wt％。
前述的降滤失方法，所述改性丁苯橡胶颗粒的制备方法是：由1,3-丁二烯单体与苯乙烯单体经乳液自由基聚合得到通式为-(CH2-CH＝CH-CH2)m-(CH-C6H5-CH2)n-的聚合物，再经硫化处理而得到所述改性丁苯橡胶颗粒，其重均分子量为300000-400000，数均分子量为280000-370000，m:n为70:30。
前述的降滤失方法，所述改性丁苯橡胶颗粒的粒径范围是150-180微米，180-380微米，380-550微米或550-830微米。
前述的降滤失方法，所述改性丁苯橡胶颗粒的拉伸强度大于28MPa，拉断伸长率大于350％。
前述的降滤失方法，所述分散悬浮剂是磺酸盐类含氟阴离子表面活性剂。
前述的降滤失方法，在步骤(2)中，在含分散悬浮剂的滑溜水压裂液中进一步加入交联剂，然后以该滑溜水压裂液为携带载体将改性丁苯橡胶颗粒注入地层中。
前述的降滤失方法，采用所述降滤失方法后，施工井底的压力提高了5％-15％。
采用本发明的技术方案至少具有如下有益效果：(1)本发明采用高强度、高弹性改性丁苯橡胶颗粒，降滤失剂对缝、洞产生良好的封堵能力，同时降滤失剂在主裂缝的通过性好，不易砂堵；(2)加工形成的20-30目(即550-830微米)、30-40目(即380-550微米)、40-80目(即180-380微米)、80-100目(即150-180微米)不同组合粒径的改性丁苯橡胶颗粒进行混合，其中20-30目占30-35％，30-40目占25-30％，40-80目占25-30％、80-100目占15-20％，实现了对不同宽度级别裂缝的有效封堵，实现了良好的降滤失效果；(3)现场采用混砂车段塞式加入，加入量3-8％，同时配合加入浓度为0.2-1.0wt％分散悬浮剂，使改性丁苯橡胶颗粒在浓度为0.2-0.4％的滑溜水压裂液中具有良好的分散性，满足了酸压施工工艺要求；(4)降滤失剂的加入可以降低压裂液用量，产生良好的经济效益；(5)采用本发明的降滤失方法后，施工井底的压力提高了5％-15％。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。
一方面，本发明提供了一种用于缝洞型油藏的降滤失剂组合物，该降滤失剂组合物包括：
(1)含分散悬浮剂的滑溜水压裂液，其中，在该含分散悬浮剂的滑溜水压裂液中，分散悬浮剂的浓度为0.2-1.0wt％，优选0.5wt％；所谓滑溜水压裂液是指0.3-0.4wt％的羟丙基水溶液，粘度一般为20-80mPa.s。
(2)改性丁苯橡胶颗粒，其中，该改性丁苯橡胶颗粒是采用乳聚法制备得到的，具体制备方法如下：
1,3-丁二烯单体与苯乙烯单体按照70:30的质量比进行配比，使用偶氮类正离子引发剂和阳离子乳化体系，在高温(例如50-100℃)下，经乳液自由基聚合得到重复结构单元为-(CH2-CH＝CH-CH2)m-(CH-C6H5-CH2)n-的聚合物(m:n为70:30)，然后经过硫化和加碳处理从而得到该改性丁苯橡胶颗粒，其重均分子量为300000-400000，数均分子量为280000-370000。本领域常用的偶氮类正离子引发剂(例如，过硫酸钾)，阳离子乳化体系(例如，十二烷基二甲基苄基氯化铵阳离子乳化剂)和硫化剂(例如，过氧化苯甲酰)均可用于本发明中，这些物质均可市购得到。
与现有的丁苯橡胶颗粒相比，上述改性丁苯橡胶颗粒具有高强度、高弹性的特点，特别适合用于缝、洞发育的碳酸盐岩油藏的酸压降滤失。采用标准GB/T528-1998A，对上述改性丁苯橡胶颗粒进行拉伸强度和拉断伸长率的测定，结果表明，上述改性丁苯橡胶颗粒的拉伸强度大于28MPa，拉断伸长率大于350％。这种高强度、高弹性的改性丁苯橡胶颗粒对缝、洞具有良好的封堵能力，能够大幅度降低裂缝滤失，提高前置压裂液造逢能力，增加水力裂缝有效长度，从而也可大幅度降低压裂液用量。
另外，将改性丁苯橡胶颗粒加工成20-30目，30-40目，40-80目、80-100目(国家标准筛)不同组合粒径进行混合，其中20-30目占30-35％，30-40目占25-30％，40-80目占25-30％、80-100目占15-20％(重量百分比)，从而可以实现对不同宽度级别裂缝的有效封堵，实现良好的降滤失效果。
本领域常用的分散悬浮剂均可应用于本发明中，优选地，分散悬浮剂是磺酸盐类含氟阴离子表面活性剂，例如，全氟辛基磺酸铵，其可以有效改变改性丁苯橡胶颗粒表面性质，具有表面张力低(小于28mN/m)，抗钙、镁离子(钙离子浓度大于5000mg/l)的特点。
在一种具体实施方式中，在上述含分散悬浮剂的滑溜水压裂液中还进一步加入了交联剂，从而形成了滑溜水压裂液弱交联冻胶。本领域常用的交联剂均可用于本发明中，在一种具体实施方式中，采用了有机硼交联剂，例如，购自西安邦鑫工贸有限公司的有机硼交联剂BL-6。按重量百分比计，交联剂的加入量为0.4-0.6％。
另一方面，本发明还提供了应用于缝洞型油藏的酸压降滤失方法，采用上述降滤失剂组合物，该方法包括如下步骤：
(1)向地层中注入100-200m3(优选150m3)含分散悬浮剂的滑溜水压裂液进行造缝。
(2)以含分散悬浮剂的滑溜水压裂液为携带载体，采用分段加入方式(也就是段塞式加入方式)将改性丁苯橡胶颗粒注入地层中。具体地，将改性丁苯橡胶颗粒装入吨袋中，用吊车加入混砂车的砂斗中，根据通过改性丁苯橡胶颗粒松散状态下的体积密度和改性丁苯橡胶颗粒设计加入浓度计算调整输砂螺旋轴转速。在施工前，重新测定改性丁苯橡胶颗粒松散状态的体积密度，为施工中加量提供依据。在注入过程中，改性丁苯橡胶颗粒的浓度由3wt％台阶式依次递增至5wt％和8wt％。改性丁苯橡胶颗粒的浓度根据现场施工压力变化进行调整，当在低浓度段塞泵注阶段，检测计算井底压力增加值小于3MPa，则按照设计，继续下一个高浓度降滤失剂段塞泵注施工，否则，继续保持该低浓度段塞施工，直至井底压力升高至大于3MPa。
在一种具体实施方式中，在含分散悬浮剂的滑溜水压裂液中进一步加入交联剂，从而形成了滑溜水压裂液弱交联冻胶，然后以该滑溜水压裂液弱交联冻胶为携带载体将改性丁苯橡胶颗粒注入地层中。与滑溜水压裂液相比，这种滑溜水压裂液弱交联冻胶的粘度和弹性更好，对降滤失剂的悬浮性更好，自身的造缝性能更佳。
优选地，在注入滑溜水压裂液时，采取保护套管的带封隔器光管柱。
下面通过具体的实施例来阐述本发明的方法的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。
现场试验例(秘密试验)
以TH10358井对奥陶系鹰山组的6180-6218m井段为例，进行降滤失试验。
本现场试验例中所用的各种试剂均为市购得到。
改性丁苯橡胶颗粒通过如下方法制备：
1,3-丁二烯单体与苯乙烯单体按照70:30的质量比进行配比，使用过硫酸钾作为引发剂，并采用十二烷基二甲基苄基氯化铵阳离子乳化剂，在80-100℃聚合4小时，以过氧化苯甲酰为硫化剂，在110-135℃进行硫化，然后进行碳化从而可得到本现场试验例中所用的改性丁苯橡胶颗粒。
采用标准GB/T528-1998A，制得的改性丁苯橡胶颗粒的拉伸强度为29.6MPa(35min)，拉断伸长率为378％(35min)。
采用如下方法进行酸压降滤失施工：
(1)向地层中注入150m3含全氟辛基磺酸铵的滑溜水压裂液进行造缝。
(2)将改性丁苯橡胶颗粒降滤失剂装入吨袋中，用吊车加入混砂车的砂斗中，根据通过改性丁苯橡胶颗粒松散状态下的体积密度和改性丁苯橡胶颗粒设计加入浓度计算调整输砂螺旋轴转速。施工前重新测定了改性丁苯橡胶颗粒松散状态的体积密度为0.395g/cm3，为施工中加量调整提供了依据。
由于改性丁苯橡胶颗粒松散状态下的体积密度和输砂螺旋轴吸入量的误差，施工过程中的实际加入浓度与设计加入浓度存在较大的误差。第一段塞的改性丁苯橡胶颗粒加入浓度设计为3％，实际加入仅为1.4％；第二段塞的改性丁苯橡胶颗粒加入浓度设计为5％，实际加入仅为2.5％；第三段塞的改性丁苯橡胶颗粒加入浓度设计为8％，实际加入仅为4.2％，为此第二段塞改性丁苯橡胶颗粒后采取了连续加入。
改性丁苯橡胶颗粒在混砂车加入过程中，由于加入了悬浮分散剂改变了改性丁苯橡胶颗粒的表面性质，无论低浓度(1.4％)还是高浓度(4.2％)加入都能在0.3％的胍胶滑溜水中分散均匀，悬浮性良好，施工较为顺利。
对于同一口井、层，酸压施工时井底压力越高，滤失越小，因此，酸压施工时井底压力是评价液体滤失性能的主要参数之一。
采用第一次酸压和本次酸压(即采用本发明方法的重复酸压降滤失施工)注冻胶阶段井底压力对比，对降滤失剂的综合降滤失效果进行评价。
第一次酸压施工井底压力计算：
酸压施工管柱采用31/2″TP-JC油管×5900m+27/8″TP-JC油管×286m，选取压力较为平稳冻胶注入阶段计算井底压力，冻胶注入施工排量5.6m3/min，施工压力68MPa。冻胶排量5.6m3/min，31/2″油管摩阻系数0.007MPa/m，27/8″油管摩阻系数0.009MPa/m。井筒液柱压力62MPa。
施工摩阻：5900m×0.007MPa/m+286m×0.009MPa/m＝43.9MPa；
井底压力：68MPa+62MPa-43.9MPa＝86.1MPa
本次重复酸压施工井底压力计算：
酸压施工管柱采用31/2″TP-JC油管×5690m+27/8″TP-JC油管×60m，选取压力较为平稳冻胶注入阶段计算井底压力，冻胶注入施工排量6.8m3/min，施工压力83.2MPa。冻胶排量6.8m3/min，31/2″油管摩阻系数0.009MPa/m，27/8″油管摩阻系数0.011MPa/m。井筒液柱压力62MPa。
施工摩阻：5690m×0.009MPa/m+60×0.011MPa/m＝51.87MPa；
井底压力：83.2MPa+62MPa-51.87MPa＝93.33MPa
在本次酸压施工前该井已经采出液1050m3，地层亏空的情况下，本次酸压较第一次酸压施工井底压力提高了7.23MPa，降滤失效果明显。
本次酸压施工停泵压力26.7MPa，20min压力降至26.0MPa，较第一次压施工停泵压力23.7MPa，20min压力降至23.2MPa，停泵压力明显提高，地层滤失性显著减小。
Claims (8)
1.一种用于缝洞型油藏的降滤失剂组合物，其特征在于，该降滤失剂组合物包括：
(1)含分散悬浮剂的滑溜水压裂液，其中，分散悬浮剂的浓度为0.2-1.0wt％；
(2)改性丁苯橡胶颗粒，其中，由1,3-丁二烯单体与苯乙烯单体经乳液自由基聚合得到重复单元结构式为-(CH2-CH＝CH-CH2)m-(CH-C6H5-CH2)n-的聚合物，再经硫化处理而得到该改性丁苯橡胶颗粒，其重均分子量为300000-400000，数均分子量280000-370000，m:n为70:30；
其中，所述改性丁苯橡胶颗粒粒径以重量百分比计，20-30目占30-35％，30-40目占25-30％，40-80目占25-30％，80-100目占15-20％；所述分散悬浮剂是磺酸盐类含氟阴离子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的降滤失剂组合物，其特征在于，所述改性丁苯橡胶颗粒的拉伸强度大于28MPa，拉断伸长率大于350％。
3.根据权利要求1或2所述的降滤失剂组合物，其特征在于，所述含分散悬浮剂的滑溜水压裂液进一步含有交联剂，相对于含分散悬浮剂的滑溜水压裂液，交联剂的加入量为0.4％-0.6％。
4.根据权利要求3所述的降滤失剂组合物，其特征在于，所述交联剂是有机硼交联剂。
5.一种缝洞型油藏降滤失方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)向地层中注入含分散悬浮剂的滑溜水压裂液进行造缝，其中，含分散悬浮剂的滑溜水压裂液中，分散悬浮剂的浓度为0.2-1.0wt％；
(2)以含分散悬浮剂的滑溜水压裂液为携带载体，采用分段加入方式将改性丁苯橡胶颗粒注入地层中，在注入过程中，改性丁苯橡胶颗粒的浓度由3wt％依次递增至5wt％和8wt％；
其中，所述改性丁苯橡胶颗粒粒径以重量百分比计，20-30目占30-35％，30-40目占25-30％，40-80目占25-30％，80-100目占15-20％；所述分散悬浮剂是磺酸盐类含氟阴离子表面活性剂；
其中，所述改性丁苯橡胶颗粒是由1,3-丁二烯单体与苯乙烯单体经乳液自由基聚合得到重复单元结构式为-(CH2-CH＝CH-CH2)m-(CH-C6H5-CH2)n-的聚合物，再经硫化处理而得到的改性丁苯橡胶颗粒，其重均分子量为300000-400000，数均分子量280000-370000，m:n为70:30。
6.根据权利要求5所述的降滤失方法，其特征在于，所述改性丁苯橡胶颗粒的拉伸强度大于28MPa，拉断伸长率大于350％。
7.根据权利要求5或6所述的降滤失方法，其特征在于，在步骤(2)中，在含分散悬浮剂的滑溜水压裂液中进一步加入交联剂，然后以该滑溜水压裂液为携带载体将改性丁苯橡胶颗粒注入地层中。
8.根据权利要求5或6所述的降滤失方法，其特征在于，采用所述降滤失方法后，施工井底的压力提高了5％-15％。
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