CN104745156A - 一种具有保护油气储层作用的油气井注水泥隔离液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油气井使用化学助剂领域中的一种具有保护油气储层作用的油气井注水泥隔离液。包含有以下重量百分比的组分：成膜剂7～20%，成膜助剂5～10%，悬浮稳定剂2～5%，表面活性剂5～9%，其余为水。本发明的隔离液中还包括加重剂，隔离液的密度最高可加重至2.0g/cm3。本发明的隔离液具有以下优势：隔离液体系稳定性好，可抗150℃高温；隔离液失水量少，可通过调节成膜剂的加量，使失水量控制在50mL以内，并迅速形成一层薄膜，有效阻隔随后流经的水泥浆的失水；隔离液与产层常用钻井液和水泥浆体系具有较好的流变相容性，能够起到有效的隔离作用；隔离液具有良好冲洗作用；隔离液形成的封堵膜承压能力强，可适用于不同渗透率的地层。

Description

一种具有保护油气储层作用的油气井注水泥隔离液
技术领域
本发明涉及油气井使用化学助剂领域中的一种具有保护油气储层作用的油气井注水泥隔离液。
背景技术
当前，油气田开发已进入中后期，衰竭地层的钻井、完井工作日益增加，衰竭地层的油气储层打开后更容易受到伤害。在打开油气储层时，由于外来组份（固、液相）与储层组份发生物理、化学变化，如微粒运移、水化膨胀、无机/有机垢堵塞、细菌堵塞等，从而导致岩石内部的液体和结构改变并引起储层绝对渗透率的降低的过程。储层保护技术是保护储层不受伤害所采用的措施。储层伤害和储层保护技术不但在钻井，而且在完井、固井、酸化压裂以及生产、修井等各个环节均应存在。
目前，保护油气储层的措施主要有：
（1）控制钻井液密度，近平衡或欠平衡压力钻井；
（2）开发出几种水泥浆体系：微失水水泥浆体系、塑性水泥浆体系、胶乳水泥浆体系，降低失水，防止油气层污染和油气水窜；
（3）研发泥饼易清除、低失水的非渗透（或超低渗透）钻井液体系，保护油气层。
由上述可知，目前保护油气储层的主要措施主要是从钻井技术、钻井液和水泥浆的方面入手，但是在实际固、完井工作中，现用前置液体系大多是采用水加入降失水剂和分散剂等外加剂，或者直接是稀释的钻井液体系，其失水量大、滤失严重，对储层造成伤害，另外固井作业中水泥浆滤液侵入深层以及水泥浆漏失等问题，也会对储层造成伤害。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够保护油气储层的油气井注水泥隔离液体系。此体系自身的失水量小，且流经井壁时瞬间滤失形成一层非渗透薄膜，具有较好的承压能力，它相当于在井壁的外围形成了一层保护层，将控制不稳定地层的垮塌，并且能够有效控制随后流经的水泥浆的滤失或者漏失，可提高固井质量，并起到保护油气储层的作用。
本发明内容如下：
一种具有保护油气储层作用的油气井注水泥隔离液，包含有以下重量百分比的组分：
其余为水。
上述的各组分重量百分比优选为：
其余为水。
上述方案进一步包括:
本发明的油气井注水泥隔离液中还会加入加重剂来调节隔离液密度，一般常用的加重剂为重晶石，密度为4.2g/cm3，可经过市售获得。隔离液的密度最高可加重至2.0g/cm3，不加加重剂则密度接近于水。
所述成膜剂为聚氨酯类、聚烯醇类、活硝酸纤维类合成高分子胶乳，或者蛋白、多糖天然高分子物质；所述成膜助剂为醇酯十二或者二氧化硅产品如微硅；所述悬浮稳定剂由黄原胶、羟甲基纤维素以及钠土复配组成；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或者壬基酚聚氧乙烯醚。
更进一步：所述成膜剂为丙烯酸聚氨酯共聚胶乳、聚丁二烯、聚氨酯改性硝酸纤维、丙烯酸酯改性酪蛋白，或经过化学交联的聚乙烯醇胶乳；所述悬浮稳定剂由黄原胶、羟甲基纤维素以及钠土按质量比为1:1:2复配组成。
本发明的隔离液的配制方法：
按水的重量为100重量份计，加入5～9重量份的表面活性剂和7～20重量份的成膜剂；将2～5重量份的悬浮稳定剂、5～10重量份的成膜助剂与按照密度要求称取一定量的加重剂干混，在低速下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀制成隔离液。
优选的按以下方法制备：按水的重量为100重量份计，加入6～8重量份的表面活性剂和7～15重量份的成膜剂；将3～5重量份的悬浮稳定剂、5～8重量份的成膜助剂与按照密度要求称取一定量的加重剂干混，在低速（小于4000转/分钟）下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀制成隔离液。
本发明的隔离液与上述背景技术相对比可有以下优势：
1、本发明的隔离液体系稳定性好，可抗150℃高温；
2、本发明的隔离液失水量少，可通过调节成膜剂的加量，使失水量控制在50mL以内，并迅速形成一层薄膜，有效阻隔随后流经的水泥浆的失水；
3、本发明的隔离液与产层常用钻井液和水泥浆体系具有较好的流变相容性，能够起到有效的隔离作用；
4、本发明的隔离液具有良好冲洗作用；
5、本发明的隔离液形成的封堵膜承压能力强，可适用于不同渗透率的地层。
附图说明
图1为比较例1的隔离液泥饼扫描电镜图。
图2为实施例1的隔离液泥饼扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例1：
称取75重量份的水，加入6重量份的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和7重量份的成膜剂丙烯酸聚氨酯共聚胶乳；将2重量份的悬浮稳定剂、5重量份的成膜助剂醇酯十二和适量加重剂干混，在2000转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.2g/cm3的隔离液。
实施例2：
称取75重量份的水，加入5重量份的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和9重量份的成膜剂聚丁二烯；将4重量份的悬浮稳定剂、5重量份的成膜助剂醇酯十二和适量加重剂干混，在1300转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.8g/cm3的隔离液。
实施例3：
称取75重量份的水，加入7重量份的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和10重量份的成膜剂丙烯酸酯改性酪蛋白；将4重量份的悬浮稳定剂、5重量份的成膜助剂醇酯十二和适量加重剂干混，启动搅拌器，在3500转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.3g/cm3的隔离液。
实施例4：
取70重量份的水，加入7重量份的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和10重量份的成膜剂聚丁二烯；将4重量份的悬浮稳定剂、8重量份的成膜助剂醇酯十二和适量加重剂干混，在2500转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.5g/cm3的隔离液。
实施例5：
称取75重量份的水，加入8重量份的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和12重量份的成膜剂丙烯酸聚氨酯共聚胶乳；将5重量份的悬浮稳定剂、5重量份的成膜助剂醇酯十二和适量加重剂干混，在2000转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.4g/cm3的隔离液。
实施例6：
称取75重量份的水，加入8重量份的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和15重量份的成膜剂聚乙烯醇胶乳；将3重量份的悬浮稳定剂、5重量份的成膜助剂微硅和适量加重剂干混，在3800转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.6g/cm3的隔离液。
实施例7：
称取75重量份的水，加入8重量份的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和8重量份的成膜剂聚乙烯醇胶乳；将3重量份的悬浮稳定剂、8重量份的成膜助剂微硅和适量加重剂干混，在1800转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.9g/cm3的隔离液。
实施例8：
称取75重量份的水，加入8重量份的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和8重量份的成膜剂聚乙烯醇胶乳；将3重量份的悬浮稳定剂、8重量份的成膜助剂微硅和适量加重剂干混，在2200转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.32g/cm3的隔离液。
实施例9：
称取75重量份的水，加入7重量份的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和15重量份的成膜剂聚氨酯改性硝酸纤维；将3重量份的悬浮稳定剂、5重量份的成膜助剂二氧化硅粉和适量加重剂干混，在2800转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.7g/cm3的隔离液。
实施例10：
称取75重量份的水，加入6重量份的表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和15重量份的成膜剂聚氨酯改性硝酸纤维；将3重量份的悬浮稳定剂、8重量份的成膜助剂二氧化硅粉和适量加重剂干混，在2800转/分钟下缓慢加入上述混合物，搅拌均匀后制成密度为1.7g/cm3的隔离液。
对比例1：
在实施例1的基础上，不加成膜剂，其他条件不变。
对比例2：
在实施例1的基础上，不加表面活性剂，其他条件不变。
隔离液的性能评价：
1、隔离液的悬浮稳定性试验
隔离液的稳定性对有效隔离钻井液和水泥浆起到非常关键的作用。该项试验主要是评价该发明隔离液体系在不同温度点的悬浮稳定性。
试验方法：
将隔离液置于一定温度的水浴中养护（120℃、150℃为热滚5h后静置）一定时间，进行沉降实验，测量其上、下密度差，结果见表1。
表1隔离液的悬浮稳定性试验数据
由表1可见，测得上、下密度差均不大于0.05g／cm3，说明此非渗透隔离液体系具有良好的抗温性(150℃)和悬浮稳定性
2、隔离液的API失水量试验
将实施例1、3、4、5、6和对比例1隔离液，按照API标准，在常温、6.9MPa的条件下，利用失水仪失水30min，试验结果见表2。
可以看出，此隔离液体系失水量低。
表2隔离液的API失水量试验数据
配方 实施例1 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
成膜剂的加量／重量份 7 9 10 12 15 0
API失水量／mL 32 28 23 18 11 70
3、隔离液的电镜扫描试验
为了从微观的角度观察成膜隔离液的成膜情况，将做过AP工失水的隔离液泥饼在室温下自然干燥后，用扫描电镜观察泥饼表面。扫描
电镜图见说明书附图图1、图2。
从电镜扫描结果可以看出，未加入成膜剂的对比例1所形成的泥饼，其颗粒堆积在一起，颗粒之间有清晰可见的多孔结构，说明该泥饼不够致密，具有较大的渗透率。而加入成膜剂的实施例1所形成的泥饼，其中固体颗粒形成的多孔结构不明显，可明显看到一层均匀而致密的聚合物薄膜，说明泥饼的渗透性差，成膜效果好。
4、隔离液对水泥浆失水量的影响试验
试验方法：
将隔离液在常温，6.9MPa的条件下，利用失水仪失水一定时间——分别为3min、5min和8min；然后在留有隔离液滤饼的基础上换入低密度水泥浆；失水条件同上，失水时间为30min，得到此时的水泥浆失水量，试验结果见表3。
低密度水泥浆体系：嘉华水泥+21%漂珠+6.2%微硅+1.2%SWJ-1+1.2%SWJZ。
表3隔离液对水泥浆失水量的影响试验结果
由表3可以看出，此隔离液体系在失水3min后，就将失水量为140mL的低密度水泥浆体系的失水控制到36mL，说明此隔离液在压差的作用下，能很快成膜，并有效控制水泥浆的失水量；随着隔离液失水时间的增长，将进一步控制随后经过的水泥浆失水。
5、隔离液承压能力评价实验
该发明隔离液在压差的作用下，形成的封堵膜致密且薄，有一定的变形能力，即韧性，下面通过实验测定封堵膜的承压能力。
取不同渗透率的岩心，经过实施例8、实施例9的成膜隔离液污染(常温，3.5MPa)10min，然后将岩心装入岩心夹持器中，再将隔离液换成清水，加环压(20MPa)，利用手动泵，逐渐加压直至有大量滤液流出为止，此时手动泵显示的压力即为突破压力，结果见表4。
表4隔离液的承压能力实验结果
隔离液配方 岩心渗透率／mD 突破压力P岩心／MPa
实施例8 12(煤油测) 20
实施例9 1866(煤油测) 16
实验结果说明，本发明隔离液体系在常温，3.5MPa的条件下，10min的时间已经形成了致密的封堵层，即便是水，直至压力高达20MPa(低渗岩心)或者16MPa(高渗岩心)的条件下，才可以大量通过，低渗岩心的构架必定也起到一定承压作用，但通过高渗岩心的实验，证明此非渗透隔离液10min所成的封堵膜承压能力已经较强，可以适用于不同的渗透地层，从低渗到高渗，都可以在井壁的外围形成一层保护层，将会控制不稳定地层的垮塌，有效地稳定井壁。
6、该发明隔离液对水泥胶结强度的影响试验
该发明成膜隔离液体系还具有一定的冲洗功能，下面通过对水泥胶结强度的影响试验来说明它的冲洗效果。
试验方法：
制备四块岩心，标注序号1号、2号、3号、4号，将四块岩心样品放入油基钻井液中浸泡24h后取出岩心并竖直放置20min；将对比例2配制的隔离液冲洗岩心1号、2号，冲洗时间为8min；将实施例10配制的隔离液冲洗岩心3号、岩心4号，冲洗时间同上；将处理过的岩心放入底部铺有玻璃片的钢管制模具的中央，向环空中注入水泥浆，上端用玻璃片密封好；放入75℃的水浴中养护48h；取出，在压力机上测定并记录数据，结果见表5。
表5隔离液对水泥胶结强度的影响
试验结果表明，被油基钻井液污染过的岩心1、2，其平均界面胶结强度仅为0.05MPa，而经过具有冲洗作用的本发明隔离液冲洗后，其平均界面胶结强度达到1.11MPa以上，可以明显改善界面胶结强度。

Claims (5)

1.一种具有保护油气储层作用的油气井注水泥隔离液，其特征是包含有以下重量百分比的组分：
①成膜剂     7～20%
②成膜助剂    5～10%
③悬浮稳定剂     2～5%
④表面活性剂     5～9%
其余为水。
2.根据权利要求1所述具有保护油气储层作用的的油气井注水泥隔离液，其特征是所述的各组分重量百分比优选为：
①成膜剂     7～15%
②成膜助剂    5～8%
③悬浮稳定剂    3～5%
④表面活性剂    6～8%
其余为水。
3.根据权利要求1或2所述具有保护油气储层作用的油气井注水泥隔离液，其特征是:组分中还含有加重剂，加重剂使用量满足加重后隔离液密度最高加重至2.0 g/cm3。
4.根据权利要求3所述具有保护油气储层作用的的油气井注水泥隔离液，其特征是：所述成膜剂为聚氨酯类、聚烯醇类、活硝酸纤维类合成高分子胶乳，或者蛋白、多糖天然高分子物质；所述成膜助剂为醇酯十二或者微硅；所述悬浮稳定剂由黄原胶、羟甲基纤维素以及钠土复配组成；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或者壬基酚聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求4所述具有保护油气储层作用的的油气井注水泥隔离液，其特征是：所述成膜剂为丙烯酸聚氨酯共聚胶乳、聚丁二烯、聚氨酯改性硝酸纤维、丙烯酸酯改性酪蛋白，或经过化学交联的聚乙烯醇胶乳；所述悬浮稳定剂由黄原胶、羟甲基纤维素以及钠土按质量比为1:1:2复配组成。
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