CN105969322A - 储层钻井液用暂堵剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储层钻井液用暂堵剂及其制备方法，储层钻井液用暂堵剂包括以下重量份数的原料包括以下重量份数的原料：重质碳酸钙粉60‑80份、轻质碳酸钙粉0‑20份以及氧化镁10‑20份。本发明的暂堵剂中，碳酸钙粉具有较高的硬度和较高的球度，不易变形，在孔喉处暂堵能力强，返排性能好；具有降滤失效果好，配伍性好以及环境友好等特点。适用于水平井裸眼完井的钻井液中，具有适用范围广的特点，在低渗、中渗、高渗储层中均具有较好的使用效果，具有应用的广谱性，生产成本低，制备简单，易于实施和推广，在储层段钻井液中具有广阔的应用前景。

Description

储层钻井液用暂堵剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种暂堵剂，尤其涉及一种储层钻井液用暂堵剂及其制备方法。

背景技术

钻井液是钻井过程中的一种流体，其在钻开储层过程中，由于液柱压差的作用，必然会进入储层，造成储层伤害。而对于水平井裸眼完井的储层所采用的钻井液，其伤害储层的概率就更大，由于储层钻井液的伤害造成油田产能低甚至无产能的现象时有发生。为解决钻井液的储层保护问题，研究一套适合的保护储层的钻井液体系就至关重要，而该钻井液中采样何种封堵方式，即采用什么样的暂堵剂就显得尤为重要，将直接决定钻井液储层保护效果的好坏。

在暂堵剂方面，尤其是储层保护的暂堵剂方面，研究人员也做了大量的工作，从早期的“三分之一”架桥理论，到屏蔽暂堵理论，再到Kaeuffer提出的暂堵剂颗粒的“理想充填理论”，又称作d_1/2理论，即当暂堵剂颗粒累积体积分数与粒径的平方根(即d_1/2)成正比时，可实现颗粒的理想充填。再到Hands等人依据“理想充填”理论，进一步提出了便于现场实施的d₉₀规则，即当暂堵剂颗粒在其粒径累积分布曲线上的d₉₀值(指90％的颗粒粒径小于该值)与储层的最大孔喉直径或最大裂缝宽度相等时，可取得理想的暂堵效果。

目前的暂堵剂一般只包括碳酸钙，或者包括可酸溶纤维、可油溶树脂、可酸溶变形粒子及碳酸钙等多种组分，仍存在一定的不足和缺陷：1)应用范围窄，并且有的只是用于低渗储层，有的只是用于高渗储层，针对性太强；2)在使用到碳酸钙作为其中一种储层保护材料时，未说明或未考虑碳酸钙种类的影响，尤其是品质的影响，碳酸钙的来源有很多，包括大理石、方解石、石灰石、人工合成等，其不同来源对储层保护的影响不同；3)采用的材料均具有一定的变形特点，在地层高温情况下存在变形的可能，一旦颗粒变形后将会卡死孔隙或孔喉，容易造成永久性的堵塞，从而伤害储层；4)能否用于水平井裸眼完井的钻井液中有待考证。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供一种应用范围广、暂堵能力强、返排性能好的储层钻井液用暂堵剂及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种储层钻井液用暂堵剂，包括以下重量份数的原料：重质碳酸钙粉60-80份、轻质碳酸钙粉0-20份以及氧化镁10-20份。

本发明的暂堵剂中，所述重质碳酸钙粉为酸溶率大于98％的大理石粉。

本发明的暂堵剂中，所述重质碳酸钙粉包括40-80份的200目大理石粉、20-40份的400目大理石粉、以及0-40份的800目大理石粉。

本发明的暂堵剂中，所述氧化镁包括重质氧化镁和/或轻质氧化镁。

本发明还提供一种储层钻井液用暂堵剂的制备方法，包括：

按原料重量份数将重质碳酸钙粉、轻质碳酸钙粉以及氧化镁充分混合均匀，即得储层钻井液用暂堵剂。

本发明的制备方法中，将各原料投入到捏合机中进行充分混匀，获得所述储层钻井液用暂堵剂。

本发明的制备方法中，还包括原料重质碳酸钙粉的制备：

采用酸溶率大于98％的大理石进行破碎、粉磨分级，制得大理石粉。

本发明的制备方法中，将所述大理石经过鳄破机破碎为2-5mm的颗粒，投入到雷蒙磨中粉磨分级后，再进入粉体整形机中整理为球度大于0.6的碳酸钙粉，再采用旋风分级设备对粉磨后的超细碳酸钙微粉进行分级处理，分别得到200目、400目、800目的大理石粉。

本发明的制备方法中，还包括原料轻质碳酸钙粉的制备：采用酸溶率大于98％的大理石制成。

本发明的制备方法中，将所述大理石进行煅烧，反应制得氧化钙和二氧化碳；将制得的二氧化碳经精馏处理后，采用压缩机组压缩至0.2-0.4MPa，同时将制得的氧化钙加入到70-90℃的去离子水中，不断搅拌，制得浓度为20-35％的氢氧化钙悬浮液；

将氢氧化钙悬浮液由喷雾设备喷出，同时将压缩后的二氧化碳通入到喷雾设备喷嘴处，使氢氧化钙悬浮液和二氧化碳充分反应，制得轻质碳酸钙。

本发明的暂堵剂中，碳酸钙粉具有较高的硬度和较高的球度，不易变形，在孔喉处暂堵能力强，返排性能好；具有降滤失效果好，配伍性好以及环境友好等特点。储层保护效果好，渗透率恢复值达到95％以上，适用于水平井裸眼完井的钻井液中，具有适用范围广的特点，在低渗、中渗、高渗储层中均具有较好的使用效果，具有应用的广谱性，生产成本低，制备简单，易于实施和推广，在储层段钻井液中具有广阔的应用前景。

具体实施方式

本发明的储层钻井液用暂堵剂，包括以下重量份数的原料：重质碳酸钙粉60-80份、轻质碳酸钙粉0-20份以及氧化镁10-20份。

其中，重质碳酸钙粉为酸溶率大于98％的大理石粉，硬度高。进一步地，大理石粉的球度大于0.6，使得粉体接近于球形颗粒，不易变形。

优选地，重质碳酸钙粉包括40-80份的200目大理石粉、20-40份的400目大理石粉、以及0-40份的800目大理石粉；重质碳酸钙粉可由上述的各目大理石粉复配而成。

轻质碳酸钙粉也可为酸溶率大于98％的大理石粉。

氧化镁包括重质氧化镁和/或轻质氧化镁，可由重质氧化镁和轻质氧化镁复配而成。优选地，采用有效含量(纯度)大于98％的氧化镁。

本发明的储层钻井液用暂堵剂的制备方法，包括：

按原料重量份数将重质碳酸钙粉、轻质碳酸钙粉以及氧化镁充分混合均匀，即得储层钻井液用暂堵剂；操作简单。

其中，各原料的混合可由捏合机实现；混合时，将各原料按比例投入到捏合机中进行充分混匀。

本发明的制备方法中，还包括原料重质碳酸钙粉的制备：

采用酸溶率大于98％的大理石进行破碎、粉磨分级，制得大理石粉。

具体地，将大理石经过鳄破机破碎为2-5mm的颗粒，投入到雷蒙磨中粉磨分级后，再进入粉体整形机中整理为球度大于0.6的碳酸钙粉，再采用旋风分级设备对粉磨后的超细碳酸钙微粉进行分级处理，分别得到200目、400目、800目的大理石粉。

本发明的制备方法中，还包括原料轻质碳酸钙粉的制备：采用酸溶率大于98％的大理石制成。

具体地，将大理石进行煅烧，反应制得氧化钙和二氧化碳；将制得的二氧化碳经精馏处理后，采用压缩机组压缩至0.2-0.4MPa，同时将制得的氧化钙加入到70-90℃的去离子水中，不断搅拌，制得浓度为20-35％的氢氧化钙悬浮液；将氢氧化钙悬浮液由喷雾设备喷出，同时将压缩后的二氧化碳通入到喷雾设备喷嘴处，使氢氧化钙悬浮液和二氧化碳充分反应，制得轻质碳酸钙。

氧化镁可以采用市售的氧化镁，且要求有效含量大于98％。

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

储层钻井液用暂堵剂，包括以下原料：35份的200目大理石粉、21份的400目大理石粉、14份的800目大理石粉、15份的氧化镁以及15份的轻质碳酸钙粉。

实施例2：

储层钻井液用暂堵剂，包括以下原料：64份的200目大理石粉、16份的400目大理石粉以及15份的氧化镁。

实施例3：

储层钻井液用暂堵剂，包括以下原料：24份的200目大理石粉、24份的400目大理石粉、12份的800目大理石粉、20份的氧化镁以及20份的轻质碳酸钙粉。

实施例4：

储层钻井液用暂堵剂，包括以下原料：42份的200目大理石粉、14份的400目大理石粉、14份的800目大理石粉、10份的氧化镁以及20份的轻质碳酸钙粉。

对上述实施例1-4所制得的暂堵剂的测试如下：

1)暂堵剂单独测试：

测试暂堵剂的酸溶率及其封堵性能，结果如下表1：

表1

淀粉降滤失剂	酸溶率(％)	PPT滤失量(mL)
			实施例1	99.2	7.2
实施例2	99.6	7.5
			实施例3	99.3	7.3
实施例4	99.5	6.8
			比较例(双飞粉)	91.2	18.2

由上表数据可知，本发明所制得的暂堵剂酸溶率均达到了99％以上，且在PPT实验中的封堵效果非常，滤失量小于8mL。上述实施例中各原料还可以选用在对应的质量份数范围内的其他份数代替，同样可达到酸溶率均达到99％以上，封堵效果好、滤失量小于8mL的效果。

2)暂堵剂在水平井裸眼完井的储层段钻井液中的测试：

钻井液配方：海水+0.1％氢氧化钠+0.2％碳酸钠+0.5％VIS+2.0％降滤失剂+5％实施例1-4的暂堵剂。

普通钻井液：海水+0.1％氢氧化钠+0.2％碳酸钠+0.5％VIS+2.0％降滤失剂+5％双飞粉。

按上述配方配制钻井液，测得性能如下表2。

表2

注：

T：钻井液老化温度，℃；

AV：钻井液表观粘度，mPa·s；

PV：钻井液塑性粘度，mPa·s；

YP：钻井液动切力，Pa；

LSRV：低剪切速率粘度，mPa·s；

API：钻井液中压失水(0.7MPa，室温，30min)，mL；

SRL：钻井液泥饼的溶蚀率，％；

K：岩心上驱替采用完井液完井后的渗透率恢复值，％；

P：在岩心上驱替过程中的返排压力，psi。

由上述表2可知，采用本发明的储层钻井液用暂堵剂配制的钻井液，在流变性上与普通钻井液性能一致，但是在泥饼的酸溶率上达到了100％，而普通钻井液仅为89％，要明显优于普通钻井液；在渗透率恢复值上达到了95％以上，储层伤害不到5％；而普通钻井液的渗透率恢复值仅为71％，储层伤害达到了30％左右；在岩心驱替过程中的返排压力仅为0.02psi，而普通钻井液的返排压力达到了0.15MPa。综合对比来看，本发明的储层钻井液用暂堵剂所配制的钻井液要明显优于采用双飞粉配制的钻井液。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种储层钻井液用暂堵剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：重质碳酸钙粉60-80份、轻质碳酸钙粉0-20份以及氧化镁10-20份。

2.根据权利要求1所述的储层钻井液用暂堵剂，其特征在于，所述重质碳酸钙粉为酸溶率大于98%的大理石粉。

3.根据权利要求2所述的储层钻井液用暂堵剂，其特征在于，所述重质碳酸钙粉包括40-80份的200目大理石粉、20-40份的400目大理石粉、以及0-40份的800目大理石粉。

4.根据权利要求1所述的储层钻井液用暂堵剂，其特征在于，所述氧化镁包括重质氧化镁和/或轻质氧化镁。

5.一种权利要求1-4任一项所述储层钻井液用暂堵剂的制备方法，其特征在于，包括：

按原料重量份数将重质碳酸钙粉、轻质碳酸钙粉以及氧化镁充分混合均匀，即得储层钻井液用暂堵剂。

6.根据权利要求5所述的储层钻井液用暂堵剂的制备方法，其特征在于，将各原料投入到捏合机中进行充分混匀，获得所述储层钻井液用暂堵剂。

7.根据权利要求5或6所述的储层钻井液用暂堵剂的制备方法，其特征在于，还包括原料重质碳酸钙粉的制备：

采用酸溶率大于98%的大理石进行破碎、粉磨分级，制得大理石粉。

8.根据权利要求7所述的储层钻井液用暂堵剂的制备方法，其特征在于，将所述大理石经过鳄破机破碎为2-5mm的颗粒，投入到雷蒙磨中粉磨分级后，再进入粉体整形机中整理为球度大于0.6的碳酸钙粉，再采用旋风分级设备对粉磨后的超细碳酸钙微粉进行分级处理，分别得到200目、400目、800目的大理石粉。

9.根据权利要求5或6所述的储层钻井液用暂堵剂的制备方法，其特征在于，还包括原料轻质碳酸钙粉的制备：采用酸溶率大于98%的大理石制成。

10.根据权利要求9所述的储层钻井液用暂堵剂的制备方法，其特征在于，将所述大理石进行煅烧，反应制得氧化钙和二氧化碳；将制得的二氧化碳经精馏处理后，采用压缩机组压缩至0.2-0.4MPa，同时将制得的氧化钙加入到70-90℃的去离子水中，不断搅拌，制得浓度为20-35%的氢氧化钙悬浮液；

将氢氧化钙悬浮液由喷雾设备喷出，同时将压缩后的二氧化碳通入到喷雾设备喷嘴处，使氢氧化钙悬浮液和二氧化碳充分反应，制得轻质碳酸钙。