CN109749721B - 一种适用于低渗气藏的储层保护剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于低渗气藏的储层保护剂及制备方法。所述储层保护剂包括以下组份：去离子水、碳酸钙、合成锂皂石、滑石、和润湿剂；各组分按重量份数计：去离子水100重量份；碳酸钙4～30重量份；合成锂皂石0.2～4重量份；滑石4～30重量份；润湿剂0.2～3重量份。方法包括：向去离子水中依次加入所述用量的润湿剂、滑石、碳酸钙、合成锂皂石，搅拌均匀后制得所述储层保护剂。本发明的储层保护剂的尺度范围分布较广，针对各种储层不同孔隙度的特点，将不同粒径大小、不同种类的三种固体颗粒进行合理配伍，阻渗效果更为优异。

Description

一种适用于低渗气藏的储层保护剂及制备方法

技术领域

本发明涉及油田钻井液技术领域，进一步地说，是涉及一种适用于低渗气藏的储层保护剂及制备方法。

背景技术

随着油气资源的日益枯竭，低渗储层已逐渐成为油田开发的重要技术对象。由于低渗储层渗透率较低(渗透率≤0.1×10^-3μm²)，孔隙度较小，如何有效开发建立单井自然产能一直是制约着低渗储层大面积动用的技术瓶颈。目前，越来越多的油田开发使用水平井开采方式，其目的是增大储层的泄油面积，以提高单井产能。但是，在低渗储层水平井开发过程中，较多井完井测试效果不理想，原因是在储层段钻井过程中发生了储层污染现象，钻井液中的固相、液相物质随着压差的作用下进入储层深部形成堵塞，影响了低渗储层的开发。

储层保护剂是钻遇储层时有效保护储层避免被外界物质污染的重要钻井液添加剂，其作用是防止外界的固相、液相污染储层。例如专利ZL200710049168，描述了一种针对裂缝性油气储层的一种油气层保护剂，其组份为600～1100目的超细碳酸15～30％，60～600目的超细碳酸钙25～55％，植物纤维10～40％，氧化沥青5～20％。又如专利ZL201010100583，描述了一种保护储层的屏蔽暂堵技术的纳米碳酸钙-淀粉复合物的合成方法，其主要组分为纳米碳酸钙-淀粉复合物。现有的储层保护剂多以屏蔽暂堵剂为主，其尺度比较单一，对于渗透率、孔隙度较低的低渗储层不能起到有效的阻渗作用，导致实际的应用效果不理想。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种适用于低渗气藏的储层保护剂及制备方法。

一般意义上，低渗储层岩石的孔径大小一般为几百纳米至几十微米，常规储保剂的粒径比较单一，不适用低渗储层屏蔽暂堵的应用，相应地也起不到良好的阻渗效果，自然储层保护效果也不理想。本发明的发明人发现，将纳米尺度的合成锂皂石、滑石和微米尺度的碳酸钙按适宜比例组合在一起使用，能够有效对低渗储层的纳-微米孔隙和微裂缝实施屏蔽暂堵，防止钻井液中水和固相颗粒侵入地层对地层造成损害。由于滑石颗粒表面相对疏水，为了使疏水性的滑石颗粒能够良好分散在钻井液中，可以将几种纳-微米颗粒预分散在水中制备成分散液使用。分散液中需要包括润湿剂，作用是使滑石颗粒表面润湿反转，从疏水转变成亲水，从而能够良好分散在水基钻井液中。此外，合成锂皂石水分散效果良好，且分散在水中有较好的水化提粘效果，可以使分散液具有较好的悬浮能力，防止滑石和碳酸钙颗粒沉降。

本发明的目的之一是提供一种适用于低渗气藏的储层保护剂。

包括以下组份：

去离子水、碳酸钙、合成锂皂石、滑石、和润湿剂；

各组分按重量份数计：

优选用量：

更优选用量：

所述碳酸钙的粒径范围为1～50μm，更优选为1～30μm，更优选为1～15μm。

所述合成锂皂石的粒径范围为50～800nm，更优选为100～650nm，更优选为150～500nm。

所述滑石的粒径为500nm～10μm，优选为650nm～5μm，更优选为800nm～1μm。

所述润湿剂为聚乙二醇和/或聚丙二醇，分子量为500～20000g/mol，优选为1000～10000g/mol，更优选为2000～6000g/mol，更优选为2000～4000g/mol。

本发明的目的之二是提供一种适用于低渗气藏的储层保护剂的制备方法。

包括：

向去离子水中依次加入所述用量的润湿剂、滑石、碳酸钙、合成锂皂石，搅拌均匀后制得所述储层保护剂。

具体步骤如下：

在室温下将去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下加入润湿剂，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入滑石，搅拌1小时后加入碳酸钙，搅拌30分钟后加入合成锂皂石，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

本发明提供的钻井液储层保护剂，与现有技术相比的主要优势在于：

(1)现有技术的储层保护剂(例如非渗透、屏蔽暂堵剂等)通常颗粒尺寸较为单一，不能在钻井压差的作用下，有效进入储层近井壁区域，往往都是形成井壁外围的泥饼，不能对外界的固相、液相有效阻渗。本发明将储层保护剂的尺度范围分布较广，针对各种储层不同孔隙度的特点，将不同粒径大小、不同种类的三种固体颗粒进行合理配伍，阻渗效果更为优异；

(2)本发明的储保剂含有微米级、纳米级的固体颗粒，所以储保剂中设有润湿剂，能够使得固体颗粒，尤其是滑石能在水基钻井液中可以良好分散，避免了团聚和沉降；

(3)本发明的储保剂是由两种微米级颗粒和一种纳米级颗粒复配而成，粒径分布较广，因而能够有效封堵砂岩微孔隙和泥页岩纳-微米孔隙，降低滤失量并起到稳定泥页岩井壁的作用，这是现有储层保护剂不具备的特点。

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

在室温下将50kg去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下依次加入0.1kg润湿剂聚乙二醇(分子量2000g/mol)，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入2kg滑石(800nm)，搅拌1小时后加入2kg碳酸钙(15μm)，搅拌30分钟后加入0.1kg合成锂皂石(300nm)，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

实施例2

在室温下将50kg去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下依次加入1.5kg润湿剂聚乙二醇(分子量2000g/mol)，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入15kg滑石(800nm)，搅拌1小时后加入15kg碳酸钙(15μm)，搅拌30分钟后加入2kg合成锂皂石(300nm)，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

实施例3

在室温下将50kg去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下依次加入0.25kg润湿剂聚乙二醇(分子量2000g/mol)，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入5kg滑石(800nm)，搅拌1小时后加入4.5kg碳酸钙(15μm)，搅拌30分钟后加入0.25kg合成锂皂石(300nm)，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

实施例4

在室温下将50kg去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下依次加入0.5kg润湿剂聚乙二醇(分子量500g/mol)，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入7.5kg滑石(800nm)，搅拌1小时后加入7.5kg碳酸钙(15μm)，搅拌30分钟后加入1kg合成锂皂石(300nm)，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

实施例5

在室温下将50kg去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下依次加入0.25kg润湿剂聚乙二醇(分子量6000g/mol)，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入5kg滑石(500nm)，搅拌1小时后加入4.5kg碳酸钙(1μm)，搅拌30分钟后加入0.25kg合成锂皂石(50nm)，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

实施例6

在室温下将50kg去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下依次加入0.25kg润湿剂聚乙二醇(分子量10000g/mol)，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入5kg滑石(1μm)，搅拌1小时后加入4.5kg碳酸钙(50μm)，搅拌30分钟后加入0.25kg合成锂皂石(800nm)，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

实施例7

在室温下将50kg去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下依次加入0.25kg润湿剂聚乙二醇(分子量20000g/mol)，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入5kg滑石(900nm)，搅拌1小时后加入4.5kg碳酸钙(10μm)，搅拌30分钟后加入0.25kg合成锂皂石(300nm)，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

实施例8

在室温下将50kg去离子水加入到带有搅拌的反应釜中，在搅拌的条件下依次加入0.25kg润湿剂聚丙二醇(分子量2000g/mol)，搅拌30分钟使得润湿剂完全溶解于水中。然后向反应釜中加入5kg滑石(800nm)，搅拌1小时后加入4.5kg碳酸钙(15μm)，搅拌30分钟后加入0.25kg合成锂皂石(300nm)，继续搅拌30分钟后得到本发明的储层保护剂产品，为乳白色粘稠液体。

对比例1

将180μm非渗透储层保护剂干粉(冀鑫石油助剂有限公司)作为对比储层保护剂，用于与实施例的产品进行储层保护效果对比。

对比例2

将150μm的屏蔽暂堵剂干粉(恒昌化工新材料有限公司)作为对比储层保护剂，用于与实施例的产品进行储层保护效果对比。

测试：

采用FDS800-6000储层伤害评价装置测试工作液污染前后的渗透率数值，并用污染后的岩心渗透率除以污染前的岩心渗透率比值得出渗透率恢复值数值，渗透率恢复值越大说明工作液的储层保护效果越好。

操作步骤如下：

1、实验准备：将完全饱和的岩样装入岩心夹持器中，应使液体在岩样中的流动方向与测定气体渗透率时气体的流动方向一致，并保证在整个实验过程中不会有空气遗留在系统中，然后缓慢将围压调至2.0MPa，检测过程中始终保持围压值大于岩心入口压力1.5MPa～2.0MPa。

2、实验过程：可按照0.10cm³/min，0.25cm³/min，0.50cm³/min，0.75cm³/min，1.0cm³/min，1.5cm³/min，2.0cm³/min，3.0cm³/min，4.0cm³/min，5.0cm³/min及6.0cm³/min的流量，依次进行测定。也可根据岩样空气渗透率选择合适的初始测试六速和流速间隔。对于低渗透的致密岩样，当流量尚未达到6.0cm³/min，而压力梯度已大于2MPa/cm，可结束实验。

3、岩样渗透率的计算：

K₁——岩石流体渗透率，10^-3μm²；

μ——测试条件下的流体粘度，mPa·s；

L——岩样长度，cm；

A——岩样横截面积，cm²；

ΔP——岩样两端压差，MPa；

Q——流体在单位时间内通过岩样的体积，cm³/s；

在上述测试中，测试样品为钻井液基浆和由上述实施例1-7(A1-A7)、对比例1-2(B1-B2)制得的储层保护剂混合而成：钻井液基浆组成：5％夏子街钠膨润土，0.2％无水碳酸钠和余量的水，在室温水化24h制成；实施例储层保护剂在基浆中的加入量为2％，对比例润滑剂在基浆中的加入量为2％。岩样取自天然岩心，为川西高庙33-21HF井下沙溪庙组(2700～2800m)，岩样直径25.4mm，岩心长度5cm。

测量结果如表1中所示。

表1

通过表1的数据可以看出，采用本发明的储层保护剂的钻井液A1-A8，渗透率恢复值为85.3～92.84％，表明这些加有该专利储层保护剂的钻井液具有良好的储层保护效果，能够有效保户储层；而采用传统储层保护剂的钻井液B1-B2的渗透率恢复值较低，达到78.92～81.5％，说明本发明的储层保护剂剂具有相对更优的性能。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种适用于低渗气藏的储层保护剂，其特征在于所述储层保护剂包括以下组份：

去离子水、碳酸钙、合成锂皂石、滑石、和润湿剂；

各组分按重量份数计：

所述碳酸钙的粒径范围为1～50μm；

所述合成锂皂石的粒径范围为50～800nm；

所述滑石的粒径范围为500nm～10μm；

所述润湿剂为聚乙二醇和/或聚丙二醇；分子量为500～20000g/mol。

2.如权利要求1所述的适用于低渗气藏的储层保护剂，其特征在于：

3.如权利要求2所述的适用于低渗气藏的储层保护剂，其特征在于：

4.如权利要求1所述的适用于低渗气藏的储层保护剂，其特征在于：

所述碳酸钙的粒径范围为1～30μm；

所述合成锂皂石的粒径范围为100～650nm；

所述滑石的粒径范围为650nm～5μm；

所述润湿剂的分子量为1000～10000g/mol。

5.如权利要求4所述的适用于低渗气藏的储层保护剂，其特征在于：

所述碳酸钙的粒径范围为1～15μm；

所述合成锂皂石的粒径范围为150～500nm；

所述滑石的粒径范围为800nm～1μm；

所述润湿剂的分子量为2000～6000g/mol。

6.如权利要求5所述的适用于低渗气藏的储层保护剂，其特征在于：

所述润湿剂的分子量为2000～4000g/mol。

7.如权利要求1～6之一所述的储层保护剂的制备方法，其特征在于所述方法包括：

向去离子水中依次加入所述用量的润湿剂、滑石、碳酸钙、合成锂皂石，搅拌均匀后制得所述储层保护剂。