CN109777376A - 一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，由基液、降粘剂和原油分散剂组成，其中，基液中以重量份计包括：5‑10份抑制剂，0.5‑0.8份的起泡剂和100份水；降粘剂主要由表面活性剂组成，降粘剂与基液体积百分比为3‑8%，原油分散剂主要由聚氧乙烯基璜酸盐组成，原油分散剂与基液体积百分比为0.3‑0.8%。本发明能有效保证在地层出油条件安全、有效的进行气体钻井，提高气体储层钻井的安全性、适用性和经济性。

Description

一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系

技术领域

本发明涉及石油天然气开采中，适用于气体钻井在地层出油的泡沫体系技术领域。

背景技术

随着石油行业的发展，石油开采速度日益加快，对新技术、新工艺的应用愈来愈多，气体钻井技术便是新技术、新工艺的典型。以气体作为介质，一方面可以大大提高机械钻速，另一方面作业循环介质的气体密度低，对井眼形成的压力较低，在钻井过程中有着明显的治漏效果，并且气体钻井是以气体代替泥浆作为介质，不会出现泥浆污染现象，在保护储层上的有着明显的效果。虽然气体钻井技术对石油开采有着诸多益处，但在气体钻井发展过程中也暴露出了一些亟待解决的问题。由于气体钻井在保护储层中有较大的优势，故气体钻井在储层钻井上得到了广泛的应用，但在储层气体钻井过程中可能钻遇地层出油，地层出油导致油砂混合，粘附在井壁和钻具上导致岩屑无法正常返出，会极大增大卡钻情况的发生，解决地层出油导致的卡钻这一问题是必要的。

公开号为103897672A，公开日为2014年7月2日的中国专利文献公开了一种钻井用高抗油发泡剂；各组分按重量份为：脂肪醇10～50份，环氧丙烷2～30份，氢氧化钾0.3～15份，已内酰胺10～50份，椰子油30～80份，三乙醇胺8～40份，水150～500份；该发泡剂既能在水中发泡，也能在不同油水比中发泡，特别是在油与水的比例达到7：3条件下发泡率在3倍以上，即抗油率达70％。

但是，以上述专利文献为代表的现有技术，气体钻井遇地层出油中使用的泡沫体系分散、降粘原油的效果并不明显，虽能够解决地层少量出油的情况，但出油量较大后，依然会致使岩屑粘附成团，导致环空堵塞卡钻。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，本发明能有效保证在地层出油条件安全、有效的进行气体钻井，提高气体储层钻井的安全性、适用性和经济性。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，其特征在于：由基液、降粘剂和原油分散剂组成，其中，基液中以重量份计包括：5-10份抑制剂，0.5-0.8份的起泡剂和100份水；降粘剂主要由表面活性剂组成，降粘剂与基液体积百分比为3-8%，原油分散剂主要由聚氧乙烯基璜酸盐组成，原油分散剂与基液体积百分比为0.3-0.8%。

其中，基液中以重量份计包括：7份抑制剂，0.67份的起泡剂和100份水；降粘剂主要由表面活性剂组成，降粘剂与基液体积百分比为5%，原油分散剂主要由聚氧乙烯基璜酸盐组成，原油分散剂与基液体积百分比为0.5%。

所述的抑制剂是指氯化钾。

所述起泡剂是指市售型号为QP-2的起泡剂。

所述原油分散剂是指市售型号为KD-L315的原油清洗剂。

所述降粘剂是指市售型号为AG-04的降粘剂。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：

1、本发明中，采用“基液中以重量份计包括：5-10份抑制剂，0.5-0.8份的起泡剂和100份水；降粘剂主要由表面活性剂组成，降粘剂与基液体积百分比为3-8%，原油分散剂主要由聚氧乙烯基璜酸盐组成，原油分散剂与基液体积百分比为0.3-0.8%”这样的技术方案，经实验验证，可以快速分散原油，同时降粘原油粘度，很大程度减少了岩屑粘附成团而导致环空堵塞卡钻的风险。该配方适用于地层出油条件下的泡沫钻井，为气体钻井提供了有利的手段。

2、本发明中，采用“7份抑制剂，0.67份的起泡剂和100份水；降粘剂主要由表面活性剂组成，降粘剂与基液体积百分比为5%，原油分散剂主要由聚氧乙烯基璜酸盐组成，原油分散剂与基液体积百分比为0.5%”的技术方案，参照实施例其效果最好。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为模拟地层出油条件下泡沫循环装置图；

图中标记：

1、泡沫发生装置，2、流量计，3、小方罐，4、注油装置，5、离心泵，6、100m*3寸管线，A、泡沫发生系统，B、泡沫循环系统。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种用于气体钻井出油条件下的泡沫体系，由基液、降粘剂和原油分散剂组成，其中，基液中以重量份计包括：5-10份抑制剂，0.5-0.8份的起泡剂和100份水；降粘剂主要由表面活性剂组成，降粘剂与基液体积百分比为3-8%，原油分散剂主要由聚氧乙烯基璜酸盐组成，原油分散剂与基液体积百分比为0.3-0.8%。

实施例2

采用如下的实验经过如下实验获得最佳效果：本泡沫体系由基液、降粘剂、原油分散剂组成，其中基液中以重量份计包括：7份抑制剂，0.67份的起泡剂和100份水。降粘剂与基液体积百分比为5%，原油分散剂与基液体积百分比为0.5%。所述抑制剂是指市售常用的氯化钾KCL，所述起泡剂是指市售型号为QP-2的起泡剂，所述原油分散剂是指市售型号为KD-L315的原油清洗剂,

所述降粘剂是指市售型号为AG-04的降粘剂。

1、室内实验

①取150ml泡沫基液，在搅拌器中以10000rpm速度搅拌2min，发泡；

②根据推荐加量加入不同浓度配比的降粘剂（1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%）与原油分散剂（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%）；

③将不同浓度比配方的泡沫基液加入200ml原油中，搅拌均匀，利用六速旋粘度计测定原油粘度的变化；

④记录数据，如表1所示。

表1加不同配比泡沫基液的原油粘度结果记录表

2、模拟试验

单单根据降粘性还无法满足优选要求，由于原油会减少泡沫的半衰期及发泡率，故需要对每种泡沫配方混合原油后的性质进行测验，即评价它经过原油混合后的发泡率及半衰期。假定现场实际情况：井眼尺寸为215.9mm，井深2000m，产油量3m³/h。为了更好模拟现场情况，采用如图1所示的实验装置流程进行模拟试验，该试验装置分为两部分，泡沫发生系统（A）及泡沫循环系统（B），泡沫发生装置（1）将制造的泡沫输送进小方罐（3），在小方罐（3）中对原油和泡沫进行混合，通过离心泵（5）对该混合物进行循环，利用该装置可以测定循环后混合产物的发泡率及半衰期。由于测定泡沫的发泡体积及半衰期与井眼尺寸无关，只与泡沫运动时间及泡沫的运动状态有关，故没必要按照实际井筒尺寸进行模拟。本实验根据泡沫循环时间相同，上返速度相同的原理进行模拟试验，由于条件限制无法1:1模拟出井深与井筒直径，可以采用取任意微元，观察该微元段通过整个井筒（2000m）后的状态，便可以反映出整个泡沫的装态。现取实际井筒5m微元进行研究，不难得出5m井筒的体积为V_微元=5×3.14×（0.215/2）²=0.18m³，考虑实际损耗及泵中残留，取0.2m³泡沫进行研究，即试验所需配置抗油泡沫体积。现考虑地层出油分布均匀，现假定现场实际泡沫返速为10m/s，而通过该微元段的时间为0.5s，故该5m微元段中地层出油量为V_油=3000L/3600=0.83L，即为试验所需注入的油量。现使用100m的3”的管线模拟井筒，根据5m/s的上返速度可以计算出所需离心泵的排量Q=v.S=5×3.14×(0.076/2)²=0.02m³/s=72m³/h，故离心泵排量排量不能低于72m³/h，本实验选择isw100-125型离心泵，其排量为96m³/h。循环的次数确定，主要通过实际循环时间及上返速度相等来确定，实际循环一次的时间：t=井深×2/上返速度=4000/5=800s，模拟试验循环一次的时间：t₁=管线长度/上返速度=100/5=20s，故模拟试验的循环次数为，N=800/20=40次，循环时间为13.33min。

试验步骤：

①按照不同配方通过泡沫体系泡沫发生器（1）在小方罐（3）中制造出0.2m³不同体系泡沫，同时利用流量计（2）记录不同配方的基液量；

②在配置好的0.2m³泡沫中混入0.83L原油；

③通过离心泵在整个泡沫循环系统（B）中循环13.33min；

④在小方罐（3）中测定循环后最终的体积，从而得到半衰期及发泡率；

⑤记录数据，结果见表2。

表2模拟试验数据表

Claims (6)

1.一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，其特征在于：由基液、降粘剂和原油分散剂组成，其中，基液中以重量份计包括：5-10份抑制剂，0.5-0.8份的起泡剂和100份水；降粘剂主要由表面活性剂组成，降粘剂与基液体积百分比为3-8%，原油分散剂主要由聚氧乙烯基璜酸盐组成，原油分散剂与基液体积百分比为0.3-0.8%。

2.根据权利要求1所述的一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，其特征在于：其中，基液中以重量份计包括：7份抑制剂，0.67份的起泡剂和100份水；降粘剂主要由表面活性剂组成，降粘剂与基液体积百分比为5%，原油分散剂主要由聚氧乙烯基璜酸盐组成，原油分散剂与基液体积百分比为0.5%。

3.根据权利要求1所述的一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，其特征在于：所述的抑制剂是指氯化钾。

4.根据权利要求1所述的一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，其特征在于：所述起泡剂是指市售型号为QP-2的起泡剂。

5.根据权利要求1所述的一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，其特征在于：所述原油分散剂是指市售型号为KD-L315的原油清洗剂。

6.根据权利要求1所述的一种用于气体钻井地层出油条件下的泡沫体系，其特征在于：所述降粘剂是指市售型号为AG-04的降粘剂。