CN110922953A - 一种温度响应型滤饼清除完井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及滤饼清除完井液技术领域，具体涉及一种温度响应型滤饼清除完井液及其制备方法，通过以下组分及其含量构成：有机酯混合物重量比50.0～60.0％，防腐剂重量比4.0～6.0％，氧化剂硝酸盐重量比0.1～0.3％，抑制剂钾盐重量比10.0～20.0％，缓蚀剂重量比0.5～1.0％，余量是水，本发明能很好的保护储层的原始物性，用量少，制备方法和所需设备条件简单，易于实施，即能保护储层，又能降低后期的开发成本，获得良好的经济效益和社会效益，值得推广应用。
Description
所属技术领域
本发明涉及滤饼清除完井液技术领域，具体涉及一种温度响应型滤饼清除完井液及其制备方法。
背景技术
刺激响应型功能材料是能够在外界物理或者化学环境发生细微变化的情况下自身可以做出物理结构或者化学性质变化的功能材料，也称智能(记忆)型材料，环境刺激主要分为物理刺激和化学刺激。物理刺激主要是变化的磁场、温度、电场、光和应力等，通常可以导致分子间能量和相互作用的改变，而化学刺激主要包括酸碱度、浓度、溶剂或反应物等，这次刺激会从分子层次上改变材料的结构或是改变分子链之间的相互作用。本专利涉及的一种温度响应型滤饼清除完井液属于前者。
钻井液滤饼造成的储层伤害是钻井过程中所不可避免的伤害因素之一，严重影响到了后期的开发效果。目前，油气水平井产层段的完井方式有一部分是裸眼完井，完井后下封隔器，通常采取低固相完井泥浆完井。完井作业后，储层段的近井壁地带仍然遗留较厚的泥饼，导致储层伤害。后期开发过程中，常需要酸化洗井作业，提高采收率。常规的酸化技术需要耐酸的酸罐车、泵等特殊设备，地面的运输和作业受HSE和环保的高标准要求。常规的酸化洗井作业采用的是高强度的酸，高强度的酸在清除泥饼洗井的同时还会造成储层岩石的溶蚀，改变储层渗透性质，严重的会造成全滤失，更加加重了储层不可逆的伤害。其次，酸洗作业是在储层的一小段强作用15-30分钟，作用面积较小，对整个水平段渗透率的恢复不是很好，第三，高强度的酸对钻具腐蚀较大，酸液返出地面后还需要准备相应的碱液进行中和，对环保造成了极大的不安全因素。
现有技术中，如中国发明专利申请号“200910083861.X”公开了一种泡沫洗井液及其制备方法，公开日为2009年09月30日，泡沫洗井液各组份重量比为：氯化十六～十八烷基三甲基铵：3.5～6％；硫醇聚氧乙烯醚SSA-80：18～30％；聚氧乙烯(10)辛基苯酚醚：8～12％；氯化钾：1～2％；氟碳表面活性剂FC-3B：0.05～0.1％；维生素A：0.5～1％；氟碳表面活性剂FN-3：0.05～0.1％；其余为水。泡沫洗井液能够有效地控制洗井作业中液体的滤失，降低洗井液对地层的伤害，主要解决低压和严重漏失井的“清水倒灌”等问题，但并未解决钻井液滤饼对地层造成的伤害问题，也无法克服滤液中固相颗粒堵塞储层的伤害。
所以，针对上述技术问题，需要研究出一种具有自主知识产权的温度响应型滤饼清除完井液，该完井液地面上为中性，泵入井底后，随着井底温度的升高，缓慢释放H+。该完井液简化常规的技术工艺，降低地面作业风险，达到安全环保排放的要求，并且在井底作用时间长，作用面积大，能很好的清除井壁地带的滤饼，恢复表层渗透率，减除伤害，提高完井储层物性特征。该产品不仅能够用于水平井完井，而且还能用于裸眼完井、筛管完井、油气井增产、修井完井作业以及砂岩，石灰岩地层解卡作业。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种温度响应型滤饼清除完井液及其制备方法，尤其是能很好的保护储层的原始物性，该产品现场用量少，制备方法和所需设备条件简单，易于实施，即能保护储层，又能降低后期的开发成本，获得良好的经济效益和社会效益，值得推广应用。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种温度响应型滤饼清除完井液，由以下组分及其含量构成：
有机酯混合物重量比50.0～60.0％；
防腐剂重量比4.0～6.0％；
氧化剂硝酸盐重量比0.1～0.3％；
抑制剂钾盐重量比10.0～20.0％；
缓蚀剂重量比0.5～1.0％；
余量是水。
所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，由以下组分及其含量构成：
有机酯混合物重量比55.0％；
防腐剂重量比5.0％；
氧化剂硝酸盐重量比0.2％；
抑制剂钾盐重量比15.0％；
缓蚀剂重量比0.8％；
余量是重量比24％的水。
所述的有机酯混合物为甲酸甲酯和乙酸乙酯混合物或乙酸乙酯和乳酸甲酯混合物。
所述的防腐剂为尼泊金甲酯或苯扎溴胺。
所述的氧化剂硝酸盐为硝酸钙。
所述的抑制剂钾盐为氯化钾。
所述的缓蚀剂为含氮咪唑啉。
一种温度响应型滤饼清除完井液的制备方法包括上述任意一项所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，包括以下步骤
步骤一：按配比量将有机酯混合物、防腐剂、氧化剂硝酸盐、抑制剂钾盐及缓蚀剂常温常压下依次按顺序直接加入水中；
步骤二：在步骤一的基础上，充分搅拌2～3个小时后完全溶解而制成的混合液；
步骤三：将步骤二所制成的混合液注入井底，随着井底环境温度升高，氧化降解钻井液滤饼中的高分子聚合物。
所述的步骤二所制成的混合液适用于温度范围为80～110℃的井底。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过：
一、酸溶作用：一种温度响应型滤饼清除完井液随着井底温度的逐渐升高，会缓慢释放产生H+，溶解无土相全酸溶水基钻井液体系形成的滤饼，能有效清除钻井液泥饼。该完井液具有简化常规的技术工艺，降低地面作业风险，在井底作用时间长，作用面积大，达到安全环保排放的特点。
二、氧化作用：在化学反应发生过程中，释放出的氢离子与硝酸根结合形成硝酸，具有强氧化性，能够降解高分子聚合物，能够溶解一些重质烃、沥青质、胶质等。
三、本发明中，所述的缓蚀剂为含氮咪唑啉，缓释效果好，90℃、24小时后缓蚀速率达到0.725g/m2.h，远远低于行标《SY/T5405-1996酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》规定的一级以下指标。
四、本发明温度响应型滤饼清除完井液在常温下，溶液pH值为5-6，呈现中性，随着温度的升高，溶液pH值逐渐下降，达到2.2左右，溶液呈现酸性，再次返回常温后，溶液pH值逐渐上升，达到4-6左右，呈现中性。该清除液对无土相水基钻井液泥饼清除率达到85％以上。
五、本发明能很好的保护储层的原始物性，该产品现场用量少，制备方法和所需设备条件简单，易于实施，即能保护储层，又能降低后期的开发成本，获得良好的经济效益和社会效益，值得推广应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的缓蚀剂浓度-腐蚀速率曲线关系示意图。
具体实施方式
实施例1:
一种温度响应型滤饼清除完井液，由以下组分及其含量构成：
有机酯混合物重量比50.0～60.0％；
防腐剂重量比4.0～6.0％；
氧化剂硝酸盐重量比0.1～0.3％；
抑制剂钾盐重量比10.0～20.0％；
缓蚀剂重量比0.5～1.0％；
余量是水。
一种温度响应型滤饼清除完井液的制备方法，包括以下步骤
步骤一：按上述配比量将有机酯混合物、防腐剂、氧化剂硝酸盐、抑制剂钾盐及缓蚀剂常温常压下依次按顺序直接加入水中；
步骤二：在步骤一的基础上，充分搅拌2～3个小时后完全溶解而制成的混合液；
步骤三：将步骤二所制成的混合液注入井底，随着井底环境温度升高，氧化降解钻井液滤饼中的高分子聚合物。
酸溶作用：一种温度响应型滤饼清除完井液随着井底温度的逐渐升高，会缓慢释放产生H+，溶解无土相全酸溶水基钻井液体系形成的滤饼，能有效清除钻井液泥饼。该完井液具有简化常规的技术工艺，降低地面作业风险，在井底作用时间长，作用面积大，达到安全环保排放的特点。
氧化作用：在化学反应发生过程中，释放出的氢离子与硝酸根结合形成硝酸，具有强氧化性，能够降解高分子聚合物，能够溶解一些重质烃、沥青质、胶质等。
本发明能很好的保护储层的原始物性，该产品现场用量少，制备方法和所需设备条件简单，易于实施，即能保护储层，又能降低后期的开发成本，获得良好的经济效益和社会效益，值得推广应用。
实施例2:
所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，由以下组分及其含量构成：
有机酯混合物重量比55.0％；
防腐剂重量比5.0％；
氧化剂硝酸盐重量比0.2％；
抑制剂钾盐重量比15.0％；
缓蚀剂重量比0.8％；
余量是重量比24％的水。
即制得本发明的温度响应型滤饼清除完井液。
所述的有机酯混合物为甲酸甲酯和乙酸乙酯混合物或乙酸乙酯和乳酸甲酯混合物。
所述的防腐剂为尼泊金甲酯或苯扎溴胺。
所述的氧化剂硝酸盐为硝酸钙。
所述的抑制剂钾盐为氯化钾。
所述的缓蚀剂为含氮咪唑啉。
一种温度响应型滤饼清除完井液的制备方法，包括以下步骤
步骤一：按上述配比量将55.0％甲酸甲酯和乙酸乙酯混合物、5.0％尼泊金甲酯、0.2％硝酸钙、15.0％氯化钾及0.8％含氮咪唑啉常在温常压下依次按顺序直接加入24％的水中；
步骤二：在步骤一的基础上，充分搅拌2～3个小时后完全溶解而制成的混合液；
步骤三：将步骤二所制成的混合液注入井底，随着井底环境温度升高，氧化降解钻井液滤饼中的高分子聚合物。
所述的步骤二所制成的混合液适用于温度范围为80～110℃的井底。
本发明中，所述的缓蚀剂为含氮咪唑啉，缓释效果好，90℃、24小时后缓蚀速率达到0.725g/m2.h，远远低于行标《SY/T5405-1996酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》规定的一级以下指标。
温度响应型滤饼清除完井液在温度变化条件下的pH值的变化测定如下：
本试验测试的条件是：取样品50ml，放入玻璃烧杯中，然后逐渐加热，用电子pH计实时监控溶液的pH值的变化，观察现象，达到一定温度后，待pH值稳定后，停止加热，继续用电子pH计实时监控溶液的pH值的变化，直到样品温度降至室温。记录样品整个实验过程的pH值变化。结果见表1。
表1 pH性能测定
本发明温度响应型滤饼清除完井液在常温下，溶液pH值为5-6，呈现中性，随着温度的升高，溶液pH值逐渐下降，达到2.2左右，溶液呈现酸性，再次返回常温后，溶液pH值逐渐上升，达到4-6左右，呈现中性。该清除液对无土相水基钻井液泥饼清除率达到85％以上。
温度响应型滤饼清除完井液的溶蚀率的测定如下：
本试验所用的泥饼配方为：10％CaCO3(325目)+1％降失水剂+0.3％黄原胶。将该泥浆中压失水30min后，取出泥饼，烘干称重待用。将该样品放置在四轴磁力加热搅拌器上，加温，将烘干的泥饼放入该样品中，待反应完全后，取出泥饼，烘干称重，计算溶蚀率。整个实验持续6小时。
溶蚀率计算公式如下所示：
结果见表2。
表2溶蚀率测定
从表1、表2可以看出，实施例1的温度响应型滤饼清除完井液pH值随温度变化可以看出，常温下pH值接近中性，到达底地层后随着温度升高后呈现弱酸性，返排后由于溶液已经释放酸性，所以也呈现中性，利于环保排放。溶蚀率实验可以看出泥饼溶蚀率在85％以上。
温度响应型滤饼清除完井液的腐蚀速率的测定如下：
室内做了不同浓度的缓蚀剂HSJ在温度响应型滤饼清除完井液中的腐蚀速率测定试验，测定结果见表3、表4。
表3腐蚀试验条件和参数(90℃)
表4缓蚀剂HSJ常压静态腐蚀速率测定结果汇总表
由表4可知，在90℃下，6个小时后，0.25％的缓蚀剂HSJ腐蚀速率达到了8.028g/m2.h，腐蚀速率达三级缓蚀剂标准；6个小时后，0.5％的HSJ腐蚀速率达到了5.620g/m2.h，腐蚀速率接近二级标准；6个小时后，0.75％的HSJ腐蚀速率达到了2.259g/m2.h，腐蚀速率为一级标准；6个小时后，1.0％HSJ的腐蚀速率达到了0.361g/m2.h，24个小时后1.0％HSJ的腐蚀速率达到了0.725g/m2.h，均达到了优于一级标准规定。
将缓蚀剂浓度对腐蚀速率做曲线见图1，可见该缓蚀剂的加量可在0.25％—1.0％之间。
温度响应型滤饼清除完井液岩心评价实验如下：
伤害实验装置：CFS700型多功能岩心驱替仪，法国VINCI公司制造。
岩心：厄瓜多尔东部盆地U层段岩心、苏里格气层盒8段岩心、长北壳牌山西组岩心。
伤害和冲洗流体：钻井液为室内配置的钻井液。
冲洗流体是温度响应型滤饼清除完井液。
表5岩芯评价实验结果
厄瓜多尔东部盆地产层段1#、3#两块油层岩心经过设计的实验参数条件伤害后，渗透率恢复值分别为41.95％、59.55％，平均渗透率恢复值为50.75％(即平均伤害率为49.25％)，伤害达到中—严重程度。经过温度响应型滤饼清除完井液冲洗岩心后渗透率恢复值分别为110.55％、118.35％，平均渗透率恢复值为114.45％，不仅克服了全部的伤害，而且将原岩心抽空饱和时的水锁伤害也克服了一部分，显示出异常好的处理效果。
另外，苏里格盒8段气层岩心评价实验结果表明经过设计的实验参数条件伤害后，伤害率为29.33％(即渗透率恢复值为71.67％)，伤害接近中等伤害程度，经过温度响应型滤饼清除完井液冲洗岩心后渗透率恢复值为103.52％，也显示出非常好的处理效果。
2#油层岩心为了考察温度响应型滤饼清除完井液对厄瓜多尔东部盆地U层段岩心是否存在酸敏，试验结果表明温度响应型滤饼清除完井液对厄瓜多尔东部盆地U层段岩心无酸敏，且经过温度响应型滤饼清除完井液冲洗岩心后，渗透率恢复率达到113.19％，说明温度响应型滤饼清除完井液解除了原岩心抽空饱和时的一部分水锁伤害。
长北壳牌山西组岩心经过温控型酸性完井液冲洗后渗透率的恢复值均达到100％以上，显示出非常好的处理效果。
实施例3:
由以下组分配制温度响应型滤饼清除完井液，按照重量百分比：有机酯混合物：60.0％，防腐剂5.0％，氧化剂硝酸盐重量比0.3％，抑制剂钾盐重量比10.0％，缓蚀剂重量比1.0％，余量是水，充分搅拌后，即制得本发明的温度响应型滤饼清除完井液。
实施例4:
由以下组分配制温度响应型滤饼清除完井液，按照重量百分比：有机酯混合物：50.0％，防腐剂4.0％，氧化剂硝酸盐重量比0.2％，抑制剂钾盐重量比20.0％，缓蚀剂重量比0.5％，余量是水，充分搅拌后，即制得本发明的温度响应型滤饼清除完井液。
在实施例3，实施例4的应用中，该温度响应型滤饼清除完井液同样表现出滤饼溶蚀率高，腐蚀速率小，渗透率恢复效果好，配方、配浆工艺简便易行等特点。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种温度响应型滤饼清除完井液，其特征是由以下组分及其含量构成：
有机酯混合物重量比50.0～60.0％；
防腐剂重量比4.0～6.0％；
氧化剂硝酸盐重量比0.1～0.3％；
抑制剂钾盐重量比10.0～20.0％；
缓蚀剂重量比0.5～1.0％；
余量是水。
2.根据权利要求1所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，其特征是：由以下组分及其含量构成：
有机酯混合物重量比55.0％；
防腐剂重量比5.0％；
氧化剂硝酸盐重量比0.2％；
抑制剂钾盐重量比15.0％；
缓蚀剂重量比0.8％；
余量是重量比24％的水。
3.根据权利要求1所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，其特征是：所述的有机酯混合物为甲酸甲酯和乙酸乙酯混合物或乙酸乙酯和乳酸甲酯混合物。
4.根据权利要求1所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，其特征是：所述的防腐剂为尼泊金甲酯或苯扎溴胺。
5.根据权利要求1所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，其特征是：所述的氧化剂硝酸盐为硝酸钙。
6.根据权利要求1所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，其特征是：所述的抑制剂钾盐为氯化钾。
7.根据权利要求1所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，其特征是：所述的缓蚀剂为含氮咪唑啉。
8.一种温度响应型滤饼清除完井液的制备方法包括权利要求1-7任意一项所述的一种温度响应型滤饼清除完井液，其特征是：包括以下步骤
步骤一：按配比量将有机酯混合物、防腐剂、氧化剂硝酸盐、抑制剂钾盐及缓蚀剂常温常压下依次按顺序直接加入水中；
步骤二：在步骤一的基础上，充分搅拌2～3个小时后完全溶解而制成的混合液；
步骤三：将步骤二所制成的混合液注入井底，随着井底环境温度升高，氧化降解钻井液滤饼中的高分子聚合物。
9.根据权利要求8所述的一种温度响应型滤饼清除完井液的制备方法，其特征是：所述的步骤二所制成的混合液适用于温度范围为80～110℃的井底。
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