CN114215497A - 一种向地层注入氧化钙粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种向地层注入氧化钙粉末的方法，包括以下步骤：将复合粉体和压裂液混合，得到混合液；所述复合粉体由氧化钙颗粒和包覆于所述氧化钙颗粒表面的包覆层组成；将所述混合液输送至地层。本申请通过粉体表面包覆在氧化钙粉末颗粒表面形成包覆层，对其进行改性，使其具备短时防水性、缓释性等特性，使得现有钻井工程所用的压裂液等注入液可直接用于携带和注入氧化钙至目标储层，实现基于氧化钙水化反应的储层改造。此外，改性后的氧化钙粉末即复合粉体，相比初始氧化钙粉末具有更好的化学稳定性，便于运输和存储。
Description
技术领域
本发明涉及储层改造和钻井技术领域，尤其涉及一种向地层注入氧化钙粉末的方法。
背景技术
在非常规能源领域，如天然气水合物、页岩气、页岩油、油页岩等，能源资源的开采往往涉及储层改造环节，其目的在于提高储层产能。当前，一种基于氧化钙的储层改造、改性方法已被提出，其作用是基于氧化钙水化反应的化学、物理效应改造储层温度场、渗透性、稳定性等，提高非常规能源储层的产能效果。该技术方案具有原理、效果、可行性上的良好评价，而其顺利实施的关键在于向地层注入一定量的氧化钙粉末。
在氧化钙改造储层技术中，储层改造作用须发生在目的层位，氧化钙在到达储层之前，不能提前发生水化反应，其反应过程和反应速度也应尽可能受控，这对氧化钙的注入技术提出了很高的要求。在钻井工程中，无论是水基或油基钻井液，抑或是现有的压裂液体系，均无法实现氧化钙的有效注入。水基体系会导致氧化钙提前反应，油基体系会阻碍氧化钙与水接触发生水化反应。因此，需要开发一种既能无损注入氧化钙，又能使氧化钙在地层中受控反应的氧化钙注入技术方法。目前，氧化钙改造储层技术的原理已经成熟，可行性已得到验证，但未实际实施，其原因就在于没有合适的氧化钙注入技术，因此亟需研发一种服务于储层改造目的的氧化钙注入方法。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种向地层无损注入氧化钙粉末的方法，本申请提供的方法可实现氧化钙粉末的缓控释，确保了储层改造效果。
有鉴于此，本申请提供了一种向地层注入氧化钙粉末的方法，包括以下步骤：
将复合粉体和压裂液混合，得到混合液；所述复合粉体由氧化钙颗粒和包覆于所述氧化钙颗粒表面的包覆层组成；
将所述混合液输送至地层。
优选的，所述包覆层的包覆材料选自无机类和聚合物类中的一种或多种。
优选的，所述包覆层的材料选自石蜡、有机硅、聚氯乙烯、聚酯酰胺和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
优选的，所述包覆层的厚度为0.2～10μm。
优选的，所述氧化钙颗粒的粒径为1～100μm。
优选的，所述复合粉体与所述压裂液的体积比为30％～60％。
优选的，所述混合的方式具体为：
将复合粉体通过混砂车绞龙输送至混砂槽与压裂液混合。
优选的，所述输送的步骤具体为：
将所述混合液通过混砂车排出泵输送给压裂车液力端，压裂泵车将混合液增压排出至高压管线，再依次经过压裂井口、井筒，输送至地层。
优选的，所述氧化钙颗粒为经过研磨的纯度高于99％的氧化钙。
本申请提供了一种向地层注入氧化钙粉末的方法，其首先将复合粉体和压裂液混合，得到混合液；所述复合粉体由氧化钙颗粒和包覆于所述氧化钙颗粒表面的包覆层组成；将所述混合液输送至地层。本申请通过粉体表面包覆技术，在氧化钙粉末颗粒表面形成包覆层，对其进行改性，使其具备短时防水性、缓释性等特性，使得现有钻井工程所用的压裂液等注入液可直接用于携带和注入氧化钙至目标储层；此外，改性后的氧化钙粉末即复合粉体，相比初始氧化钙粉末具有更好的化学稳定性，便于运输和存储；复合粉体进入地层后，随着时间的推移，复合粉体可通过内容物，即氧化钙成分的扩散作用或表面包覆材料的逐步分解和溶解来实现可控、稳定地释放氧化钙。因此，复合粉体具备缓控释特性，避免了氧化钙在储层中反应过于激烈，确保了储层改造效果。
附图说明
图1为本发明实施和应用流程示意图；
图2为本发明表面氧化钙和普通氧化钙遇水后消耗情况对比图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
为了实现氧化钙向目标储层的无损注入，进而实现储层改造的目的；本发明提供了一种向地层注入氧化钙粉末的方法，该方法在氧化钙到达目标储层之前对其进行保护，避免其提前反应失效；而当氧化钙成分到达储层后，其又可与水接触反应，特别地，该反应过程是受控的、缓释的，可避免反应过于激烈对储层造成伤害。具体的，本发明实施例公开了一种向地层注入氧化钙粉末的方法，包括以下步骤：
将复合粉体和压裂液混合，得到混合液；所述复合粉体由氧化钙颗粒和包覆于所述氧化钙颗粒表面的包覆层组成；
将所述混合液输送至地层。
为了避免氧化钙与压裂液中的水反应，本申请借助粉体表面包覆技术，使用表面包覆材料对经过研磨加工处理的氧化钙粉末颗粒进行表面包覆，形成以氧化钙细颗粒为核心成分的具有核壳结构的复合粉体；所使用的表面包覆材料，对氧化钙粉末颗粒形成包裹，使氧化钙粉末颗粒具备暂时的防水性，可在一定时间内避免复合粉体颗粒内部的氧化钙成分与压裂液等注入液中的水发生反应。所述表面包覆材料，需要综合考虑地层环境温度、压力、流体组分等因素进行具体选用；在本申请中，所述包覆材料分为无机类和聚合物类，如石蜡、有机硅、聚氯乙烯、聚酯酰胺、聚丙烯酰胺等。就氧化钙注入而言，其包覆材料应满足防水性、成膜性、释放可控性、存储稳定性、经济性及环境友好性等方面的要求。所述氧化钙粉末为经研磨成粉末状的纯度高于99％的氧化钙。在本申请中，所述包覆层的厚度为0.2～10μm；所述氧化钙颗粒的粒径为1～100μm。所述复合粉体是指氧化钙粉末经表面包覆技术处理后形成的以氧化钙细颗粒为核心成分的具有核壳结构的粉状材料。该复合粉体可在一定时间内避免复合粉体颗粒内部的氧化钙成分与所使用的压裂液等注入液中的水提前反应。当复合粉体被注入地层后，随着时间推移，复合粉体可通过内容物，即氧化钙成分的扩散作用或包覆材料的逐步分解和溶解来实现可控、稳定地释放氧化钙。
具体的，所述混合的方式具体为：将复合粉体通过混砂车绞龙输送至混砂槽与压裂液混合。所述输送的步骤具体为：将所述混合液通过混砂车排出泵输送给压裂车液力端，压裂泵车将混合液增压排出至高压管线，再依次经过压裂井口、井筒，输送至地层。
在上述说明下，本发明实施和应用流程示意图具体如图1所示，具体方式为：
1)根据目标地层温度、压力和注入液组分等因素具体选用表面包覆材料；目前常用的包覆材料分为无机类和聚合物类，如石蜡、有机硅、聚氯乙烯、聚酯酰胺、聚丙烯酰胺等；就氧化钙注入而言，其包覆材料应满足防水性、成膜性、释放可控性、存储稳定性、经济性及环境友好性等方面的要求；
2)根据实际需求，选用粉体表面包覆技术的实施工艺，对氧化钙粉末进行表面包覆处理，制成以氧化钙细颗粒为核心成分的具有核壳结构的防水缓释复合粉体，使氧化钙粉末颗粒具备防水性和缓释性；
3)由第二步制成的复合粉体可在一定时间内阻碍其中的氧化钙粉末与水反应；利用此期间复合粉体的防水性，将复合粉体通过混砂车绞龙按照设定比例输送至混砂槽，与压裂液搅拌混合，混有复合粉体粉末的压裂液通过混砂车排出泵输送给压裂车液力端，压裂泵车将混有复合粉体粉末的压裂液增压排出至高压管线，混有复合粉体的压裂液经高压管线、压裂井口、井筒输送至地层；该步骤应按照需要的方量、流量、压力、次数等参数实施，达到储层改造的要求；
4)如图2所示，复合粉体被注入地层初期，其内部氧化钙释放率为0或很少释放，氧化钙消耗很少，随时间推移，复合粉体可通过内容物，即氧化钙成分的扩散作用或包覆材料的逐步分解和溶解来实现可控、稳定地释放氧化钙。相比未经处理的氧化钙粉末，复合粉体氧化钙的释放时间和释放速率均得到有效控制；此外，通过建立数学模型，可预测复合粉体的释放动力学，分析内容物的释放规律，用于指导第三步中复合粉体的注入量、注入时间等施工参数；
5)复合粉体在地层中缓控释放氧化钙颗粒，氧化钙成分与水反应，产生相应的化学、物理效应，这些效应将起到储层改造的作用。由于氧化钙的释出是缓控的，因此可降低反应速率，避免大量氧化钙粉末在短时间内与地层水反应，从而确保储层改造的安全实施。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的向地层注入氧化钙粉末的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例
1)制备中值粒径50μm、纯度大于99％的氧化钙粉末；
2)以明胶为包覆材料，采用喷雾干燥法，对氧化钙粉末进行表面包覆处理，制备足量氧化钙-明胶复合粉体；该步骤中，通过控制交联时间(0-60min)、明胶/氧化钙比例(质量比1:1-4：1)，调控包覆厚度为2μm，所制得的复合粉体，具备防水性和缓释性；
3)按照复合粉体：压裂液＝30％的体积比，将复合粉体通过混砂车绞龙输送至混砂槽，与压裂液搅拌混合；
4)混有复合粉体粉末的压裂液通过混砂车排出泵输送给压裂车液力端，压裂泵车将混有复合粉体粉末的压裂液增压排出至高压管线，对地层增压实施压裂，直至地层压裂产生裂隙，复合粉体随压裂液注入目标储层，完成初次注入；
5)再次将混有复合粉体粉末的压裂液通过混砂车排出泵经高压管线、压裂井口、井筒输送至地层；该步骤根据所需的储层改造效果，可多次重复实施；
上述3)～5)的注入过程中，由于表面包覆材料的存在，氧化钙在这些步骤中时无损的，实现了氧化钙向地层的有效注入。
6)复合粉体进入地层后，在压裂液水分和地层水分作用下，颗粒表面明胶包覆层逐渐水化，随水化程度加深，颗粒内部氧化钙溶出缓释。复合粉体遇水约1h后，复合粉体内部氧化钙开始释放并与水反应，且随时间推移氧化钙释放率或消耗率逐渐增加直至耗尽；
7)在地层中，氧化钙与水反应产生的热效应、物理效应等，实现对储层温度场、渗透性、稳定性等的改造。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种向地层注入氧化钙粉末的方法，包括以下步骤：
将复合粉体和压裂液混合，得到混合液；所述复合粉体由氧化钙颗粒和包覆于所述氧化钙颗粒表面的包覆层组成；
将所述混合液输送至地层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆层的包覆材料选自无机类和聚合物类中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆层的材料选自石蜡、有机硅、聚氯乙烯、聚酯酰胺和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆层的厚度为0.2～10μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化钙颗粒的粒径为1～100μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合粉体与所述压裂液的体积比为30％～60％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合的方式具体为：
将复合粉体通过混砂车绞龙输送至混砂槽与压裂液混合。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输送的步骤具体为：
将所述混合液通过混砂车排出泵输送给压裂车液力端，压裂泵车将混合液增压排出至高压管线，再依次经过压裂井口、井筒，输送至地层。
9.根据权利要求1～8任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化钙颗粒为经过研磨的纯度高于99％的氧化钙。
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