CN114215498B - 注入液和利用注入液体系向地层注入氧化钙粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用注入液体系向地层注入氧化钙粉末的方法，包括以下步骤：将氧化钙粉末和极性有机溶剂混合，得到注入液；所述极性有机溶剂可溶于水，且不与氧化钙反应；将所述注入液注入地层。本申请还提供了一种注入液。本申请提供的向地层注入氧化钙粉末的方法，注入液中的极性有机溶剂可通过氢键与水分子结合，在水中有相当的溶解度，因此当携带有氧化钙粉末的注入液进入地层后可与水混合，使氧化钙粉末与水接触并发生反应；最后，在氧化钙‑水这一反应体系中，由于外部物质，即极性有机溶剂的引入，反应速率会降低，这起到控制反应的作用，这一效应已通过实验室测试、现有应用和理论分析证实。
Description
技术领域
本发明涉及储层改造和钻井技术领域，尤其涉及一种注入液和一种利用注入液体系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、页岩油以及油页岩等，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。
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，需要研发一种既能无损携带氧化钙，又能使氧化钙在地层中受控反应的氧化钙注入液体系。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注入氧化钙粉末的方法，该方法可避免氧化钙粉末注入过程中的反应损耗。
有鉴于此，本申请提供了一种利用注入液体系向地层注入氧化钙粉末的方法，包括以下步骤：
将氧化钙粉末和极性有机溶剂混合，得到注入液；所述极性有机溶剂可溶于水，且不与氧化钙反应；
将所述注入液注入地层。
优选的，所述极性有机溶剂和所述氧化钙粉末的体积比为(1.5～5)：1。
优选的，所述极性有机溶剂选自酚类、低级醇类和低级醛类中的一种或多种。
优选的，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。
优选的，所述混合的过程具体为：
将氧化钙粉末通过混砂车绞龙输送至混砂槽，与极性有机溶剂混合，得到注入液。
优选的，所述注入的过程具体为：
将所述注入液通过混砂车排出泵输送至压裂车液力端，注入液增压后排出至高压管线，再依次经压裂井口、井筒输送至地层。
本申请还提供了一种注入液，由氧化钙粉末和极性有机溶剂组成；所述极性有机溶剂可溶于水，且不与氧化钙反应。
优选的，所述极性有机溶剂和所述氧化钙粉末的体积比为(1.5～5)：1。
优选的，所述极性有机溶剂选自酚类、低级醇类和低级醛类中的一种或多种。
本申请提供了一种利用注入液体系向地层注入氧化钙粉末的方法，其将氧化钙粉末和极性有机溶剂混合，得到注入液；所述极性有机溶剂可溶于水，且不与氧化钙反应；将所述注入液注入地层。由于极性有机溶剂可通过氢键与水分子结合，在水中有相当的溶解度，因此当携带有氧化钙粉末的注入液进入地层后可与水混合，使氧化钙粉末与水接触并发生反应；最后，在氧化钙-水这一反应体系中，由于外部物质，即极性有机溶剂的引入，反应速率会降低，这起到控制反应的作用，这一效应已通过实验室测试、现有应用和理论分析证实。
附图说明
图1是本发明的应用方法示意图；
图2是使用不同注入液时氧化钙注入地层后消耗情况对比图。
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，本申请提供了一种注入液同时提供了一种利用注入液向地层注入氧化钙粉末的方法，该注入液和注入方法实现了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；而当氧化钙到达储层后，可保障其顺利与水接触并发生反应；此外，其还可对氧化钙与水反应的速率加以控制，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利用注入液体系向地层注入氧化钙粉末的方法，包括以下步骤：
将氧化钙粉末和极性有机溶剂混合，得到注入液；所述极性有机溶剂可溶于水，且不与氧化钙反应；
将所述注入液注入地层。
本申请的极性有机溶剂作为注入液的核心成分，其携带氧化钙粉末，构建以该极性有机溶剂为核心成分的氧化钙粉末注入液，该注入液在地面与氧化钙粉末混合后制成混合浆液，向地层注入，将氧化钙无损地携入地层。
所述极性有机溶剂是指含有极性基团、常温常压下呈液态的有机溶剂，具体的选用包括但不限于酚类、低级醇类、低级醛类等有机物，这类有机溶剂的特点是可溶于水，且不与氧化钙发生反应；更具体的，所述极性有机溶剂可选自甲醇、乙醇、乙二醇等有机物。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。所述极性有机溶剂和所述氧化钙粉末的体积比为(1.5～5)：1；更具体的，所述极性有机溶剂和所述氧化钙粉末的体积比为2:1。
本申请所述注入液可实现以下三方面的功能：
通过在实施注入前将氧化钙粉末与极性有机溶剂混合，构成氧化钙粉末混合浆液，注入液的核心成分为上述极性有机溶剂，实际应用中还可根据需要向该注入液中添加其他不与氧化钙反应的辅助物或添加剂，以改善氧化钙粉末注入液的携砂性、滤失性等相关性能；得到的注入液是基于极性有机溶剂的，其体系中不含水分，因此在携带氧化钙粉末进入地层的过程中，可避免氧化钙成分与水反应导致其失效；
以极性有机溶剂为核心成分的注入液将氧化钙粉末携入地层后，由于极性有机溶剂可与水互溶，因此氧化钙粉末可顺利与水接触并发生反应，反应产生的化学、物理效用将起到改造储层的作用；
极性有机溶剂不仅可实现无损携带氧化钙粉末与水混溶使氧化钙成分反应，其还具有降低反应速率之作用，在储层中，这将起到控制反应速率，避免激烈化学反应造成储层内部伤害。
按照本发明，所述注入液的获得具体为：将氧化钙粉末通过混砂车绞龙输送至混砂槽，与极性有机溶剂注入液混合，得到混合泥浆。
所述注入的过程具体为：将所述注入液通过混砂车排出泵输送至压裂车液力端，注入液增压后排出至高压管线，再依次经压裂井口、井筒输送至地层。
本申请注入液的应用方法如图1所示，具体实施方式如下：
第一步，配置以极性有机溶剂为核心成分的氧化钙粉末注入液，除核心成分外，该注入液可根据应用现场的具体需求，添加其他不与氧化钙反应的辅助物或添加剂，以改善该氧化钙粉末注入液的携砂性、滤失性等相关性能；
第二步，在地面使用混合搅拌设备，将第一步配置好的氧化钙粉末注入液与备好的氧化钙粉末充分混合，制成混合泥浆，等待下一步泵入地层；
第三步，混合泥浆制好后，依靠地面泵车等设备，将其按照需要的方量、流量、压力、次数等参数泵入目标储层；如图2所示，在第二、三步的操作过程中，由于注入液体系不含可与氧化钙反应的成分，因此氧化钙不会提前反应，从而实现了氧化钙粉末的无损注入；
第四步，混合泥浆被泵入目标储层后，由于极性有机溶剂的作用，混合泥浆将与水混合，混合泥浆中的氧化钙将与水接触并发生反应；
第五步，混合泥浆中的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；如图2所示，在这一步骤中，由于极性有机溶剂的存在，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快速反应，从而确保储层改造的安全性。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的注入方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例
1)配备中值粒径约100μm、纯度高于99％的氧化钙粉末；
2)选用纯度大于99％的乙醇作为氧化钙注入液的分散介质，即注入液主要成分；
3)将氧化钙粉末与乙醇按照1:2的体积比充分搅拌混合，该混合液体通过压裂泵车、混砂车排出泵输送至压裂车液力端，混合液体增压后排出至高压管线，再依次经压裂井口、井筒输送至地层，增高泵压直至压裂地层，完成初步造缝，少量氧化钙粉末被注入液携入裂隙，可起到支撑裂隙的作用；
4)在乙醇中加入质量分数为1％的胍胶稠化剂制成携砂液，将氧化钙粉末与携砂液按照1:2的体积比充分搅拌混合，制得混合泥浆，将所制得的混合泥浆通过压裂泵车、混砂车排出泵输送至压裂车液力端，混合泥浆增压后排出至高压管线，再依次经压裂井口、井筒输送至地层压裂裂隙，该步骤将大量氧化钙粉末带入压裂裂隙，实现氧化钙向储层的注入；
在3)、4)的操作过程中，由于注入液体系不含可与氧化钙反应的成分，因此氧化钙不会提前反应，从而实现了氧化钙粉末的无损注入；
5)混合泥浆被泵入目标储层的压裂裂隙后，由于乙醇可与水互溶，混合泥浆将与地层水接触混合，混合泥浆中的氧化钙将与水接触并发生反应，若储层中缺乏地层水，可按所需体积向地层注水，使其与氧化钙反应；
6)混合泥浆中的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，在这一过程中，由于乙醇成分的存在，其可降低反应速率，避免大量氧化钙粉末在短时间内与水反应，从而确保储层改造的安全性。
水基钻井液或压裂液由于水分与加入的氧化钙发生反应，在注入过程中，甚至注入前，氧化钙就已反应消耗，无法实现氧化钙的无损注入，更起不到降低反应速率的效果，将上述实施例中的“乙醇”替换为“水基钻井液或压裂液”即可构成对比例，在该对比例中，无法实现氧化钙的无损注入。
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 (3)
1.一种利用注入液体系向地层注入氧化钙粉末的方法，包括以下步骤：
将氧化钙粉末通过混砂车绞龙输送至混砂槽，与极性有机溶剂混合，得到注入液；所述极性有机溶剂选自酚类、低级醇类和低级醛类中的一种或多种；
将所述注入液通过混砂车排出泵输送至压裂车液力端，注入液增压后排出至高压管线，再依次经压裂井口、井筒输送至地层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极性有机溶剂和所述氧化钙粉末的体积比为(1.5～5)：1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
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