CN114672293B - 一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液及其制备方法 - Google Patents

一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液及其制备方法，其中钻完井液包括：原浆92％‑94.5％；碳酸钙1.5％‑2.0％；石灰石粉0.5％‑2％；非渗透处理剂0.5％‑1.0％；改性沥青0.5％‑1.5％；乳化石蜡1％‑2％；以上各成分的含量为重量百分比。本发明的适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液及其制备方法，以碳酸钙和石灰石粉为桥架粒子，乳化石蜡为变形粒子，变形粒子和桥架粒子组成封堵剂。添加进已经制备完成的原浆，并通过加入非渗透处理剂降失水和封堵孔喉，形成可用于中高渗碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液体系。通过上述各成分使得本发明的钻完井液适用于中高渗透率、高含黏土矿物、高矿化度、多种敏感性特征的碎屑岩储层。

Description

一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液及其制备方法
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，尤其涉及一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液及其制备方法。
背景技术
碎屑岩油气储层受成藏环境影响储层结构表现为各种孔隙吼道特征，充填的各类胶结物形成了不同的孔隙度与渗透率。在钻井完井过程中，钻井完井液滤液侵入会引起固相和液相侵入，造成储层损害。侵入的液相与储层敏感性矿物发生反应，发生各种流体敏感性损害，破坏储层原本平衡的物理化学环境，而井筒的压力激动会进一步诱发应力敏感性损害，致使储层孔隙结构发生变化、渗透率减小。尤其在水平井中，钻井完井液对储层的附加压差大、浸泡时间长、滤失严重，更容易造成水相圈闭与其他损害的耦合，加剧的钻井完井液侵入损害的复杂性和严重性。
屏蔽暂堵技术是近年来碎屑岩油藏普遍采用的储层保护技术，通过在钻井液中加入各种类型和尺寸的固相颗粒，在钻开储层后固相颗粒在正压差作用下快速在井壁上形成浅层的损害堵塞带以保护储层。其优点在于“快速”、“浅层”和“高效”。“快速”是指10～20min内形成屏蔽环；“浅层”是指暂堵带深度(包括液相)在10cm以内；“高效”是指暂堵带渗透率近于0。该技术既能很好的保护储层又能提高储层的承压能力，预防储层漏失和储层地层破裂，应用前景良好。
对于碎屑岩油藏多采用阳离子乳液聚合物钻井液体系和聚磺混油钻井液体系，该两种体系体现出良好的抑制性、防塌性、封堵性和润滑性。能有效降低不同级别渗透率岩样得滤失量。但返排恢复率与累计滤失量之间没有明显关系，对气测渗透率小于100×10-3μm2的储层，屏蔽暂堵效果良好，其返排恢复率大于80％；气测渗透率大于400×10-3μm2的岩样返排恢复率小于60％；对于高渗透率级别的岩样，450×10-3μm2和900×10-3μm2左右的岩样，其返排恢复率均低于50％，表现出随着渗透率的增加，其返排恢复率降低。因此，在采用现有的钻完井液的情况下，中高渗投率的碎屑岩储层的返排恢复率低，造成钻完井工作液对储层的污染，同时也使得储层的开发效率较低。
发明内容
本发明提供一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液，可克服现有碎屑岩储层的钻完井液返排恢复率低的问题，对碎屑岩储层的井壁形成更好的封堵效果，从而提高钻完井液在气测渗透率大的储层的返排回恢复率。
本发明的适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液，包括：
原浆92％-94.5％；
碳酸钙1.5％-2.0％；
石灰石粉0.5％-2％；
非渗透处理剂0.5％-1.0％；
改性沥青0.5％-1.5％；
乳化石蜡1％-2％；
以上各成分的含量为重量百分比。
作为优选，原浆含量为92.5％-94.5％，所述石灰石粉含量为1.3％-1.7％，石灰石粉为不大于500目的粉末，所述碳酸钙为150-200目粉末。
作为优选，原浆含量为92％-94％，所述石灰石粉含量为0.8％-1.2％，石灰石粉为不大于500目的粉末，所述碳酸钙为250-350目粉末。
作为优选，所述原浆为阳离子聚合物钻井液体系。
作为优选，所述改性沥青系通过稀土盐和高分子聚合物对天然沥青进行改性而得来。
作为优选，所述高分子聚合物包括苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸、丁二烯、异戊二烯中的一种或多种。
作为优选，所述稀土盐为氯化铈、水合氯化铈、硝酸铈、水合硝酸铈、氯化镧、水合氯化镧、氯化铷、水合氯化铷中的一种或多种。
本发明还提供一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液的制备方法，用于制备如如上任一项的钻完井液，包括以下步骤：
(1)制备原浆；
(2)制备改性沥青；
(3)将碳酸钙粉末和石灰石粉末混合得到混合粉末；
(4)取步骤(1)中得到的原浆和步骤(2)中得到的改性沥青加入到步骤(3)得到的混合粉末中得到混合液体，向混合液体中加入非渗透处理剂和乳化石蜡并搅拌使各成分混合均匀。
作为优选，所述改性沥青通过以下方法制备：
a将天然沥青加入高分子聚合物溶于有机溶剂形成的溶液中，在55-80℃温度下持续搅拌改性2-5h；
b向步骤a获得的溶液中加入稀土盐溶于水形成的溶液，在120-140℃条件下搅拌并反应3-6h。
作为优选，在步骤b之后继续保温搅拌1-2h。
作为优选，有机溶剂为正己烷、二甲苯、四氯化碳中的一种。
作为优选，高分子聚合物与天然沥青的质量比为1.5-2:1，稀土盐与天然沥青的质量比为1.2-2:1。
作为优选，步骤(3)包括：将碳酸钙粉末与石灰石粉混合后得到多份混合粉末样品，各份混合粉末样品中碳酸钙粉末与石灰石粉的重量比例不同，对每份混合粉末样品进行粒度分析，按照碎屑岩孔喉分布曲线中孔喉直径选择合适粒度的混合粉末样品，选择的混合粉末样品的粒度为孔喉直径的1/3～2/3，并根据该混合粉末样品的碳酸钙粉末与石灰石粉的比例对碳酸钙粉末与石灰石粉混合得到用于制备所述适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液的混合粉末。
作为优选，在步骤(3)中选择D50与D90粒度范围能够完全覆盖碎屑岩储层孔喉分布范围的混合粉末样品。
作为优选，将碳酸钙粉末与石灰石粉混合后得到3份混合粉末样品，样品1中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:1，样品2中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:2，样品3中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:4。
本发明的适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液及其制备方法，与本发明相比具有以下有以下有益效果：
本发明的适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液，以碳酸钙和石灰石粉为桥架粒子，主要起“架桥”作用，在正压差的作用下，架桥颗粒随完井液相进入储层，在流经孔喉处卡住，架桥粒子架桥后，孔喉孔隙大量减少；完井液中较小一级的粒子改性沥青作为充填粒子卡在更小喉道处，更小一级的可变性粒子乳化石蜡嵌入架桥粒子和充填粒子形成的不规则微间隙，同时非渗透处理剂在变形粒子未填充的微间隙形成暂堵膜，碳酸钙、石灰石粉(架桥粒子)、改性沥青(充填粒子)、乳化石蜡(变形粒子)、非渗透处理剂(成膜剂)可协同作用形成致密的屏蔽暂堵带。上述成分添加进已经制备完成的原浆，并通过加入非渗透处理剂降失水和封堵孔喉，形成可用于中高渗碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液体系。通过上述各成分使得本发明的钻完井液适用于中高渗透率、高含黏土矿物、高矿化度、多种敏感性特征的碎屑岩储层。
具体实施方式
本发明提供一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液，包括以下成分：
原浆92％-94.5％；
碳酸钙1.5％-2.0％；
石灰石粉0.5％-2％；
非渗透处理剂0.5％-1.0％；
改性沥青0.5％-1.5％；
乳化石蜡1％-2％；
以上各成分的含量为重量百分比。
本发明的适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液，以碳酸钙和石灰石粉为桥架粒子，主要起“架桥”作用，在正压差的作用下，架桥颗粒随完井液相进入储层，在流经孔喉处卡住，架桥粒子架桥后，孔喉孔隙大量减少；完井液中较小一级的粒子改性沥青作为充填粒子卡在更小喉道处，更小一级的可变性粒子乳化石蜡嵌入架桥粒子和充填粒子形成的不规则微间隙，同时非渗透处理剂在变形粒子未填充的微间隙形成暂堵膜，碳酸钙、石灰石粉(架桥粒子)、改性沥青(充填粒子)、乳化石蜡(变形粒子)、非渗透处理剂(成膜剂)可协同作用形成致密的屏蔽暂堵带。上述成分添加进已经制备完成的原浆，并通过加入非渗透处理剂降失水和封堵孔喉，形成可用于中高渗碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液体系。通过上述各成分使得本发明的钻完井液适用于中高渗透率、高含黏土矿物、高矿化度、多种敏感性特征的碎屑岩储层。
当用于渗透率大于500×10-3μm2的储层时，优先采用的钻完井液各成分的含量如下：原浆含量为92％-94％，所述原浆为阳离子聚合物钻井液体系，可通过常规的手段进行配置。所述石灰石粉含量为0.8％-1.2％，石灰石粉为不大于500目的粉末，所述碳酸钙为250-350目粉末。所述原浆为阳离子聚合物钻井液体系。
当用于渗透率小于500×10-3μm2的储层时，优先采用的钻完井液各成分的含量如下：原浆含量为92.5％-94.5％，所述原浆为阳离子聚合物钻井液体系，可通过常规的手段进行配置。所述石灰石粉含量为1.3％-1.7％，石灰石粉为不大于500目的粉末，所述碳酸钙为150-200目粉末。
作为优选的方案，所述改性沥青系通过稀土盐和高分子聚合物对天然沥青进行改性而得来。沥青与高分子聚合物得到高分子聚合物改性沥青，然后利用稀土盐中的金属特殊的外电子结构，与沥青形成配合物，进一步提高沥青的稳定性和流动性，使本发明的钻完井液可以更快速、均匀地实现更好的封堵效果。
作为优选，所述高分子聚合物包括苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸、丁二烯、异戊二烯中的一种或多种。所述稀土盐为氯化铈、水合氯化铈、硝酸铈、水合硝酸铈、氯化镧、水合氯化镧、氯化铷、水合氯化铷中的一种或多种。
非渗透处理剂为非固化防水涂料，可选择北京蓝翎环科技术有限公司以生产的“蓝翎环科BST系列”橡化沥青非固化防水涂料中的BST-2。
以下介绍本发明的适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液的具体实施例：
实施例1
表1 1#屏蔽暂堵完井液动态损害评价结果
实例2
表2 2#屏蔽暂堵完井液动态损害评价结果
实施例3
表3 3#屏蔽暂堵完井液动态损害评价结果
通过分析实施例1、实施例2、实施例3可知，本发明的钻完井液用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵时可将返排恢复率提高至77％以上，甚至可达87.68％，相对于现有的钻完井液，大大提高了应用于碎屑岩储层时的返排恢复率，对于碎屑岩储层可起到更好的保护作用。
本发明还提供一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液的制备方法，用于制备如上所述的钻完井液，包括以下步骤：
(1)制备原浆；
(2)制备改性沥青，方法在下文进行详细介绍；
(3)将碳酸钙粉末和石灰石粉末混合得到混合粉末；
(4)取步骤(1)中得到的原浆和步骤(2)中得到的改性沥青加入到步骤(3)得到的混合粉末中得到混合液体，向混合液体中加入非渗透处理剂和乳化石蜡并搅拌使各成分混合均匀。
其中原浆为阳离子聚合物钻井液体系，可通过现有的方法进行制备。所述改性沥青通过以下方法制备：
a将天然沥青加入高分子聚合物溶于有机溶剂形成的溶液中，在55-80℃温度下持续搅拌改性2-5h；
b向步骤a获得的溶液中加入稀土盐溶于水形成的溶液中，在120-140℃条件下搅拌并反应3-6h。
在步骤b之后继续保温搅拌1-2h。
步骤(3)优选为，将碳酸钙粉末与石灰石粉混合后得到多份混合粉末样品，各份混合粉末样品中碳酸钙粉末与石灰石粉的重量比例不同，对每份混合粉末样品进行粒度分析，按照碎屑岩孔喉分布曲线中孔喉直径选择合适粒度的混合粉末样品，选择的混合粉末样品的粒度为孔喉直径的1/3～2/3，在本实施例中，选择D50与D90粒度范围能够完全覆盖碎屑岩储层孔喉分布范围的一份混合粉末样品，并根据该混合粉末样品的碳酸钙粉末与石灰石粉的比例对碳酸钙粉末与石灰石粉混合得到用于制备所述适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液的混合粉末。
对步骤(3)的进一步优选为，将碳酸钙粉末与石灰石粉混合后得到3份混合粉末样品，样品1中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:1，样品2中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:2，样品3中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:4。
有机溶剂为正己烷、二甲苯、四氯化碳中的一种多或多种。
高分子聚合物与天然沥青的质量比为1.5-2:1，稀土盐与天然沥青的质量比为1.2-2:1。
以下为本发明的钻完井液的制备方法采用的改性沥青制备的具体实施例：
1#改性沥青包括以下成分：
现有沥青+1.5％苯乙烯+2％氯化铈+1.5％正己烷。
2#改性沥青包括以下成分：
现有沥青+1.5％丁二烯+1.5％硝酸铈+2.0％二甲苯。
3#改性沥青包括以下成分：
现有沥青+1.5％丙烯酸+2.0％水合硝酸铈+2.0％四氯化碳。
表4改性沥青对原浆性能的影响
注：原浆密度为1.50g/cm3
由表4可知，改性沥青具有良好的稳定性，可以使原浆在动切力不变的条件下，表观粘度和塑性黏度降低，改善原浆的流动性能，同时原浆的中压失水和高温高压失水值分别产生明显的下降，因此，改性沥青具有很好的封堵性能。

Claims (10)

1.一种适用于碎屑岩储层的屏蔽暂堵钻完井液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备原浆，所述原浆为阳离子聚合物钻井液体系；
(2)制备改性沥青，所述改性沥青通过以下方法制备：a将天然沥青加入高分子聚合物溶于有机溶剂形成的溶液中，在55-80℃温度下持续搅拌改性2-5h；b向步骤a获得的溶液中加入稀土盐溶于水形成的溶液，在120-140℃条件下搅拌并反应3-6h；
(3)将碳酸钙粉末和石灰石粉末混合得到混合粉末，具体步骤为，将碳酸钙粉末与石灰石粉混合后得到多份混合粉末样品，各份混合粉末样品中碳酸钙粉末与石灰石粉的重量比例不同，对每份混合粉末样品进行粒度分析，按照碎屑岩孔喉分布曲线中孔喉直径选择合适粒度的混合粉末样品，选择的混合粉末样品的粒度为孔喉直径的1/3～2/3，并根据该混合粉末样品的碳酸钙粉末与石灰石粉的比例对碳酸钙粉末与石灰石粉混合得到混合粉末；
(4)取步骤(1)中得到的原浆和步骤(2)中得到的改性沥青加入到步骤(3)得到的混合粉末中得到混合液体，向混合液体中加入非渗透处理剂和乳化石蜡并搅拌使各成分混合均匀；
钻完井液包括：原浆92％-94.5％，碳酸钙1.5％-2.0％，石灰石粉0.5％-2％，非渗透处理剂0.5％-1.0％，改性沥青0.5％-1.5％，乳化石蜡1％-2％，以上各成分的含量为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原浆含量为92.5％-94.5％，所述石灰石粉含量为1.3％-1.7％，石灰石粉为不大于500目的粉末，所述碳酸钙为150-200目粉末。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原浆含量为92％-94％，所述石灰石粉含量为0.8％-1.2％，石灰石粉为不大于500目的粉末，所述碳酸钙为250-350目粉末。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物包括苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸、丁二烯、异戊二烯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀土盐为氯化铈、水合氯化铈、硝酸铈、水合硝酸铈、氯化镧、水合氯化镧、氯化铷、水合氯化铷中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)的步骤b之后继续保温搅拌1-2h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，有机溶剂为正己烷、二甲苯、四氯化碳中的一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，高分子聚合物与天然沥青的质量比为1.5-2:1，稀土盐与天然沥青的质量比为1.2-2:1。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中选择D50与D90粒度范围能够完全覆盖碎屑岩储层孔喉分布范围的混合粉末样品。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将碳酸钙粉末与石灰石粉混合后得到3份混合粉末样品，样品1中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:1，样品2中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:2，样品3中碳酸钙粉末与石灰石粉比例为1:4。
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