CN1266248C - 保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钻井液，特别涉及一种保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，其特征是：油溶暂堵剂其重量比2%-5%、表面活性剂其重量比0.3%-1%、抑制剂其重量比0.2%-1%、降滤失剂其重量比0.5%-1.0%，余量是水和其它添加剂。所述的油溶暂堵剂为含不同碳原子的不含芳香基的直链烃的按比例混合物。所述的表面活性剂为按比例的天然脂肪酸和天然树脂与碱共同作用形成的化合物。这种保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，它具有暂堵效果好、抑制性强，密度低，易于控制，失水低，润滑性好，工艺简单的特点。
Description
技术领域
本发明属于钻井液，特别涉及一种保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液。
背景技术
钻开油气层时，在正压差的作用下，钻井液的固相进入油气层造成孔喉堵塞，其液相进入油气层与油气层岩石和流体相互作用，破坏油气层原有的平衡，从而诱发油气层潜在损害因素，造成渗透率下降。所以，钻开油气层的钻井液不仅要满足安全、快速、优质、高效的钻井施工需求，而且要尽可能减小对油气层的损害。
保护油气层的钻井液，国内外应用最广泛的是水基钻井完井液体系，其中暂堵型钻井液体系是比较常用的一种。其工作原理是利用钻井液中的粒度与地层孔喉直径分布相匹配的暂堵剂在油层中形成堵塞(内泥饼)，阻止钻井液中固相和滤液继续侵入。完井后，这种堵塞可通过一定的措施(如射孔、酸化或油溶等)去除，恢复产层的渗透率，达到保护产层的目的。暂堵剂一般为固相粒子和可变形固相粒子组成，它们的粒度分布按油气层的孔喉直径分布进行选择和优化。
对于低渗和特低渗透率储层，孔喉半径细微，80-90％孔喉直径在1μm以下对这样的储层，即能进入喉道形成架桥堵塞的粒子直径应在2/3μm以下；常规的固相暂堵加工到如此细度，则难以实现且成本昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，它具有暂堵效果好、抑制性强，密度低，易于控制，失水低，润滑性好，工艺简单的特点。
本发明的技术方案是：提供一种保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，其特征是：油溶暂堵剂其重量比2％-5％、表面活性剂其重量比0.3％-1％、抑制剂其重量比0.2％-1％、降滤失剂其重量比0.5％-1.0％，余量是水和其它添加剂。
所述的油溶暂堵剂为含不同碳原子的不含芳香基的直链烃的按比例混合物。
所述的表面活性剂为按比例的天然脂肪酸和天然树脂与碱共同作用形成的化合物。
所述的抑制剂为有机阳离子或两性离子型聚合物抑制剂。
所述的降滤失剂包括腐殖酸类磺化物或变性淀粉或低粘羧甲基纤维素钻井液等常用降滤失剂。
所述的添加剂其重量比为0.2％-6％。
所述的添加剂是降粘剂。
所述的添加剂是加重剂。
所述的添加剂是提粘剂。
所述的降粘剂是磺甲基褐煤；加重剂是重晶石；提粘剂是高粘羧甲基纤维素钠盐。
本发明的特点是：这种钻井液应用的堵塞原理与常规架桥暂堵原理不同，即利用岩石空隙内同时存在三相互不溶混的流体产生的一种复杂的流动状态导致对任一相的渗透率急剧下降所造成的“堵塞”，使其对每一相的渗透率下降至接近为0，阻止滤液的进一步侵入，而且堵塞层可通过射孔解除。它具有暂堵效果好、抑制性强，密度低，易于控制，失水低，润滑性好，工艺简单等特点。通过两口试验井及二十几口推广应用井的现场应用结果表明：该井液具有很好的封堵能力，能较好地在近井带形成致密的封堵带，阻止滤液的进一步浸入，较好地防止井塌，井径规则，电测曲线失真减小，能有效地提高气井的产量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1由以下组分配制油溶暂堵保护油气层钻井液按重量百分比用清水94％，加油溶暂堵剂5#白油4％，加表面活性剂油酸钠0.5％，加抑制剂聚丙烯酸钾0.5％，加降滤失剂低粘羧甲基纤维素钠盐0.8％，加提粘剂高粘羧甲基纤维素钠盐0.2％混合制成油溶暂堵保护油气层钻井液。
实施例1所述的钻井液的性能见下表。
表1保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液性能
钻井液性能
| ρ，g/cm3 | FV，s | PV，mPa.s | YP，Pa | APIFL，ml | pH | 岩屑回收率，％ |
| 1.03～ | 30～ | 2～7 | 0.5～ | ＜15.0 | 8～9 | 88.2～98.7 |
| 1.05 | 38 | 2 |
注：ρ：密度，FV：漏斗粘度，PV：塑性粘度，YP：动切力，API FL：滤失量
对该实施例所述的钻井液进行的岩芯动态伤害评价结果与其它钻井液对比见表2。
表2完井液动态伤害评价结果*
*伤害试验条件：ΔP＝3.5MPa T＝室温 岩芯：山西组岩芯
剪切速率：400s-1动态伤害时间：145分 静态伤害时间：85分
Kw3为岩芯伤害端截取1cm后SB盐水测渗透率。
从上面试验结果可看出：现场进油气层钻井液损害接近严重损害程度，伤害较深，不易恢复；正电胶体系损害较小，但恢复率较低，仅为67.2％；而油溶液态暂堵体系损害最大，即堵塞效果好，但将伤害端截取后岩芯恢复率很高，为90.9％。
对该实施例所述的钻井液体系进行了二十几口井的现场试验，其效果如下：
1.对油气层岩芯的暂堵效果好，岩芯渗透率恢复率高
施工中每口井现场取样在室内进行岩芯堵塞和岩芯渗透率恢复试验，结果见表3。可以看出，现场应用完井液对气层岩芯的暂堵率和岩芯渗透率恢复率均在80％以上。
表3现场取油溶暂堵钻井液对气层岩芯的暂堵和渗透率恢复试验
| 完井液取样井号 | 岩芯 | 暂堵率，％ | 岩芯渗透率恢复率，％ |
| 苏35-17 | 苏平1井、苏平2井领眼气层岩芯。层位：石盒子组。 | 90.43～91.5 | 95.98～99.39 |
| 苏33-18 | 88.3～89.23 | 98.43～113.5 | |
| 苏19-18 | 91.06～90.23 | 91.58～94.16 | |
| 苏13-16 | 90.16～90.67 | 91.96～93.14 | |
| 苏41-8 | 89.8～98.5 | 88.4～97.60 | |
| 苏22-15 | 90.80～91.50 | 93.0～9407 | |
| 苏36-18 | 81.56～87.00 | 84.70～95.07 | |
| 苏39-14 | 87.70～87.91 | 80.20～94.04 | |
| 苏39-5 | 82.0～82.12 | 81.09～92.75 |
2.油溶暂堵钻井液的使用对钻井工程的影响：
统计了试验井与邻井相同井段的机械钻速及固井质量数据，见表4，从表中数据可以看出，使用油溶暂堵钻井液至少可以说对工程施工无不良影响。
表4试验井与邻井相应井段的钻速对比
| 井号 | 井段 | 平均机械钻速m/h | 固井质量 | 取心进尺m | 平均机械钻速，m | 备注 |
| 苏6 | 3152-3448 | 3.62 | 合格 | 53.6 | 6.70 | 试验井，仅上古井段 |
| 桃4 | 3099-3427 | 2.39 | 合格 | 24.73 | 5.5 | 邻井，仅上古井段 |
| 陕241 | 2905-3410 | 4.47 | 合格 | 59.97 | 1.39 | 试验井，含下古井段 |
| 召5 | 2668-3178 | 3.28 | 合格 | 51.14 | 1.64 | 邻井，含下古井段 |
| 陕231 | 2984-3362 | 2.93 | 合格 | 56.4 | 4.13 | 邻井，含下古井段 |
3.提高了钻井井径规则程度，测井曲线质量明显改善
有关地质及测井专家通过试验井与邻井测井、取芯分析资料对比分析表明，使用油溶暂堵钻井液大幅度改善了钻井的井径规则程度，保证了电测响应的真实性。提高了电测对地层中油、气、水的分辨能力。
桃5、陕240未使用暂堵钻井液井壁塌跨段占30％～70％，使测井仪器不能紧贴井壁，导致密度、补偿中子曲线严重失真，电阻率、声波曲线测量值亦偏离实际值，使用暂堵钻井液的苏6、陕241井目的层段井径规则段达90％～100％，测井资料真实可靠。同时对比发现，试验井的未使用暂堵剂的上部层段，由于钻井液性能优良，井径质量也取得了较明显的改善，井径塌跨段一般小于30％，且塌跨幅度较小。
4.有效地抑制了泥浆滤液侵入地层，电测曲线能更好反映储层流体性质。
采用苏6井与桃5井同一层段取芯分析含水饱和度做对比，在相同物性条件下，使用暂堵钻井液的苏6井岩芯分析含水饱和度明显低于邻井桃5井。桃5井渗透率≥0.4×10-3μm2时，分析含水饱和度大幅度升高，表现了明显的泥浆侵入现象；苏6井渗透率即使在1～100×10-3μm2之间，分析含水饱和度保持在25％～35％，比桃5井平均低34.3％，说明泥浆侵入显著减少。
电性特征对比上，由表5可以看出，在物性相当储层段，苏6、陕241井深、浅侧向电阻率值均高于对应的桃5井、陕240井，补偿中子值低于桃5井、陕240井。说明使用暂堵剂完井液能有效地阻止泥浆滤液侵入地层。
表5实验井与邻井目的层段电性特征对比表
| 井别 | 井号 | 气层井段(m) | 厚度(m) | 层位 | 电性 | 物性 | ||||||
| 微球(Ωm) | 深侧向电阻率(Ωm) | 浅侧向电阻率(Ωm) | 补偿中子(％) | 井径(cm) | 孔隙度(％) | 渗透塞(×10-3μm2) | 含水饱和度(％) | |||||
| 实验井 | 苏6 | 3318.3-3324.4 | 6.1 | 盒8 | 7.0 | 72 | 52 | 6.0 | 24 | 13.63 | 10.545 | 32.44 |
| 对比井 | 桃5 | 3270.0-3276.8 | 6.8 | 盒8 | 10 | 40 | 30 | 10.0 | 24 | 13.25 | 13.230 | 66.74 |
| 实验井 | 陕241 | 3189.5-3193.6 | 4.2 | 盒8 | 40 | 100 | 80 | 4.0 | 24 | 10.36 | 0.5382 | 52.79 |
| 对比井 | 陕240 | 3193.5-3196.2 | 3.2 | 盒8 | 30 | 90 | 68 | 11 | 27 | 8.86 | 0.8684 | 56.91 |
5.试气产量统计
表6试验井与邻井产量对比表
| 井号 | 层位 | 射孔井段m | 压裂产量104M3/d | 压裂产量，104M3/d(无阻流量) | 备注 |
| 陕241 | 石盒子 | 3189.0-3197.0 | 5.1857 | 5.7650 | 试验井 |
| 陕240 | 石盒子 | 3158.0-3160.0 | 4.4385 | / | 邻井 |
| 苏6 | 石盒子 | 3319.5-3329.0 | 36.7757 | 120.1632 | 试验井 |
| 桃5 | 石盒子 | 3272.0-3275.5 | 21.067 | 26.1226 | 邻井 |
综合上述实例及有关数据，本发明所述的油溶暂堵钻井液具有很好的封堵能力，能较好地在近井带形成致密的封堵层，阻止滤液的进一步浸入，较好地防止了井塌，井径规则，电测曲线失真减小，能有效地提高气井的产量；并且抑制性强，密度低，易于控制，失水低，泥饼致密，润滑性好等特点，井下安全。
实施例2由以下组分配制油溶暂堵保护油气层钻井液按重量百分比用清水94.4％，加油溶暂堵剂5#白油3％，加表面活性剂油酸钾0.8％，加抑制剂聚丙烯酸钾0.8％，加降滤失剂低粘羧甲基纤维素钠盐0.5％，加降粘剂是磺甲基褐煤0.5％，混合制成油溶暂堵保护油气层钻井液。
实施例3由以下组分配制油溶暂堵保护油气层钻井液按重量百分比用清水89.3％，加油溶暂堵剂5#白油5％，加表面活性剂油酸钾0.6％，加抑制剂聚丙烯酸钾0.6，加降滤失剂低粘羧甲基纤维素钠盐0.9％，加加重剂重晶石3％，加降粘剂是磺甲基褐煤0.6％，混合制成油溶暂堵保护油气层钻井液。
Claims (5)
1、保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，其特征是：油溶暂堵剂5#白油其重量比2％-5％、表面活性剂油酸钾其重量比0.3％-1％、抑制剂聚丙烯酸钾其重量比0.2％-1％、降滤失剂低粘羧甲基纤维素钠盐其重量比0.5％-1.0％，余量是水和降粘剂、加重剂或提粘剂。
2、根据权利要求1所述的保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，其特征是：所述的降粘剂、加重剂或提粘剂其重量比为0.2％-6％。
3、根据权利要求1所述的保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，其特征是：所述的降粘剂是磺甲基褐煤。
4、根据权利要求1所述的保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，其特征是：所述的加重剂是重晶石。
5、根据权利要求1所述的保护低渗砂岩气层油溶暂堵钻井液，其特征是：所述的提粘剂是高粘羧甲基纤维素钠盐。
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