一种低密度低伤害压井液

摘要

本发明公开了一种低密度低伤害压井液，以重量计，包括5-35%的密度调节剂、0.2-5%的降失水剂，0.1-0.5%胶体保护剂，余量为矿化度0-20万ppm的水，其中所述密度调节剂包括0.02-0.2份起泡剂、0.01-0.05份稳泡剂、1.0-5.0份屏蔽暂堵剂、0.1-0.5份硅酸钠玻璃、0-5.0份硅铝氧化物、0-10.0份膨润土。本发明具有暂堵性能好、滤失率低、粘度适中、返排迅速彻底以及摩阻小、易泵注等特点，解决了常规入井液对产能低、漏失大的地层所带来的排液困难，地层伤害严重，产能难以恢复等问题；本发明能广泛用于低压、易漏失、水敏和酸敏性地层的钻井、完井、修井和油气井增产措施。

说明书

技术领域

本发明涉及石油化学领域，具体地，涉及一种低密度低伤害压井液。

背景技术

    井下作业主要目的是解除不利于生产的因素，达到调整改变油井的生产方式、生产层位，油气井、水井解堵、清蜡、防砂，打捞井下落物、修补套管等的目的。在常规的作业过程中，由于采用不适当的作业工艺和作业液，必然会造成油气层损害，有时甚至造成油、气、水井在作业后产量显著下降。

随着油气田的开发生产，大量地层液产出，地层压力逐渐下降。目前青海油田部分区块或储层压力系数已降至1.0以下，甚至有些油气藏本身就属于低压油气藏，有些区块属于砂岩油气藏，胶结疏松，地层欠压实，作业过程中井下工作液漏失严重，对地层造成不可逆转的伤害。如国内某气田储层以粉砂岩和泥质粉砂岩为主，储集层成岩性差、欠压实、胶结疏松，泥质含量较高，具有多气水系统，气藏为边水环绕，承压能力比较低，极易发生漏失。由于地层疏松，出砂严重，作业频繁，开发射开层较多，且各个层的压力不一样，上层压力大于下层压力，压井时，如果压井液比重过高，会造成下层漏失严重，但如果压井液比重太低，上层又压不住。目前，随着气田的全面开发，有些井地层压力系数已下降到了0.70-0.90。

（1）漏失严重

目前国内某气田大部分气井压力系数基本上在0.70-0.90之间，今年作业的10口井压力系数有7口井在0.72-0.85之间，而作业中使用的压井液密度都是1.00g/cm³，目前的压井液体系已不能满足作业的需求。

国内某气田从2014年完井的10口井作业中压井液漏失情况及作业后复产情况分析可以得出：漏失严重的井很难复产，无漏失或漏失很小的井作业后已进站生产，达到了复产的目的。

（2）储层伤害严重

地层损害主要是由于种类繁多的入井液漏失进入地层后与地层岩石、地层流体相互作用而产生的污染。国内某气田应用现有压井液液体系对其储层造成严重伤害，作业后工作液滤液返排困难，复产困难。因此需要开发出新的的水基压井液体系，降低储层伤害。

但现实作业中压井液漏失问题仍然尤为突出，作业过程中压井液大量漏失导致储层受到严重伤害，因此当务之急必须研制出新的低密度低伤害压井液体系，以满足气田井下作业的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低密度低伤害压井液，该压井液以储层保护为核心，通过改进泡沫流体的性质技术来实现低密度泡沫液的研制。本发明配制的压井液为泡沫流体，由于其具有暂堵性能好、滤失率低、粘度适中、返排迅速彻底以及摩阻小、易泵注等特点，解决了常规入井液对产能低、漏失大的地层所带来的排液困难，地层伤害严重，产能难以恢复等问题；本发明的压井液广泛用于低压、易漏失、水敏和酸敏性地层的钻井、完井、修井和油气井增产措施。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种低密度低伤害压井液，以重量计，包括5-35%的密度调节剂、0.2-5%的降失水剂，0.1-0.5%胶体保护剂，余量为矿化度0-20万ppm的水，其中所述密度调节剂包括以重量计，0-0.2份起泡剂、0-0.05份稳泡剂、1.0-5.0份屏蔽暂堵剂、0.1-0.5份硅酸钠玻璃、0-5.0份硅铝氧化物、0-10.0份膨润土。

所述密度调节剂包括0-0.1份起泡剂、0-0.04份稳泡剂、1.0-3.0份屏蔽暂堵剂、0.2-0.4份硅酸钠玻璃、1.0-3.0份硅铝氧化物、4.0-8.0份膨润土。

所述密度调节剂包括0.09份起泡剂、0.03份稳泡剂、2.0份屏蔽暂堵剂、0.3份硅酸钠玻璃、2.0份硅铝氧化物、6.0份膨润土。

起泡剂浓度是影响泡沫密度重要因素。若起泡剂稀释过大，则制得的泡沫密度大，稳定性差，易脱水消泡。如果起泡剂浓度太高则成本相应升高，而且起泡剂浓度过大使得溶液过粘，发泡性能差，发泡倍数低。因此，起泡剂稀释比例越大并不能说明越经济，稀释比例大了，制备出的泡沫密度就大，同样体积的泡沫需要的泡沫液也就越多。应根据实际需要和施工要求确定泡沫剂稀释浓度。

所述降失水剂为多羟基聚合物、胶体保护剂为抗氧化分散剂。

所述起泡剂为阴离子表面活性剂、甜菜碱或者氟碳表面活性剂中的一种。

所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液类或者非离子表面活性剂。

屏蔽暂堵剂可以为改性吸水树脂、改性黄原胶、改性瓜胶、丙烯酰胺衍生物等，降失水剂可选择的有丙烯酰胺三元元共聚物、丙烯酰胺二元共聚物、丙烯酰胺四元共聚物等，稳泡剂可选择的有十二醇、三乙醇胺、聚醚胺、聚乙二醇，胶体保护剂可选择的有抗坏血酸钙、茶多酚、抗坏血酸钠、双酚单丙烯等。

本发明的压井液是以气相为分散相、液体为连续相的均匀气液分散系统，通过添加密度调节剂和屏蔽暂堵剂使本泡沫体系形成一种密度低、粘性高、有压缩性的非牛顿流体。

综上，本发明的有益效果是：

1、具有密度低、漏失量小、粘度适中、返排迅速彻底、摩阻小、易泵注、与地层流体的配伍性良好等特点，适用于低压、易漏失井的作业。

2、具有良好的流变性和超强的泡沫稳定性，有一定的抗温、抗盐、抗污染能力，密度在0.45-0.95g/cm³之间可调。

3、对高渗透层有暂堵作用，分流能力强，可以有效地控制地层漏失。

4、对地层伤害小，岩芯渗透率恢复率高，具有较好的油气层保护技术，有利于修井作业后的产量恢复。

5、 现场施工工艺流程简单易行，配制工艺简便易行，费用低，易于推广应用。

6、流变性能够清洁井眼达100%，抗油性达到10%以上，滤失量≤15ml，压井液对气层的伤害率≤20%，泡沫稳定性＞72h，反排效果≥95%。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例中的试剂选择：屏蔽暂堵剂可以为改性吸水树脂、改性黄原胶、改性瓜胶、丙烯酰胺衍生物等，降失水剂可选择的有丙烯酰胺三元元共聚物、丙烯酰胺二元共聚物、丙烯酰胺四元共聚物等，稳泡剂可选择的有十二醇、三乙醇胺、聚醚胺、聚乙二醇，胶体保护剂可选择的有抗坏血酸钙、茶多酚、抗坏血酸钠、双酚单丙烯等。

实施例1：

一种低密度低伤害压井液，以重量计，包括5%的密度调节剂、0.2%的降失水剂，0.1%胶体保护剂，余量为矿化度0-20万ppm的水，其中密度调节剂包括以重量计，0.02份起泡剂、0.05份稳泡剂、1.0份屏蔽暂堵剂、0.1份硅酸钠玻璃。

实施例2：

一种低密度低伤害压井液，以重量计，包括35%的密度调节剂、3%的降失水剂，0.4%胶体保护剂，余量为矿化度0-20万ppm的水，其中密度调节剂包括以重量计，0.2份起泡剂、0.03份稳泡剂、5.0份屏蔽暂堵剂、0.5份硅酸钠玻璃、5.0份硅铝氧化物、10.0份膨润土。

实施例3：

一种低密度低伤害压井液，以重量计，包括15%的密度调节剂、1.5%的降失水剂，0.2%胶体保护剂，2%屏蔽暂堵剂，余量为矿化度0-20万ppm的水，其中密度调节剂包括以重量计，0.08份起泡剂、0.04份稳泡剂、3.0份屏蔽暂堵剂、0.3份硅酸钠玻璃、3.0份硅铝氧化物、7.0份膨润土。

实施例4：

一种低密度低伤害压井液，以重量计，包括20%的密度调节剂、2.0%的降失水剂，0.5%胶体保护剂，余量为矿化度0-20万ppm的水，其中密度调节剂包括以重量计，0.1份起泡剂、0.02份稳泡剂、3.6份屏蔽暂堵剂、0.2份硅酸钠玻璃、2.0份硅铝氧化物、5.0份膨润土。

实施例5：

一种低密度低伤害压井液，以重量计，包括10%的密度调节剂、1.0%的降失水剂，0.3%胶体保护剂，余量为矿化度0-20万ppm的水，其中密度调节剂包括以重量计，0.09份起泡剂、0.03份稳泡剂、2.0份屏蔽暂堵剂、0.3份硅酸钠玻璃、2.0份硅铝氧化物、6.0份膨润土。

实施例6：

压井液的配制：

1、将压井液的配方里的组份除起泡剂外按配比预先混合均匀；

2、配制时先计算好所需水量，备好配制用水；

3、用混合漏斗将混合材料加入水中搅拌；

4、用混合漏斗加入起泡剂，搅拌均匀；

5、用泵车和压风车分别将液相、气相（根据现场实际情况定，气层多选用氮气，油层多选用空气，但基于安全考虑，一般油层也多选用氮气）经泡沫发生器泵注入井，或者在地面用搅拌器充分搅拌形成均匀泡沫再泵注入井即可。

井下作业过程中，不合理的压井液对储层造成不同程度的损害，导致油气井产能降低。压井液对油气层的损害主要是由于液体漏失进入地层后与地层岩石、地层流体相互作用而产生的污染，与作业过程中作业液滤液的侵入量和侵入深度与储层特征、作业液体系类型与特征等有关。通过该项目的研究，本发明的设计解决了以上问题。

压井液的评价：

1、稳定性实验

根据起泡剂和稳泡剂的评价结果，在室内对泡沫作业液体系进行了不同配方稳定性实验，结果见表1，配方选择实施例1、实施例3和实施例5：

表1 稳定性能实验

序号ρ（g/cm³）PV（mPa.s）YP（Pa）稳定时间（h）实施例10.621713.5＞72实施例30.641418＞72实施例50.65151332

由表1可看出，实施例1和实施例3均具有较好的稳定性和流变性，稳定时间均大于48h。

 2、抗温实验

选择实施例1、实施例2在70℃温度下静置16h观察性能变化，实验结果见表2。

表2  抗高温实验

编号温度ρ（g/cm³）PV（mPa.s）YP（Pa）稳定时间（h）实施例170℃静置16h0.5475＞36实施例370℃静置16h0.682318＞36

由表2可以看出，泡沫作业液体系高温后仍具有良好的流变性，抗温能力强。

3、抗污染性

室内用4%NaCl和0.2%CaCl₂进行污染实验，结果见表3。

表3  抗污染实验

编号ρ（g/cm³）PV（mPa.s）YP（Pa）稳定时间（h）实施例10.671815.5＞24实施例30.732621＞24

由表3可见泡沫作业液体系加入4%NaCl和0.2%CaCl₂后能保持低密度物性和良好的稳定性，粘度略有升高。

以实施例3为例进行室内用油田污水及煤油进行污染实验，结果见表4。

表4 污水和含油量对体系性能的影响

实施例3发泡体积(ml)半衰期(min)国内某气田配液水416197.8国内某气田地层水398156.7配液水+1%煤油349145.1配液水+3%煤油180＜120

由表4可见在相同的搅拌条件下，泡沫在自来水中的发泡体积和半衰期都要大于在油田污水和有煤油掺入时的数据，并且随着煤油浓度的增大，发泡体积和半衰期迅速减小，在煤油浓度为3%时根本不能形成稳定的泡沫；一般油田污水的含油量对泡沫的稳定性的影响不大，所以泡沫在油田污水中仍具有较高的稳定性。

如上所述，可较好的实现本发明。