專利名稱：海水基完井液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋石油天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的中、高滲透儲(chǔ)層完井作業(yè)用的一種海 水基完井液。
背景技術(shù)：
我國海洋石油天然氣的勘探開發(fā)在整個(gè)石油天然氣行業(yè)所占的比重不斷提高，隨 著國家對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格，解決海洋石油天然氣勘探開發(fā)過程中對(duì)海洋的污染越來越急 迫。海洋領(lǐng)域石油天然氣勘探開發(fā)要求完井液滿足常規(guī)性能(包括密度、酸堿性、濾失性、 流變性、穩(wěn)定性等)的同時(shí)，還要求完井液毒性小或無毒，對(duì)環(huán)境無害等，目前國內(nèi)沒有檢 索到海水基完井液專利。為滿足日益嚴(yán)格的海洋環(huán)境法規(guī)及降低完井液成本的要求，完井液必須具有良好 的環(huán)境可接受性，并以海水為連續(xù)相分散介質(zhì)，以避免因向海上鉆井平臺(tái)輸送淡水而增加 完井液費(fèi)用，若利用淡水配漿，完井液成本很高(Im3淡水的費(fèi)用高達(dá)幾十元，每米進(jìn)尺約用 水2. 02m3,同時(shí)受天氣影響大量淡水輸送不及時(shí))，同時(shí)海水中含有大量的Ca2+、Mg2+和Na+ 等大量無機(jī)陽離子進(jìn)一步提高了井壁的穩(wěn)定性。完井液是用各種原材料和化學(xué)添加劑配制成的一種流體，在完井過程中始終與油 氣層接觸的液體。完井液即要滿足各種工藝要求、環(huán)保要求，還要切實(shí)做到保護(hù)儲(chǔ)層，防止 固相或鉆屑堵塞喉道，又要防止濾液侵入儲(chǔ)層與儲(chǔ)層成分互相作用引起粘土膨脹、微粒運(yùn) 移等作用堵塞儲(chǔ)層或與儲(chǔ)層中的流體反應(yīng)產(chǎn)生沉淀堵塞儲(chǔ)層。具有一定的液柱壓力，用以 平衡地應(yīng)力穩(wěn)定井壁，防止流體侵入井內(nèi)造成井涌井噴；又要有良好的平衡側(cè)壓力，提高泥 餅質(zhì)量，防止壓差卡鉆；還要保證有效地清洗井底攜帶鉆屑和懸浮物。目前完井液除主要成份為無機(jī)鹽清潔鹽水和粘土穩(wěn)定劑的無機(jī)鹽清潔鹽水完井 液外，還有申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN200810049256.6的抗高溫抗鹽無固相環(huán)保鉆完井液，沒有 海水基完井液?，F(xiàn)有無機(jī)鹽清潔鹽水完井液中無機(jī)鹽成份(有氯化鈉、氯化銨、氯化鈣、溴 化鈣、溴化鋅等)，具有較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)井下設(shè)備、管線、泵車等損害巨大；無機(jī)鹽成份易 結(jié)晶，易給地層帶來堵塞；部分體系含有害成份，對(duì)人及環(huán)境帶來危害。申請(qǐng)(專利)號(hào)為 CN200810049256. 6的抗高溫抗鹽無固相環(huán)保鉆完井液，其特征在于，是由水、甲酸鹽、增粘 齊U、降濾失劑、油層保護(hù)劑和聚合醇防塌劑制成，其中水和甲酸鹽組成加重基液，水和甲酸 鹽加入量由比重或密度限定，該抗高溫抗鹽無固相環(huán)保鉆完井液成分中沒有防腐劑或緩蝕 劑，用于海洋石油勘探開發(fā)領(lǐng)域完井作業(yè)后也應(yīng)存在腐蝕問題。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的海水基完井液，適用于海洋石 油天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的中、高滲透儲(chǔ)層完井作業(yè)，該完井液所選組分均為環(huán)保型添加劑， 不僅優(yōu)化了完井液性能，同時(shí)達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層、保護(hù)環(huán)境的效果，實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的海水基 完井液EC5tl值=5.9X105mg/L，巖心滲透率恢復(fù)值達(dá)到88.7%，在環(huán)渤海灣的海油陸采人 工島兩口油井1692m-1696m和1770m_1778m井段試驗(yàn)，這兩口試驗(yàn)油井生產(chǎn)情況分別是日 產(chǎn)液45. 5m3、日產(chǎn)油35m3、含水22. 9%和日產(chǎn)液50m3、日產(chǎn)油45m3、含水10%，油層保護(hù)效果明顯，該開采單元平均單井日產(chǎn)油12. 4m3，綜合含水47. 5%，本發(fā)明的海水基完井液的兩口 試驗(yàn)井分別日增油22. 6m3和32. 6m3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種海水基完井液，適用于海洋石油天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的中、高滲 透儲(chǔ)層完井作業(yè)，該完井液所選組分均為環(huán)保型添加劑，不僅優(yōu)化了完井液性能，同時(shí)達(dá)到 保護(hù)儲(chǔ)層、保護(hù)環(huán)境、提高石油及天然氣資源利用率的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是該海水基完井液包括清潔海水、抗鹽增粘降濾失劑、防塌抑 制劑、完井液潤滑劑、儲(chǔ)層保護(hù)劑、完井液防腐劑和PH值調(diào)節(jié)劑組成，其中a)清潔海水是 密度> 1. 03g/cm3的透明海水，b)抗鹽增粘降濾失劑選自非滲透降濾失劑、羧甲基纖維素鈉 CMC、聚陰離子纖維素PAC，c)防塌抑制劑選自水溶性甲酸鹽、聚丙烯酰胺鉀鹽KPAM，d)完井 液潤滑劑選自白油、聚合醇潤滑劑，e)儲(chǔ)層保護(hù)劑選自改性聚合醇類油層保護(hù)劑、合理粒度 級(jí)配的超細(xì)碳酸鈣、納米碳酸鈣復(fù)合物，f)完井液防腐劑也叫完井液緩蝕劑，選自磷酸三乙 醇胺-磷酸二氫鹽、鉬酸鹽復(fù)合緩蝕劑，g) PH值調(diào)節(jié)劑選自氫氧化鈉NaOH、碳酸鈉(Na2CO3)。 該海水基完井液原材料最佳質(zhì)量配比如下抗鹽增粘降濾失劑的加量為2% -6. 5% (質(zhì)量 體積百分比)、防塌抑制劑的加量為"5. 5% (質(zhì)量體積百分比)、完井液潤滑劑的加量 為3%-8% (質(zhì)量體積百分比)、儲(chǔ)層保護(hù)劑的加量為2%-8% (質(zhì)量體積百分比)、完井 液防腐劑的加量為-5% (質(zhì)量體積百分比)、PH值調(diào)節(jié)劑的加量為(質(zhì)量體 積百分比)，其余為清潔海水。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)際情況對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。由上述技術(shù)方案給出，本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，該海水基完井液是由清潔海水、抗鹽 增粘降濾失劑、防塌抑制劑、完井液潤滑劑、儲(chǔ)層保護(hù)劑、完井液防腐劑和PH值調(diào)節(jié)劑組 成，其中，a)上述清潔海水選自密度> 1.03g/cm3的清潔透明海水(又稱海水基完井液基 液，以下同)，原材料來源廣泛、性能穩(wěn)定、環(huán)境友好；上述抗鹽增粘降濾失劑、防塌抑制劑、 完井液潤滑劑、儲(chǔ)層保護(hù)劑、完井液防腐劑和PH值調(diào)節(jié)劑又稱外加劑，各外加劑的加量根 據(jù)完井液不同的密度范圍及抗溫要求，在實(shí)際使用時(shí)有所變化，尤其是完井液高溫高密度 情況時(shí)，加量會(huì)有所增加。上述各組分中，b)抗鹽增粘降濾失劑選自抗溫抗鹽性能優(yōu)良的 中分子量聚合物羧甲基纖維素鈉CMC、聚陰離子纖維素PAC作為體系增粘降濾失性能的控 制劑；這些中分子量聚合物中含有大量羥基-0H、羧酸基-COOH官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，一方面能吸附 在粘土顆粒表面形成吸附層，增加粘土顆粒的水化膜厚度以阻止粘土顆粒絮凝變粗；另一 方面能把在鉆井液循環(huán)攪拌作用下所拆散的細(xì)顆粒吸附在分子鏈上，不再粘結(jié)成大顆粒， 而形成薄而韌的泥餅，濾餅的滲透率降低，降低濾失量，以及降濾失劑分子本身的堵孔作用 和提高濾液粘度，降低濾失量(濾失量與濾液粘度的二分之一次方成正比)；抗鹽增粘降 濾失劑選用的非滲透降濾失劑，是由可溶于油和水的改性聚合物組成，當(dāng)加入到水基鉆井 液時(shí)，其中一些水溶性聚合物溶解，類似上述降濾失劑一樣可以控制濾失量，其他組分由于 其親油特性只能部分溶解，并組織成可變性粒子或膠束(膠束在溶液中形成微觀的球狀、 片狀或棒狀的分子組合)，其主要優(yōu)點(diǎn)在于膠束具有可變形和覆蓋粒徑范圍寬的特點(diǎn)，對(duì)較寬的孔喉和滲透范圍具有很好的封堵作用，它可以在孔喉中快速形成低滲封閉層，因而 有效的阻止液體浸入，這種在封閉層中的膠束也是可變形的，壓力升高它們就會(huì)收縮，并進(jìn) 一步降低封閉層滲透率，由于起到非滲透性阻擋層的作用，這種添加劑具有保護(hù)疏松砂巖 脆弱性地層，阻擋地層壓力傳遞的作用，在儲(chǔ)層應(yīng)用這種添加劑，屏蔽層的清除非常簡單， 在流體中，膠束只有在高于聚合物臨界濃度下存在，因而當(dāng)這種聚合物接觸洗井液時(shí)被稀 釋，以及采油時(shí)與儲(chǔ)層流體接觸，屏蔽層簡單分散且而清除。c)防塌抑制劑選用的甲酸鹽 在完井液中有以下三個(gè)方面的作用①提高完井液液相礦化度，在無機(jī)陽離子的鑲嵌和靜 電引力的雙重作用下，減少水分子的進(jìn)入，防止或降低滲透水化，從而起到防塌抑制劑的作 用；②甲酸鹽降低了完井液中自由水活度，使地層水向井眼反向滲透，促進(jìn)井壁穩(wěn)定，甲酸 根HC00_是極性水化基團(tuán)，體積較小，它通過氫鍵力吸附于粘土表面，增加水化膜厚度，防止 粘土進(jìn)一步水化，形成結(jié)構(gòu)，使完井液保持良好的流變性和穩(wěn)定性；③甲酸鹽還具有加重劑 的作用，水溶性好、溶解快、配伍及熱穩(wěn)定性能較好。由于不含固相，減少了固相物質(zhì)對(duì)儲(chǔ)層 的傷害，更大程度地保護(hù)油氣儲(chǔ)層。同時(shí)由此配制出來的鹽水體系在使用中安全無毒，且與 環(huán)境兼容性好，易降解，是一種安全環(huán)保的完井液外加劑；防塌抑制劑選用的聚丙烯酰胺鉀 鹽，其高分子聚合物上的吸附基團(tuán)吸附在粘土片上，將眾多粘土片連接在一起，對(duì)粘土片進(jìn) 行包被，這一方面使粘土不易分散，另一方面使水分子不易進(jìn)入粘土晶層間，防止了粘土因 水化作用而引起的膨脹分散，從而起到防塌抑制作用，該產(chǎn)品是一種無毒、無腐蝕，應(yīng)用廣 泛的防塌抑制劑，兼有降失水、改善流型和增加潤滑等性能，能改善完井液的流變性能，與 其他處理劑配伍性好，抗溫能力強(qiáng)(》150°C )。d)完井液潤滑劑選用的聚合醇潤滑劑可 以是以低分子量醇為起始劑，由環(huán)氧乙烷(EO)和環(huán)氧丙烷(PO)共聚而成的聚醚型多元醇 防塌潤滑劑，具有很強(qiáng)的抑制作用和良好的潤滑性能，能顯著降低完井液摩擦系數(shù)，提高極 壓膜強(qiáng)度，能改善完井液濾失性能，保護(hù)油氣層能力強(qiáng)，無熒光，EC5tl值大于1. 0xl05mg/L，完 全無毒，海水中生物需氧量測定結(jié)果表明易生物降解；本發(fā)明中完井液潤滑劑選用的白油 可以是由石油的潤滑油餾分經(jīng)脫臘、加氫精制和化學(xué)精制而成的液體油品，因白油無毒、無 味、熒光級(jí)別低，不影響地質(zhì)熒光錄井，其在石油鉆探中常用作完井液潤滑劑，降低井壁與 鉆具(或套管)之間的摩擦，降低鉆柱旋轉(zhuǎn)扭矩和起下鉆阻力，改善完井液潤滑性。e)儲(chǔ)層 保護(hù)劑選用的改性聚合醇類無熒光油層保護(hù)劑，其主要成份是一種非離子型飽和碳鏈聚合 物，由于分子主鏈全部有碳原子，側(cè)鏈大多為羥基，因此可以使醇分子和粘土顆粒間形成大 量氫鍵，對(duì)粘土顆粒具有較好的吸附成膜作用，同時(shí)由于聚合醇具有濁點(diǎn)特性且濁點(diǎn)可調(diào)， 因此當(dāng)溫度較低時(shí)，聚合醇溶于水，可吸附在鉆具和井壁上，形成類似油相的分子膜，改善 鉆井液的潤滑性能，而當(dāng)溫度高于濁點(diǎn)時(shí)，聚合醇從水中析出，就可在井壁上粘附形成一層 僧水膜，從而提高泥餅質(zhì)量，配合降濾失劑形成致密、光滑的濾餅，阻止水分滲入地層，因此 具有很好的防止泥頁巖水化分散，穩(wěn)定井壁和油層保護(hù)作用；儲(chǔ)層保護(hù)劑選用的合理粒度 級(jí)配的超細(xì)碳酸鈣、納米碳酸鈣復(fù)合物，不溶于水、易于酸化解堵、無毒，具有不會(huì)堵死油氣 層等優(yōu)點(diǎn)，在壓差作用下，超細(xì)碳酸鈣、納米碳酸鈣復(fù)合物這些屏蔽暫堵粒子迅速在井壁附 近形成一層低滲透率的內(nèi)濾餅和外濾餅，阻止固相和液相的進(jìn)一步侵入，從而起到保護(hù)儲(chǔ) 層的作用，同時(shí)起到完井液加重劑的作用。f)完井液防腐劑也叫完井液緩蝕劑，選用的磷酸 三乙醇胺-磷酸二氫鹽能在天然海水中的鋼鐵表面形成一層化學(xué)穩(wěn)定性好的保護(hù)膜，能有 效地抑制海水對(duì)鋼鐵的腐蝕，濃度為135mg/L-225mg/L時(shí)，緩蝕率高達(dá)99. 49%，具有使用濃度低、緩蝕率高、原材料價(jià)廉易得、無毒、無污染等特點(diǎn)；選用的鉬酸鈉復(fù)合緩蝕劑對(duì)碳鋼 具有良好的緩蝕能力，緩蝕率為95%左右，且隨溫度升高而增大；g) PH值調(diào)節(jié)劑選用的氫 氧化鈉NaOH、碳酸鈉(Na2CO3)等，用來調(diào)節(jié)完井液的pH值為7 11。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，在一定溫度下，按海水基完井液配方比例，將上述抗鹽增粘 降濾失劑、防塌抑制劑、完井液潤滑劑、儲(chǔ)層保護(hù)劑、完井液防腐劑和PH值調(diào)節(jié)劑均勻分散 在清潔海水中，繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，生產(chǎn)出海水基完井液。
權(quán)利要求
海水基完井液，其特征在于，該海水基完井液包括清潔海水、抗鹽增粘降濾失劑、防塌抑制劑、完井液潤滑劑、儲(chǔ)層保護(hù)劑、完井液防腐劑和pH值調(diào)節(jié)劑組成，其中清潔海水選自密度≥1.03g/cm3的透明海水，抗鹽增粘降濾失劑選自非滲透降濾失劑、羧甲基纖維素鈉CMC、聚陰離子纖維素PAC，防塌抑制劑選自水溶性甲酸鹽、聚丙烯酰胺鉀鹽KPAM，完井液潤滑劑選自白油、聚合醇潤滑劑，儲(chǔ)層保護(hù)劑選自改性聚合醇類油層保護(hù)劑、合理粒度級(jí)配的超細(xì)碳酸鈣、納米碳酸鈣復(fù)合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水基完井液，其特征在于該海水基完井液原材料最佳質(zhì)量 配比如下抗鹽增粘降濾失劑的加量為2% -6. 5% (質(zhì)量體積百分比)、防塌抑制劑的加量 為(質(zhì)量體積百分比)、完井液潤滑劑的加量為3%-8% (質(zhì)量體積百分比)、 儲(chǔ)層保護(hù)劑的加量為2%-8% (質(zhì)量體積百分比)、完井液防腐劑的加量為(質(zhì)量 體積百分比)、PH值調(diào)節(jié)劑的加量為(質(zhì)量體積百分比)，其余為清潔海水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的海水基完井液，其特征在于，其中完井液防腐 劑也叫完井液緩蝕劑，選自磷酸三乙醇胺-磷酸二氫鹽、鉬酸鹽復(fù)合緩蝕劑，PH值調(diào)節(jié)劑選 自氫氧化鈉NaOH、碳酸鈉(Na2CO3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水基完井液生產(chǎn)工藝，其特征在于是按海水基完井液配方 比例準(zhǔn)確計(jì)量配方所需原材料，在一定溫度下，將上述抗鹽增粘降濾失劑、防塌抑制劑、完 井液潤滑劑、儲(chǔ)層保護(hù)劑、完井液防腐劑和PH值調(diào)節(jié)劑均勻分散在清潔海水中，繼續(xù)攪拌 一定時(shí)間，生產(chǎn)出海水基完井液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海水基完井液，可有效克服現(xiàn)有完井液在性能及應(yīng)用中的缺點(diǎn)，其解決的技術(shù)方案是，該海水基完井液是一種由清潔海水、抗鹽增粘降濾失劑、防塌抑制劑、完井液潤滑劑、儲(chǔ)層保護(hù)劑、完井液防腐劑和PH值調(diào)節(jié)劑組成的完井液，該完井液所選組分均為環(huán)保型添加劑，優(yōu)化了完井液性能，不僅滿足常規(guī)性能(包括密度、酸堿性、濾失性、流變性、穩(wěn)定性等)，同時(shí)具有生物降解性好、無生物積累、毒性小或無毒，對(duì)環(huán)境無害等優(yōu)點(diǎn)，該海水基完井液EC50值＝5.9×105mg/L，巖心滲透率恢復(fù)值達(dá)到88.7％，達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層、保護(hù)環(huán)境、提高石油及天然氣資源利用率的目的。
文檔編號(hào)C09K8/06GK101979456SQ20101026234
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者何興貴, 劉江勇, 唐志軍, 張冬玲, 慈國良, 曹勝利, 李軍, 趙懷珍, 馬桂清 申請(qǐng)人:中國石油化工集團(tuán)公司;中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院