專利名稱：油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井和完井過程中儲層段堵水、堵漏、暫閉封堵且后期可酸溶解堵的鎂氧水泥漿體系及其制備方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)大量低滲透油氣藏固井作業(yè)時，由于水泥漿污染油層和致密水泥石封閉儲層巖石表面，酸化作業(yè)對常規(guī)水泥石的溶解又有限，嚴(yán)重影響了單井產(chǎn)能。此外，在非常規(guī)油氣資源領(lǐng)域中頁巖氣開采也面臨這技術(shù)上的難題，由于頁巖的多層頁巖儲層特征和流動機(jī)理極不相同，必須通過鉆井和壓裂產(chǎn)生盡可能大的壓裂面來調(diào)合復(fù)雜的儲層脆性，進(jìn)而使天然氣運移最大化。使用常規(guī)水泥漿固井時，由于常規(guī)油井水泥在酸液中的溶解率低，所以射孔壓裂可能很難，有可能抑制裂縫產(chǎn)生，在壓裂和開采期間會引起過大的彎曲度，這種彎曲度引起的堵塞射孔孔眼和井壁周圍的摩阻會大大改變流體分布，導(dǎo)致壓裂效果不佳，同時，由于常規(guī)水泥漿酸溶率低，射孔后的孔洞中的水泥渣也不可能被完全清除，以使每個射孔都能與儲層建立通道。我國東部的復(fù)雜斷塊油氣田在已投入開發(fā)和未動用儲量中所占比例都很大，這類地質(zhì)特點的復(fù)雜性給認(rèn)識油氣水分布規(guī)律帶來了很大困難，也使后期提高采收率技術(shù)困難重重，這種復(fù)雜斷塊油氣藏國內(nèi)一般采用注水驅(qū)開發(fā)封閉的斷塊油氣田。由于地層原生及后生的非均質(zhì)性、流體流度差異以及其他原因(如作業(yè)失敗、生產(chǎn)措施不當(dāng)?shù)?，注入水將沿高滲透層突進(jìn)，導(dǎo)致水錐、水竄、水指進(jìn)，使一些油井過早見水或水淹，水驅(qū)低效或無效循環(huán)，最終導(dǎo)致儲層結(jié)構(gòu)破壞、采收率降低。因此，堵水是油田開發(fā)中必須亟待解決的問題。鎂氧水泥具有硬化后強(qiáng)度高、酸溶能力強(qiáng)、快凝、抗污染、適應(yīng)井下高溫環(huán)境等特點，在采用鎂氧水泥堵水時，把堵水和酸化兩種不同的工藝有機(jī)的結(jié)合起來，發(fā)揮兩種工藝的綜合協(xié)同作用，在封堵高滲透出水層的同時解除低滲透潛力層的污染，達(dá)到控制高滲透水淹層，同時釋放仍有較大生成潛力的相對低滲油藏。在鉆井過程作業(yè)中，一般來說，產(chǎn)層的孔隙裂縫發(fā)育，與非產(chǎn)層相比，更容易發(fā)生井漏。水泥漿等堵漏材料在一定條件下都具有較好的堵漏效果，但不易解堵，不適用于產(chǎn)層堵漏。因此，當(dāng)產(chǎn)層發(fā)生井漏時，應(yīng)采用對油氣層具有保護(hù)作用的堵漏劑及堵漏技術(shù)，以盡可能減少因堵漏造成的油氣層傷害。保護(hù)油氣層，防止和減少油氣層傷害是合理開發(fā)油氣田和增加產(chǎn)能的重要問題。 鎂氧水泥體系最早于1975年開始用于伊朗西南部油田處理鉆井液漏失層段，后廣泛用于中東、歐洲、非洲各主要油田的完井、修井作業(yè)，后來陸續(xù)應(yīng)用于油氣生產(chǎn)層的堵漏或固井。我國關(guān)于鎂氧水泥的研究僅限于建材行業(yè)，近年來西南石油大學(xué)率先展開關(guān)于氯氧鎂水泥用于地層的相關(guān)研究(李早元等，“氯氧鎂水泥在水熱環(huán)境下強(qiáng)度變化機(jī)理”，《鉆井液與完井液》第觀卷第1期，2011年1月)，以活性氧化鎂、六水氯化鎂和水按照摩爾配比為活性MgO MgCl2 H2O = 8 1 16時，氯氧鎂水泥石易獲得最佳的抗壓強(qiáng)度，但隨養(yǎng)護(hù)齡期的增加，水泥水化產(chǎn)物組分和形態(tài)發(fā)生了不利于強(qiáng)度增加的轉(zhuǎn)變。
3
本發(fā)明與目前的研究成果相比，具有良好的長期力學(xué)與封堵性能，溫度適用范圍為30 150°C，密度可調(diào)節(jié)范圍為0. 8 2. 2g/cm3，凝結(jié)時間可通過緩凝劑加量調(diào)節(jié)、固化后強(qiáng)度高、酸溶能力強(qiáng)、配制簡易等優(yōu)點，用于鉆井和完井過程中儲層段堵水、堵漏、暫閉封堵時，后期可酸溶解堵減少儲層傷害，對進(jìn)一步改善油田開發(fā)效果、提高采收率具有廣闊的發(fā)展前景。
發(fā)明 內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿體系，該水泥漿在滿足注水泥作業(yè)所需的各項工程性能前提下，解決鉆井與完井過程中儲層孔洞或高滲透區(qū)域等漏失層段漏失問題、儲層段出水問題及油水層的同時封堵，后期可酸化解堵，所形成水泥石可永久留在地下或者采用酸化的方式移出地層，達(dá)到不傷害或少傷害油氣田儲層的目的，為準(zhǔn)確評價油氣層以及油氣田開發(fā)增產(chǎn)提供保證。本發(fā)明的另一目的在于提供該油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿的制備方法，該方法操作簡便，原料成本低廉，易于成功解決鉆井與完井過程中油井工作液的漏失。為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿，由以下各組份按重量份配比組成 100份活性氧化鎂，50-105份水，30-100份水溶性調(diào)和劑，0. 5-10份水溶性硼酸鹽，1-8份糖類緩凝劑，0-400份酸溶硬質(zhì)填料，1-5份降失水劑，0-5份發(fā)泡劑，0-2. 5份泡沫穩(wěn)定劑。所述活性氧化鎂由碳酸鎂或氫氧化鎂經(jīng)過高溫焙燒而成，用于50°C以下井底循環(huán)溫度時的鎂氧水泥漿其活性氧化鎂煅燒溫度須低于1450°C，溫度范圍為900 1450°C ；用于50°C以上井底循環(huán)溫度時的鎂氧水泥漿其活性氧化鎂煅燒溫度須高于1450°C，溫度范圍為 1450 16000C ο所述水溶性調(diào)和劑為無水氯化鎂、七水硫酸鎂、磷酸二氫銨其中一種或兩種以上的混合物。所述水溶性硼酸鹽為五硼酸鈉、四硼酸鈉、八硼酸鈉其中一種或兩種以上的混合物。所述糖類緩凝劑為蔗糖、乳糖、葡萄糖其中一種或兩種以上的混合物。所述酸溶硬質(zhì)填料為碳酸鈣或碳酸鎂。所述降失水劑為羧甲基羥乙基纖維素或羥乙基纖維素，粘度為7000 12000mPa.
So所述發(fā)泡劑為乙氧基化烷基硫酸鈉。所述泡沫穩(wěn)定劑為椰子油胺丙基甜菜堿。以上物質(zhì)均為市售。該油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿的制備方法如下稱取100重量份活性氧化鎂、1-5重量份降失水劑、0. 5-10重量份水溶性硼酸鹽、 1-8重量份糖類緩凝劑、0-400重量份酸溶硬質(zhì)填料干混為干粉，量取50-105重量份水，稱取0-5重量份發(fā)泡劑、0-2. 5重量份泡沫穩(wěn)定劑、30-100重量份水溶性調(diào)和劑溶于水中。然后，將水溶液放在混合容器中，攪拌器以低速(4000士200轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速(12000 士 500轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌35秒，即得本發(fā)明油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿。目前，井漏堵漏處理涉及的一系列堵漏材料，如核桃殼，云母，鋸末，纖維配制的堵漏水泥漿或堵漏漿液已被廣泛用于防止或減少油井工作液的漏失，這種堵漏方法的缺點包括堵漏材料無法移除，會對含油氣層造成損害，且有可能在高滲透地層隨流體流失造成堵漏材料的移動。本發(fā)明油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿體系與現(xiàn)有的封堵技術(shù)相比，具有以下有益效果(1)該油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿體系在密度為0. 8-2. 2g/cm3的范圍內(nèi)可調(diào)，在20-150°C之間，都表現(xiàn)出良好的高溫應(yīng)用性能。(2)該油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿堵塞孔洞或高滲透地層后，可采用酸化的方式將鎂氧水泥石以對地層造成最小傷害的方式移出地層。(3)該油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿應(yīng)用普通泥漿泵或注水泥裝置，可以較容易地混合和泵入井下，比普通油井水泥對于污物的敏感性低，可以不使用隔離液，與各種修井液混合時也能夠硬化。(4)該油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿能在各種地層孔道和微裂縫處形成顆粒橋堵，可以降低漏失，因此，可廣泛用于修井作業(yè)中。
具體實施例方式本發(fā)明油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿的制備。實施例1 稱取100重量份活性氧化鎂、1重量份羥乙基纖維素、0. 5重量份八硼酸鈉、6重量份蔗糖、30重量份碳酸鈣干混為干粉，量取84重量份水，稱取34重量份無水氯化鎂溶于水中。然后，將水溶液放在混合容器中，攪拌器以低速(4000士200轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速(12000士500轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌35 秒，油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿即配成。實施例2:稱取100重量份活性氧化鎂、1重量份羧甲基羥乙基纖維素、0. 5重量份四硼酸鈉、4重量份蔗糖、10重量份碳酸鈣干混為干粉，量取84重量份水，稱取14重量份無水氯化鎂和16重量份七水硫酸鎂溶于水中。然后，將水溶液放在混合容器中，攪拌器以低速 (4000士200轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速 (12000士500轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌35秒，油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿即配成。實施例3 稱取100重量份活性氧化鎂、1. 5重量份羥乙基纖維素、1重量份四硼酸鈉、8重量份五硼酸鈉、2重量份蔗糖、190重量份碳酸鈣干混為干粉，量取84重量份水，稱取3重量份的乙氧基化烷基硫酸鈉、0. 75重量份的椰子油胺丙基甜菜堿、34重量份無水氯化鎂和64重量份磷酸二氫銨溶于水中。然后，將水溶液放在混合容器中，攪拌器以低速(4000士200轉(zhuǎn) /分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速(12000士500 轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌35秒，油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿即配成。
5
實施例4 稱取100重量份活性氧化鎂、2. 0重量份羥乙基纖維素、2重量份八硼酸鈉、1重量份四硼酸鈉、6重量份蔗糖、200重量份碳酸鈣干混為干粉，量取84重量份水，稱取5重量份的乙氧基化烷基硫酸鈉、2. 5重量份的椰子油胺丙基甜菜堿、74重量份七水硫酸鎂溶于水中。然后，將水溶液放在混合容器中，攪拌器以低速(4000士200轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速(12000 士 500轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌35 秒，油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿即配成。實施例5 稱取100重量份活性氧化鎂、1. 5重量份羥乙基纖維素、7重量份四硼酸鈉、1重量份五硼酸鈉、6重量份乳糖、300重量份碳酸鈣干混為干粉，量取80重量份水，稱取60重量份七水硫酸鎂溶于水中。然后，將水溶液放在混合容器中，攪拌器以低速(4000士200轉(zhuǎn)/ 分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速(12000士500轉(zhuǎn) /分)下繼續(xù)攪拌35秒，油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿即配成。實施例6 稱取100重量份活性氧化鎂、1. 8重量份羧甲基羥乙基纖維素、8重量份四硼酸鈉、8重量份葡萄糖、400重量份碳酸鎂干混為干粉，量取90重量份水，稱取40重量份磷酸二氫銨和10重量份七水硫酸鎂溶于水中。然后，將水溶液放在混合容器中，攪拌器以低速 (4000 士 200轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速 (12000士500轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌35秒，油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿即配成。實施例7:稱取100重量份活性氧化鎂、2. 0重量份羧甲基羥乙基纖維素、10重量份四硼酸鈉、1重量份蔗糖、7重量份乳糖、250重量份碳酸鈣干混為干粉，量取84重量份水，稱取34 重量份無水氯化鎂和15重量份七水硫酸鎂溶于水中。然后，將水溶液放在混合容器中，攪拌器以低速(4000士200轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速(12000士500轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌35秒，油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿即配成。本發(fā)明油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿的綜合性能。實施例8 按照中華人民共和國石油天然氣國家標(biāo)準(zhǔn)GB10238-2005《油井水泥》，對實施例 1-7得到的鎂氧水泥漿進(jìn)行綜合性能測試，并采用10%的鹽酸浸泡水泥石的方法測試其酸溶率。表1本發(fā)明油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿的綜合性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿，由以下各組份按重量份配比組成 100份活性氧化鎂，50-105份水，30-100份水溶性調(diào)和劑，0. 5-10份水溶性硼酸鹽，1-8份糖類緩凝劑，0-400份酸溶硬質(zhì)填料，1-5份降失水劑，0-5份發(fā)泡劑，0-2. 5份泡沫穩(wěn)定劑；所述活性氧化鎂由碳酸鎂或氫氧化鎂經(jīng)過高溫焙燒而成，所述水溶性調(diào)和劑為無水氯化鎂、 七水硫酸鎂、磷酸二氫銨其中一種或兩種以上的混合物，所述水溶性硼酸鹽為五硼酸鈉、四硼酸鈉、八硼酸鈉其中一種或兩種以上的混合物，所述糖類緩凝劑為蔗糖、乳糖、葡萄糖其中一種或兩種以上的混合物，所述酸溶硬質(zhì)填料為碳酸鈣或碳酸鎂，所述降失水劑為羧甲基羥乙基纖維素或羥乙基纖維素，所述發(fā)泡劑為乙氧基化烷基硫酸鈉，所述泡沫穩(wěn)定劑為椰子油胺丙基甜菜堿。
2.如權(quán)利要求1所述的油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿，其特征在于，該水泥漿使用溫度低于50°C時，所述活性氧化鎂的煅燒溫度范圍為900 1450°C ；該水泥漿使用溫度高于50°C時，所述活性氧化鎂的煅燒溫度范圍為1450 1600°C。
3.如權(quán)利要求1所述的油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿的制備方法，包括以下步驟稱取活性氧化鎂、降失水劑、水溶性硼酸鹽、糖類緩凝劑、酸溶硬質(zhì)填料干混為干粉，量取水，稱取發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、水溶性調(diào)和劑溶于水中，將水溶液放在混合容器中， 攪拌器以低速(4000 士 200轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完稱取混合的干粉，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速(12000 士 500轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌35秒，即得本發(fā)明油氣井儲層堵水、堵漏、 暫閉封堵鎂氧水泥漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及油氣井儲層堵水、堵漏、暫閉封堵鎂氧水泥漿及制備方法，該水泥漿由以下各組份按重量份配比組成100份活性氧化鎂，50-105份水，30-100份水溶性調(diào)和劑，0.5-10份水溶性硼酸鹽，1-8份糖類緩凝劑，0-400份酸溶硬質(zhì)填料，1-5份降失水劑，0-5份發(fā)泡劑，0-2.5份泡沫穩(wěn)定劑。所述活性氧化鎂由碳酸鎂或氫氧化鎂經(jīng)過高溫焙燒而成，所述水溶性調(diào)和劑為無水氯化鎂、七水硫酸鎂、磷酸二氫銨其中一種或兩種以上的混合物，所述水溶性硼酸鹽為五硼酸鈉、四硼酸鈉、八硼酸鈉其中一種或兩種以上的混合物，所述糖類緩凝劑為蔗糖、乳糖、葡萄糖其中一種或兩種以上的混合物，所述酸溶硬質(zhì)填料為碳酸鈣或碳酸鎂。本發(fā)明可采用酸化的方式將鎂氧水泥石從地層移除，對地層傷害小，有廣泛的實用價值。
文檔編號C09K8/46GK102277145SQ20111014857
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者李早元, 程小偉, 賀嬋娟, 郭小陽, 靳東旭 申請人:西南石油大學(xué)