一種超臨界二氧化碳完井液的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于石油和天然氣鉆完井技術領域，涉及一種提高固井膠結強度的完井液，特別是一種超臨界二氧化碳完井液。
【背景技術】
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[0002]在石油和天然氣開采過程中，固井質量的好壞與人身安全息息相關，固井質量差，油氣資源會從井口流失，不同壓力層互竄影響油氣田的合理開發，竄流后地層流體易腐蝕套管，而且上竄流體會污染水源、易發生爆炸，危害人身安全。固井質量取決于固井水泥漿與套管和井壁巖石的膠結強度，由于鉆井液的滲濾和粘附作用，套管與井壁巖石的表面都有一層泥餅附著，因此，泥餅與套管、泥餅與井壁巖石、泥餅與固井水泥漿的膠結強度決定了固井質量，其中，泥餅與固井水泥漿的膠結強度是關鍵，影響因素很多，一是泥餅的厚度，二是泥餅表面的清潔度和粗糙度，三是殘留鉆井液的驅除，泥餅層由內到外可分為致密層、密實層、可壓縮層和虛泥餅層，泥餅越厚泥餅表面強度就越低，膠結質量越差；泥餅表面若附著有油等有機物，表面會趨于或變成油潤濕，而固井水泥漿是水潤濕，這會降低固井水泥漿與泥餅的膠結面積和強度；泥餅表面粗糙度的增加，會增大膠結面積和膠結面抗剪強度。此外，殘留鉆井液會降低固井水泥漿的密度，其不配伍性影響固井水泥漿的固化過程，進而降低膠結強度。為使泥餅與固井水泥漿有更好的膠結質量，鉆井現場采用完井液對泥餅進行預處理，目前國內外采用的完井液主要有三種:表面活性劑完井液、有固相完井液和無粘土固相完井液，根據完井液的組成比例劃分，上述三種完井液都屬于水基完井液，對頁巖、泥頁巖地層等水敏地層活用性降低，而且，現有的這三種完井液需加入多種化學和物理成分，成本高。
【發明內容】
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[0003]本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種以超臨界二氧化碳為主要成分的完井液，減小泥餅厚度，提高泥餅清潔度和粗糙度。
[0004]為了實現上述目的，本發明所述超臨界二氧化碳完井液由前置隔離液、超臨界二氧化碳沖洗液和后置隔離液按體積比2-5:100:1-5的比例混合組成。
[0005]本發明所述前置隔離液和后置隔離液采用現有的固井隔離液，固井隔離液粘稠、性質穩定且不與鉆井液、水泥漿和沖洗液反應。
[0006]本發明所述超臨界二氧化碳沖洗液包括超臨界態的純二氧化碳、超臨界二氧化碳泡沫和超臨界二氧化碳飽和溶液。
[0007]本發明使用時，先根據鉆井井壁的地層特點和鉆井使用的鉆井液的特性選擇超臨界二氧化碳沖洗液的組成形式，在地面配制好超臨界二氧化碳沖洗液和固井水泥漿，再根據鉆井液和固井水泥漿與超臨界二氧化碳沖洗液的配伍性，配制好前置隔離液和后置隔離液，在井口通過現有流體設備依次泵入前置隔離液、超臨界二氧化碳沖洗液、后置隔離液和固井水泥漿進行沖洗，前置隔離液將鉆井液與液態二氧化碳沖洗液隔開，后置隔離液將沖洗液與固井水泥漿隔開，固井水泥漿的注入速度保持在0.005m/s以上，使超臨界二氧化碳沖洗液形成紊流；隨著沖洗深度的增加，二氧化碳溫度升高而成為超臨界狀態；沖洗結束后，固井水泥漿固化并從環空注入氫氧化鈣等堿性物質，除去超臨界二氧化碳沖洗液中的二氧化碳，防止二氧化碳污染大氣和腐蝕套管。
[0008]本發明與現有技術相比，超臨界二氧化碳的粘度比水低兩個數量級，臨界流速低，低速時易形成紊流，有利于對殘留的鉆井液充分頂替，有效清除虛泥餅；超臨界二氧化碳表面張力極低，易與泥餅表面有機物混溶，能溶解高凝油，降低高凝油的凝固點，有利于泥餅表面有機物的清除，使泥餅表面成為水潤濕；超臨界二氧化碳能萃取泥餅表面和內部有機物，提高膠結的深度；超臨界二氧化碳的低粘度和表面張力使其具有很高的滲透能力，有利于更深地沖刷泥餅，減小泥餅厚度；超臨界二氧化碳密度、粘度低，能充分稀釋鉆井液，有利于鉆井液的驅除；超臨界二氧化碳能溶解泥餅表面的無機物，一方面有利于泥餅的沖刷而減小泥餅厚度，防止沖刷物二次沉積，另一方面使泥餅表面粗糙化，增加接觸面積，水泥與泥餅之間相互咬合，提高膠結面縱向抗剪切強度；超臨界完井液不傷害儲層，能增加儲層滲透率；固井結束后，完井液中的二氧化碳被堿性物質中和，不會對套管產生腐蝕；其原料易得，原理科學，使用方便，固井效果好，成本低，能有效減小泥餅厚度，提高泥餅清潔度和粗糙度
【附圖說明】
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[0009]圖1為本發明涉及的完井液使用流程原理示意圖，其中包括井壁1、套管2、前置隔離液3、固井水泥漿4、鉆井液5、超臨界二氧化碳沖洗液6和后置隔離液7。
【具體實施方式】
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[0010]下面通過實施例并結合附圖對本發明作進一步說明。
[0011]實施例:
[0012]本實施例根據井壁I的地層特點和鉆井液5的特性選擇超臨界二氧化碳沖洗液6的組成形式，在地面配制好液態二氧化碳沖洗液6，配制好固井水泥漿4，根據鉆井液5和固井水泥漿4與超臨界二氧化碳沖洗液6的配伍性，配制好前置隔離液3和后置隔離液7 ;完鉆后，在地面通過現有流體設備從套管2依次泵入前置隔離液3、超臨界二氧化碳沖洗液6、后置隔離液7和水泥漿4，隨著深度增加、溫度升高，其中的二氧化碳成為超臨界狀態；超臨界態的二氧化碳進入井壁I與套管2間的環空對井壁I和套管2上的泥餅等進行沖刷清洗；沖洗結束后，等待水泥漿4固化；水泥漿固化后從環空注入氫氧化鈣等堿性物質，除去完井液中的二氧化碳，防止二氧化碳污染大氣和腐蝕套管。
【主權項】
1.一種超臨界二氧化碳完井液，其特征在于由前置隔離液、超臨界二氧化碳沖洗液和后置隔離液按體積比2-5:100:1-5的比例混合組成。2.根據權利要求1所述超臨界二氧化碳完井液，其特征在于所述前置隔離液和后置隔離液均采用現有的固井隔離液，固井隔離液粘稠、性質穩定且不與鉆井液、水泥漿和沖洗液反應。3.根據權利要求1所述超臨界二氧化碳完井液，其特征在于所述超臨界二氧化碳沖洗液包括超臨界態的純二氧化碳、超臨界二氧化碳泡沫和超臨界二氧化碳飽和溶液。4.根據權利要求1所述超臨界二氧化碳完井液，其特征在于使用時，先根據鉆井井壁的地層特點和鉆井使用的鉆井液的特性選擇超臨界二氧化碳沖洗液的組成形式，在地面配制好超臨界二氧化碳沖洗液和固井水泥漿，再根據鉆井液和固井水泥漿與超臨界二氧化碳沖洗液的配伍性，配制好前置隔離液和后置隔離液，在井口通過現有流體設備依次泵入前置隔離液、超臨界二氧化碳沖洗液、后置隔離液和固井水泥漿進行沖洗，前置隔離液將鉆井液與液態二氧化碳沖洗液隔開，后置隔離液將沖洗液與固井水泥漿隔開，固井水泥漿的注入速度保持在0.005m/s以上，使超臨界二氧化碳沖洗液形成紊流；隨著沖洗深度的增加，二氧化碳溫度升高而成為超臨界狀態；沖洗結束后，固井水泥漿固化并從環空注入氫氧化鈣等堿性物質，除去超臨界二氧化碳沖洗液中的二氧化碳，防止二氧化碳污染大氣和腐蝕套管。
【專利摘要】本發明屬于石油和天然氣完井技術領域，涉及一種超臨界二氧化碳完井液，由前置隔離液、超臨界二氧化碳沖洗液和后置隔離液按體積比2-5:100:1-5的比例混合組成，使用時，先在地面配制好超臨界二氧化碳沖洗液和固井水泥漿，再配制好前置隔離液和后置隔離液，在井口通過現有流體設備依次泵入前置隔離液、超臨界二氧化碳沖洗液、后置隔離液和固井水泥漿進行沖洗，沖洗結束后，固井水泥漿固化并從環空注入堿性物質，除去超臨界二氧化碳沖洗液中的二氧化碳，防止二氧化碳污染大氣和腐蝕套管；其原料易得，原理科學，使用方便，固井效果好，成本低，有效減小泥餅厚度，提高泥餅清潔度和粗糙度。
【IPC分類】C09K8/38, C09K8/06, E21B33/13
【公開號】CN104910881
【申請號】CN201510188474
【發明人】李木坤, 倪紅堅, 王瑞和, 霍洪俊
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年4月21日