CN114774101A - 一种无固相高密度砾石充填携砂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无固相高密度砾石充填携砂液及其制备方法。所述高密度砾石充填携砂液由下述质量份的组分组成：连续液相100份；密度调节剂155～176份；抗高温增粘剂2～3份；防水锁剂1.5～2.5份；密度调节剂选自下述至少一种：氯化钠、甲酸钾、磷酸氢二钾和碳酸钾；抗高温增粘剂为丙烯酸、阳离子单体与对苯乙烯磺酸钠的三元共聚物。本发明无固相高密度砾石充填携砂液体系的密度为1.60～1.75g/cm3。本发明砾石充填携砂液无固相，大大避免了采用重晶石、铁矿粉等加重剂进行加重砾石充填携砂液中细微固相粒子对地层的伤害，有效保护了油气层；气液表面张力、油液界面张力低，有效降低水锁效应给储层带来的伤害；悬砂能力强，有效防止在砾石充填作业的过程中由于砾石沉降带来的井下事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种无固相高密度砾石充填携砂液及其制备方法，属于石油勘探开发完井领域。
背景技术
油气井出砂受多种因素的影响，原因较为复杂，地层出砂可以出现在开采过程中的各个环节，如钻完井、采油以及井下维修等施工过程都能导致出砂。地层出砂轻者降低油井产能，严重者会使油井报废。
砾石充填完井是目前公认的防砂效果较好的完井方式。对比其它完井方法，砾石充填完井优势性较强，其主要利用紧压的砾石层进行挡砂，能够长时间维持井壁稳定性并且有效地阻挡地层出砂，防砂效果较好。
砾石充填就是采用某种液体将以一定浓度的砾石携带进入筛管与地层的环空，形成砾石充填层，起到很好的防砂效果。这种携带砾石的液体称之为砾石充填携砂液。砾石充填携砂液不仅仅要具备良好的携砂能力，同时还得具有很好的储层保护效果。
当高温高压油气井砾石充填完井时，砾石充填携砂液还得具有相当的密度以平衡地层压力保证施工的安全。传统的高密度基本采用重晶石、铁矿粉、碳酸钙等这些加重剂进行密度调节，这些固相粒子颗粒细微，容易进入地层造成储层伤害。同时体系中含有的大量的固相粒子，黏度较高，增加了泵压，造成服务工具的耗费。
为了解决高温高压油气藏砾石充填携砂液的储层伤害和能耗问题，需要提供一种无固相高密度砾石充填携砂液。
发明内容
本发明的目的是提供一种无固相高密度砾石充填携砂液，所述无固相高密度砾石充填携砂液主要用于高温高压易出砂油气藏的开发。
本发明所提供的无固相高密度砾石充填携砂液，由下述质量份的组分组成：
连续液相100份；密度调节剂155～178份；抗高温增粘剂2～3份；防水锁剂1.5～2.5份。
优选地，所述砾石充填携砂液的组成如下：
连续液相100份；密度调节剂155～176份；抗高温增粘剂2～3份；防水锁剂1.5～2.5份；
更优选地，所述砾石充填携砂液的组成如下1)或2)：
1)连续液相100份；密度调节剂155份；抗高温增粘剂2份；防水锁剂1.5份；
2)连续液相100份；密度调节剂176份；抗高温增粘剂3份；防水锁剂2.5份。
上述的砾石充填携砂液中，所述连续液相为水；
所述密度调节剂选自下述至少一种：氯化钠、甲酸钾、磷酸氢二钾和碳酸钾，优选为氯化钠、甲酸钾、磷酸氢二钾和碳酸钾的混合物，质量比可为4：20：20：1；
所述抗高温增粘剂为丙烯酸、阳离子单体与对苯乙烯磺酸钠的三元共聚物；
所述丙烯酸、所述阳离子单体与所述对苯乙烯磺酸钠的质量比为1～1.2：1.6～2.0：1.0～1.5，通过溶液聚合得到，三者的质量比优选为1：1.6～2.0：1.0～1.5或1：1.6：1.0；
所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵。
上述的砾石充填携砂液中，所述防水锁剂可为全氟辛基聚氧乙烯醚与辛醇的混合物；
所述全氟辛基聚氧乙烯醚与所述辛醇的质量比为90～99：1，优选99：1。
本发明还提供了所述砾石充填携砂液的制备方法，包括如下步骤：
在搅拌的条件下，将所述抗高温增粘剂加入至所述连续液相中；继续搅拌(如20min)，然后加入所述密度调节剂；继续搅拌(如10min)，然后加入所述防水锁剂即得所述无固相高密度砾石充填携砂液；
所述搅拌的转速为5000～6000转/分钟。
本发明提供的无固相高密度砾石充填携砂液体系的密度为1.6～1.75g/cm3。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、无固相，大大避免了采用重晶石、铁矿粉等加重剂进行加重砾石充填携砂液中细微固相粒子对地层的伤害，有效的保护了油气层；
2、密度高；密度可达1.75g/cm3；
3、气液表面张力低，有效防止水锁效应带来的储层伤害；
4、悬砂能力强，有效防止在砾石充填作业的过程中由于砾石沉降带来的井下事故。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，抗高温增粘剂为丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、对苯乙烯磺酸钠的三元共聚物，制备方法如下：
(1)丙烯酸、阳离子单体(二甲基二烯丙基氯化铵)、对苯乙烯磺酸钠三者质量比按照1:1.6:1的比例，加入在圆底烧瓶混合均匀，用NaOH调节pH值至8；
(2)然后加入过硫酸钾作为引发剂(用量为丙烯酸、阳离子单体、对苯乙烯磺酸钠总质量的0.2％)置于恒温水浴；
(3)加上搅拌器、冷凝管循环装置，将水与温度升温至85℃，以转速为300r/min的搅拌速度持续搅拌4小时；
(4)冷却至室温即可。
下述实施例中，全氟辛基聚氧乙烯醚与辛醇的质量比为99：1，混合后作为防水锁剂。
实施例1、无固相高密度砾石充填携砂液体系的制备
准确量取100质量份的自来水倒入不锈钢高搅杯中，放置于高速搅拌器上，设置转速为6000转/分钟，在搅拌的同时加入2质量份的抗高温增粘剂，边搅拌边加入155质量份的密度调节剂(氯化钠、甲酸钾、磷酸氢二钾和碳酸钾质量比为4:20:20:1)，继续搅拌10min，然后边搅拌边加入1.5质量份的防水锁剂，即得密度1.6g/cm3的无固相高密度砾石充填携砂液体系。
实施例2、无固相高密度砾石充填携砂液体系的制备
准确量取100质量份的自来水倒入不锈钢高搅杯中，放置于高速搅拌器上，设置转速为6000转/分钟，在搅拌的同时加入3质量份的抗高温增粘剂，边搅拌边加入176份质量份的密度调节剂(氯化钠、甲酸钾、磷酸氢二钾和碳酸钾质量比为4:20:20:1)，继续搅拌10min，然后边搅拌边加入2.5质量份的防水锁剂，即得密度1.75g/cm3的无固相高密度砾石充填携砂液体系。
本发明砾石充填携砂液的抗温达到150℃，抗盐可达到盐浓度64％。
本发明砾石充填携砂液的密度调节剂，采用有机盐、无机盐进行复配，可将充填液的比重提高到1.75g/cm3，而采用单一调节剂均不能上述效果，如表1所示为不同种类调节剂饱和时的密度。
表1不同密度调节剂饱和时的大致密度(g/cm3)
实施例3、无固相高密度砾石充填携砂液体系性能评价试验
对实施例1和实施例2所制得的无固相高密度砾石充填携砂液体系波美比重计测定其比重；采用散射光浊度仪测定其浊度；采用六速旋转粘度计测定其粘度值；得到的数据如表2。
表2无固相高密度砾石充填携砂液体系常规性能
由表2中的数据可知：由实施例1和实施例2制备的无固相高密度砾石充填携砂液体系密度高、高温后性能稳定，能够有效满足高温高压地层的砾石充填工程需求，其浊度低、说明对储层的伤害小，有效的保护了油气层。
对实施例1和实施例2所制备的无固相高密度砾石充填携砂液，按照中国石油天然气行业标准SYT 5185-2008《砾石充填防砂水基携砂液性能评价方法》悬砂能力测定方法评价无固相高密度砾石充填携砂液的悬砂能力，其具体方法为：
取500ml砾石充填携砂液倒入1000mL量筒，用搅拌器在转速为500r/min±100r/min搅拌，加入不同比例的石英砂(0.42mm～0.5mm试验筛之间砂砾)，10分钟后停止搅拌，观察混砂均匀程度和悬砂效果，记录砾石全部沉降至杯底所需时间。得到的数据如表3。
表3无固相高密度砾石充填携砂液悬砂性能
由表3中的数据可知，由实施例1和实施例2制备的无固相高密度砾石充填携砂液，随着携砂比例的增加全部沉降所需的时间越长。整体看来全部沉降需要一定的时间，说明该砾石充填液具有很好的携砂能力。
对实施例1和实施例2所制得的无固相高密度砾石充填携砂液，按照中国石油天然气行业标准SYT 5185-2008《砾石充填防砂水基携砂液性能评价方法》砾石沉降速度测定方法评价无固相高密度砾石充填携砂液的砾石沉降速度。其具体方法为：将250ml砾石充填携砂液倒入量筒中，置于30℃的恒温水浴中，用镊子取石英砂(0.42mm～0.5mm试验筛之间砂砾)放入液面下2cm处松开镊子，使其自然沉降。计算石英砂沉降到量筒底部所需的时间，重复三次实验。计算得到的数据如表4。
表4无固相高密度砾石充填砾石沉降性能
由表4中的数据可知，由实施例1和实施例2制备的无固相高密度砾石充填携砂液体系，砾石沉降速度分别为0.145mm/s和0.120mm/s，说明砾石在其中沉降速度慢，该砾石充填液具有很好的携砂能力。
对实施例1和实施例2所制得的无固相高密度砾石充填携砂液，采用JZ-200W表面张力测试仪，参照石油天然气行业标准SY/T5310-1999《表面及界面张力测定方法》铂金环法测定其气液表面张力，得到的数据如表5。
表5砾石充填携砂液气液表面张力
由表5看出可知：砾石充填携砂液体系气液表面张力均在30mN/m以下，说明该砾石充填携砂液具备较好的防水锁性能。
对实施例1和实施例2所制备的无固相高密度砾石充填携砂液，按照中国石油天然气行业标准SY/T6540-2002《钻井液砾石充填携砂液损害油层室内评价方法》，采用JHDS高温高压动失水仪评价无固相高密度砾石充填携砂液的储层保护效果。得到的数据如表6。
表6无固相高密度砾石充填携砂液储层保护能力
由表6中的数据可知，由实施例1和实施例2制备的无固相高密度砾石充填携砂液体系，不论是油测还是气测，岩心的渗透率恢复值均大于85％，说明本发明固相高密度砾石充填携砂液体系具有很好的储层保护能力。
Claims (10)
1.一种无固相高密度砾石充填携砂液，由下述质量份的组分组成：
连续液相100份；密度调节剂155～176份；抗高温增粘剂2～3份；防水锁剂1.5～2.5份。
2.根据权利要求1所述的砾石充填携砂液，其特征在于：所述砾石充填携砂液的组成如下：
连续液相100份；密度调节剂155～176份；抗高温增粘剂2～3份；防水锁剂1.5～2.5份。
3.根据权利要求1或2所述的砾石充填携砂液，其特征在于：所述连续液相为水。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的砾石充填携砂液，其特征在于：所述密度调节剂选自下述至少一种：氯化钠、甲酸钾、磷酸氢二钾和碳酸钾。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的砾石充填携砂液，其特征在于：所述抗高温增粘剂为丙烯酸、阳离子单体与对苯乙烯磺酸钠的三元共聚物；
所述丙烯酸、所述阳离子单体与所述对苯乙烯磺酸钠的质量比为1～1.2：1.6～2.0：1.0～1.5。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的砾石充填携砂液，其特征在于：所述防水锁剂为全氟辛基聚氧乙烯醚与辛醇的混合物。
7.根据权利要求6所述的砾石充填携砂液，其特征在于：所述防水锁剂为全氟辛基聚氧乙烯醚与所述辛醇的质量比为90～99：1。
8.权利要求1-7中任一项所述砾石充填携砂液的制备方法，包括如下步骤：
在搅拌的条件下，将所述抗高温增粘剂加入至所述连续液相中；继续搅拌，然后加入所述密度调节剂；继续搅拌，然后加入所述防水锁剂即得所述无固相高密度砾石充填携砂液。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述搅拌的转速为5000～6000转/分钟。
10.权利要求1-7中任一项所述砾石充填携砂液在高温高压油气藏的砾石充填完井中的应用。
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