一种裂缝性碳酸盐岩储层保护方法

文档序号:5326677阅读:150来源:国知局
专利名称:一种裂缝性碳酸盐岩储层保护方法
技术领域
本发明涉及一种裂缝性碳酸盐岩储层保护方法。
背景技术
国外碳酸盐岩储层主要是白垩纪以来的灰岩和古生代的白云岩,储集物性好。中国碳酸盐岩储集层从震旦纪到中生界均有分布,地质时代老、埋藏深(> 5000m)、构造与成藏期次多、裂缝溶洞发育、具有较强的非均质性、地层温度和压力异常、且富含酸性气体等基本地质特征。碳酸盐岩与碎屑岩在矿物组成、储集空间、储渗性能等方面有很大的不同。碳酸盐岩的独特性表现在①碳酸盐岩储层成岩作用的差异性、复杂性所造成的严重非均质性;②碳酸盐岩储集空间综合归纳主要可分为孔隙-孔洞及裂缝二大类型,且成因复杂、分布不均;③石膏、盐类与浙青质的普遍存在;④有毒气体硫化氢含量高;⑤地下多套压力系统共存;⑥喷、漏、塌、卡问题严重。裂缝性碳酸盐岩储层性质决定了其受到损害后不仅严重影响产量,而且影响资料的准确性、储层估量以及油气层发现。所以研究裂缝性碳酸盐岩储层保护技术,保持井壁稳定,减少井下复杂事故的发生对于裂缝性碳酸盐岩储层的高效开发有重要意义。

发明内容
本发明的目的是提供一种裂缝性碳酸盐岩储层保护方法。该裂缝性碳酸盐岩储层保护方法包含裂缝性碳酸盐岩储层保护材料、无固相低伤害钻井液完井液、裂缝性储层新型暂堵架桥理论、裂缝性碳酸盐岩钻井安全密度窗口、以及裂缝性碳酸盐岩防漏理论。一方面通过提高裂缝梯度,强化井壁达到防漏堵漏的目的,一方面采用优化无固相低伤害的钻井液完井液性能,极大的降低其高温高压动态滤失量,降低液相和固相的侵入,并加入防乳化剂减轻滤液对储层的损害,实现对裂缝性碳酸盐岩储层的保护。裂缝性碳酸盐岩储层保护材料该裂缝性碳酸盐岩储层保护材料按质量份数由 0. 5-20份的碳材料、70-85份的特种纤维胶体新材料和5-10份的表面活性剂组成;无固相低伤害钻井液完井液配方为100份清水、1-2份磺化浙青、0. 5-3份甲酸甲酯、0. 1-0. 3份羧甲基纤维素、1-2份磺化酚醛树脂、1-2份改性淀粉、甲酸钠(根据密度要求加量见

图1)、3份裂缝性碳酸盐岩储层保护材料,现密度范围可达1-1. 36g/cm3,抗温最高可达150°C,抗盐抗钙抗钻屑污染均可达到20%。裂缝性储层新型暂堵架桥理论1、粘土尺寸到需要的架桥宽度均有分布;2、D50 = 裂缝初始压力处或之内对应的裂缝宽度时最符合要求,这样就可以有足量或大或小于预测裂缝宽度的材料实现封堵。封堵会阻止裂缝传递到架桥之后,阻止裂缝延伸。使得压力无法传递到储层中。安全密度窗口 maX{pb,pp} < P i < min{pini, Sj,Pini作为裂缝初始压力,Sh作为最小水平地应力;裂缝性碳酸盐岩防漏理论为1)防漏堵漏成功条件1、材料必须能够在裂缝瞬间变宽的时候实现并维持架桥隔离;2、最终宽度的闭合应力必须比当量循环密度大。2)措施以加宽裂缝方式增加裂缝闭合应力(FCS),在井眼周围产生增加的周向应力,从而有效扩大安全密度窗口,一旦裂缝闭合应力大于当量循环密度,漏失不会发生,固相颗粒和液相就无法涌入地层造成严重损害,从而达到良好的稳定井壁保护储层的作用。该裂缝性碳酸盐岩储层保护方法一方面通过提高裂缝梯度,强化井壁达到防漏堵漏的目的,另一方面优化无固相低伤害钻井液完井液性能,极大的降低高温高压动态滤失量,降低液相和固相的侵入,加入防乳化剂减轻滤液对储层的损害,实现对裂缝性碳酸盐岩储层的保护。所述的碳材料,按质量份数由45-70份的三元乙丙橡胶、25-45份的石墨粉、5-10 份的无机刚性粒子和0. 5-1份的偶氮类引发剂组成;无机刚性粒子为滑石粉、硫酸钡、钛白粉、碳酸钙、云母粉、氧化铝、白炭黑中的一种或几种;所述的特种纤维胶体新材料,由具有不同溶解度的同系聚合物配制而成从水溶性到油溶性,从可溶性到不溶性的聚合物均有分布。所述的表面活性剂,其主要用于防乳化,可阻止渗入储层的钻井液滤液发生乳化, 减小储层损害;所述的碳材料,引发剂为偶氮二异丁腈或为偶氮二异戊腈;所述的碳材料,可耐180度高温,弹性极好,可在极小的压力下变形;回弹性达到 90%以上,可在极小的外力下挤压进入孔喉和裂缝中,形成支撑。所述的特种纤维胶体新材料,加入水基钻井液中时,混合物中的一些聚合物溶解, 与许多传统添加剂类似,用来控制滤失。由于亲油特性,其他一些聚合物部分溶解;这些聚合物形成可变形的聚集体或胶束。当被过平衡压力驱动时,钻井液开始侵入渗透性岩石,这些胶束在孔喉和微裂缝处快速形成渗透率很低的封闭层,只有少量的滤液侵入。所述的特种纤维胶体新材料的引发剂为过氧化苯甲酰或者过氧化苯甲酰叔丁酯。所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠,壬基酚聚氧乙烯醚,司盘-80中的一种或多种。所述的碳材料,其制备方法为(1)按质量份数称取45-70份的三元乙丙橡胶、25-45份的石墨粉、5_10份的无机刚性粒子及0. 5-1份的引发剂;(2)按照三元乙丙橡胶、石墨粉、无机刚性粒子的顺序依次加入低速混合机,常温下预混合2-3分钟;(3)两分钟内缓慢加入预混物,常温下混合6-8分钟取出;(4)将(3)中混合好的物料加入同向旋转平行双螺杆挤出机中造粒,造粒工艺条件为(a)各段温度在150-190°C之间;(b)螺杆转速在150-250转/分之间;(c)喂料机转速在20-50转/分之间;水环模面热切切粒;所述的特种纤维胶体新材料,其制备方法为(1)天然纤维原料经真空脱水浓缩得浓缩液,放入高压反应釜中,将二氧化碳缓慢通入高压反应釜中,控制聚合体系的PH值,使得pH值9-11,压力至0. 5-0. 7MPa,使高压釜温度调节至5 30°C ;加入天然纤维原料质量10-20%的丙烯酸月桂基脂及质量0. 1-0. 5% 的引发剂;聚合时间为2-4小时,得到粘稠胶体;
(2)对胶体进行加温水解,水解温度为90 120°C,水解时间1_3小时;(3)降温至常温,加入少许蒸馏水,稍加稀释,再经脱油、分离、干燥得粉状聚合物, 粉状聚合物还可以通过超临界流体萃取法去除杂质,提高纯度。得到浅灰色粉状样品即为特种纤维胶体新材料。裂缝性储层新型暂堵架桥理论1、粘土尺寸到需要的架桥宽度均有分布;2、D5(I=裂缝初始压力处或之内对应的裂缝宽度时最符合要求,这样就可以有足量或大或小于预测裂缝宽度的材料实现封堵。封堵会阻止裂缝传递到架桥之后,阻止裂缝延伸。压力无法传递到储层中。碳酸盐岩防漏理论为1)防漏堵漏成功条件1、材料必须能够在裂缝瞬间变宽的时候实现并维持架桥隔离;2、最终宽度的闭合应力必须比当量循环密度大。2)措施以加宽裂缝方式增加裂缝闭合应力(FCS),在井眼周围产生增加的周向应力,从而有效扩大安全密度窗口,一旦裂缝闭合应力大于当量循环密度,漏失不会发生, 固相颗粒和液相就无法涌入地层造成严重损害,从而达到良好的稳定井壁保护储层的作用。所述的碳酸盐岩防漏理论其具体实施方法是一旦预期可能会严重漏失,迅速将硬弹性架桥材料加入泥浆中,接着适当提高泵压,使蹩压达到设计值,在裂缝层段挤注能有效形成封堵层的段塞强化地层,这种桥塞的变形性应足以承受压力波动和岩石运动。通过增加裂缝宽度来提高裂缝闭合应力,有效实现井眼强化。高的挤注压力以加宽裂缝方式加强了井眼,从而增加了井壁压缩应力,通过阻止裂缝延伸、提高周向应力使得地层承受高于裂缝梯度的压力也不会造成泥浆漏失。其无固相钻井液配方的性能如表所示表1抗高温无固相钻井液性能
权利要求
1.一种裂缝性碳酸盐岩储层保护方法,其特征在于(1)裂缝性碳酸盐岩储层保护材料该裂缝性碳酸盐岩储层保护材料按质量份数由 0. 5-20份的碳材料、70-85份的特种纤维胶体新材料和5-10份的表面活性剂组成;(2)无固相低伤害钻井液完井液配方为100份清水、1-2份磺化浙青、0.5-3份甲酸甲酯、0. 1-0. 3份羧甲基纤维素、1-2份磺化酚醛树脂、1-2份改性淀粉和3份裂缝性碳酸盐岩储层保护材料,加入甲酸钠调节密度为1-1. 36g/cm3 ;(3)实施方法是预期可能会严重漏失,将无固相低伤害钻井液完井液加入泥浆中,提高泵压,使裂缝充分开启,在裂缝层段挤注,形成封堵层的段塞强化地层。
2.根据权利要求1裂缝性碳酸盐岩储层保护方法,其特征在于所述的碳材料,按质量份数由40-70份的三元乙丙橡胶、25-45份的石墨粉、5-10份的无机刚性粒子、0. 5_1份的偶氮类引发剂组成;无机刚性粒子为滑石粉、硫酸钡、钛白粉、碳酸钙、云母粉、氧化铝、白炭黑中的一种或几种。
3.根据权利要求2裂缝性碳酸盐岩储层保护方法,其特征在于所述的碳材料引发剂为偶氮二异丁腈或为偶氮二异戊腈。
4.据权利要求2裂缝性碳酸盐岩储层保护方法,其特征在于所述的碳材料,可耐180 度高温,弹性极好,可在极小的压力下变形;回弹性达到90%以上,可在极小的外力下挤压进入孔喉和裂缝中,形成支撑。
5.根据权利要求1裂缝性碳酸盐岩储层保护方法,其特征在于所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠,壬基酚聚氧乙烯醚,司盘-80中的一种或多种。
6.根据权利要求1裂缝性碳酸盐岩储层保护方法,其特征在于所述的碳材料制备方法为(1)按质量份数由称取40-70份的三元乙丙橡胶;25-45份的石墨粉;5_10份的无机刚性粒子;0. 5-1份的引发剂;(2)按照三元乙丙橡胶、石墨粉、无机刚性粒子的顺序依次加入低速混合机,常温下预混合2-3分钟;(3)将两分钟内缓慢加入预混物,常温下混合6-8分钟取出;(4)将(3)中混合好的物料加入同向旋转平行双螺杆挤出机中造粒,造粒工艺条件为(a)各段温度在150-190°C之间;(b)螺杆转速在150-250转/分之间;(c)喂料机转速在20-50转/分之间;水环模面热切切粒。
7.根据权利要求1所述的裂缝性碳酸盐岩储层保护方法,其特征在于所述的特种纤维胶体新材料,其制备方法为(1)特殊纤维原料经真空脱水浓缩得浓缩液,放入高压反应釜中,将二氧化碳缓慢通入高压反应釜中,控制聚合体系的PH值,使得pH值9-11,压力至0. 5-0. 7MPa,使高压釜温度调节至5 30°C ;加入质量比10-20%的丙烯酸月桂基脂及0. 1-0. 5%的引发剂过氧化苯甲酰;聚合时间为2-4小时,得到粘稠胶体;(2)对胶体进行加温水解,水解温度为90 120°C,水解时间1-3小时;(3)降温至常温,加入少许蒸馏水,稍加稀释,再经脱油、分离、干燥得粉状聚合物,粉状聚合物通过超临界流体萃取法去除杂质,得到浅灰色粉状样品即为特种纤维胶体新材料。
全文摘要
本发明涉及一种裂缝性碳酸盐岩储层保护方法;裂缝性碳酸盐岩储层保护材料按质量份数由0.5-20份的碳材料、70-85份的特种纤维胶体新材料和5-10份的表面活性剂组成;无固相低伤害钻井液完井液配方为100份清水、1-2份磺化沥青、0.5-3份甲酸甲酯、0.1-0.3份羧甲基纤维素、1-2份磺化酚醛树脂、1-2份改性淀粉和3份裂缝性碳酸盐岩储层保护材料,加入甲酸钠调节密度为1-1.36g/cm3;预期可能会严重漏失,将无固相低伤害钻井液完井液加入泥浆中,提高泵压,使裂缝充分开启,在裂缝层段挤注,形成封堵层的段塞强化地层;可阻止裂缝延伸、使得地层承受高于裂缝梯度的压力也不会造成泥浆漏失。
文档编号E21C41/20GK102410022SQ20101028953
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者孙金声, 张洁, 张绍云, 王建华, 葛云华 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院
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