一種水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油鉆井過(guò)程中自解堵疏水暫堵技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種適用于保護(hù)儲(chǔ) 層的水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鉆井過(guò)程中的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)，主要在于一方面盡量防止鉆井液侵入儲(chǔ)層；另一 方面侵入的組分盡量不引起儲(chǔ)層堵塞。暫堵技術(shù)是近年來(lái)鉆井過(guò)程中主要采用的儲(chǔ)層保護(hù) 措施，這種技術(shù)主要是在鉆井液中加入足夠的與儲(chǔ)層孔隙匹配的架橋和填充粒子，以形成 近井帶的暫堵環(huán)，有效阻止鉆井液中的固相和濾液侵入儲(chǔ)層造成各種傷害，油井完成后可 通過(guò)射孔、酸溶、油溶等方式解堵，從而起到儲(chǔ)層保護(hù)作用。自上世紀(jì)90年代我國(guó)成功發(fā)展 和應(yīng)用屏蔽暫堵技術(shù)以來(lái)，各種暫堵劑層出不窮，包括水溶性暫堵劑、酸溶性暫堵劑、堿溶 性暫堵劑和油溶性暫堵劑，都得到了廣泛地開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
[0003] 然而，盡管大力推廣了屏蔽暫堵技術(shù)并廣泛應(yīng)用了各種暫堵劑產(chǎn)品，目前我國(guó)在 暫堵劑開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面仍存在許多技術(shù)難題需要解決。一方面，暫堵劑的抗溫性亟待加強(qiáng)。由 于不耐溫，普通暫堵劑在打入目的層后往往被降解，不能起到暫堵效果。另一方面，常規(guī)暫 堵劑均存在固有缺點(diǎn)。酸溶性暫堵劑在酸洗解除泥餅過(guò)程中會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成二次傷害。油溶 性暫堵劑的缺點(diǎn)首先是油溶性暫堵劑的軟化點(diǎn)不一定是其唯一合適的使用溫度，在實(shí)際應(yīng) 用中應(yīng)在保證使用溫度與暫堵劑軟化點(diǎn)合理匹配的基礎(chǔ)上，依據(jù)其匹配關(guān)系確定暫堵劑粒 度與巖心孔隙直徑之間的匹配關(guān)系，而這實(shí)現(xiàn)起來(lái)往往比較困難。其次，油溶樹(shù)脂類物質(zhì)在 返排解堵時(shí)會(huì)造成糊篩布現(xiàn)象，給現(xiàn)場(chǎng)施工造成不必要的麻煩。再次，油溶性暫堵劑抗溫性 能往往不夠好。
[0004] 自解堵疏水暫堵技術(shù)為解決上述問(wèn)題提供了一種全新的思路，即將疏水改性粒子 與疏水改性聚合物進(jìn)行交聯(lián)復(fù)合，利用疏水成分，通過(guò)泥餅產(chǎn)生疏水通道。在鉆完井期間， 該通道控制濾液的流入，同時(shí)在泥餅中能夠形成有效的油流通道，使油氣容易進(jìn)入井眼。產(chǎn) 生的泥餅對(duì)水的滲透率非常低，對(duì)油的滲透率則高得多，在投產(chǎn)時(shí)期逐漸在油流中自動(dòng)解 離，從而達(dá)到自解堵的效果。自解堵疏水暫堵技術(shù)無(wú)需使用化學(xué)破膠劑，同時(shí)克服了酸洗解 除泥餅過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層造成二次傷害的問(wèn)題，是一種簡(jiǎn)便、高效、無(wú)副作用的暫堵技術(shù)，主要 用于裸眼完井作業(yè)中，在非裸眼完井作業(yè)中依然具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
[0005] 藍(lán)強(qiáng)等（CN102134479A)采用淀粉和辛烯基琥珀酸酐，在15%乙醇溶液中進(jìn)行疏 水化反應(yīng)，并加入納米碳酸鈣制備出一種油層保護(hù)用鉆井液處理劑。該處理劑能夠有效降 低油流啟動(dòng)壓力，用于油層保護(hù)具有很高的滲透率恢復(fù)率，但其僅能抗溫115°C。甄劍武等 (CN102911647A)以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、無(wú)機(jī)材料和無(wú)機(jī)鋁鹽交 聯(lián)劑、N、N-亞甲基雙丙烯酰胺有機(jī)交聯(lián)劑以及引發(fā)劑，在堿性條件下進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)，制 備出一種鉆井液用暫堵劑。該暫堵劑抗溫達(dá)150°C，能有效封堵井壁喉道，減少濾液侵入儲(chǔ) 層，提高油氣層產(chǎn)能。但其屬于酸溶性暫堵劑，需靠酸化解堵恢復(fù)地層的滲透率。同時(shí)具有 較強(qiáng)抗溫性和自解堵能力的暫堵劑目前在國(guó)內(nèi)未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有暫堵技術(shù)的不足而提供的一種抗溫性較強(qiáng)、具有自解 堵能力且儲(chǔ)層保護(hù)效果顯著的水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑，同時(shí)本發(fā)明還給出了其制 備方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] -種水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑，包括將淀粉、堿金屬氫氧化物、鹵代有機(jī) 酸、碳酸鹽、疏水改性劑、醇和水進(jìn)行反應(yīng)得到的產(chǎn)物以及納米碳酸鈣。
[0009] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述暫堵劑包括將淀粉1000質(zhì)量份、堿金屬氫 氧化物250-350質(zhì)量份、鹵代有機(jī)酸350-500質(zhì)量份、碳酸鹽50-150質(zhì)量份、疏水改性劑 120-250質(zhì)量份、醇600-1000體積份和水50-150體積份進(jìn)行反應(yīng)得到的產(chǎn)物以及納米碳酸 鈣800-1200質(zhì)量份，其中質(zhì)量份/體積份為克/毫升。
[0010] 在本發(fā)明中將淀粉、堿金屬氫氧化物、鹵代有機(jī)酸、碳酸鹽、疏水改性劑、醇和水進(jìn) 行反應(yīng)得到的產(chǎn)物為帶有疏水改性基團(tuán)的淀粉顆粒。所述疏水改性基團(tuán)選自結(jié)構(gòu)式為：
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑，包括將淀粉、堿金屬氫氧化物、鹵代有機(jī)酸、 碳酸鹽、疏水改性劑、醇和水進(jìn)行反應(yīng)得到的產(chǎn)物以及納米碳酸鈣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暫堵劑，其特征在于，包括將淀粉1000質(zhì)量份、堿金屬氫 氧化物250-350質(zhì)量份、鹵代有機(jī)酸350-500質(zhì)量份、碳酸鹽50-150質(zhì)量份、疏水改性劑 120-250質(zhì)量份、醇600-1000體積份和水50-150體積份進(jìn)行反應(yīng)得到的產(chǎn)物以及納米碳酸 鈣800-1200質(zhì)量份，其中質(zhì)量份/體積份為克/毫升。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的暫堵劑，其特征在于，所述反應(yīng)得到的產(chǎn)物為帶有疏水改 性基團(tuán)的淀粉顆粒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的暫堵劑，其特征在于，所述堿金屬氫氧化物選自 氫氧化鋰、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少一種，優(yōu)選氫氧化鈉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的暫堵劑，其特征在于，所述鹵代有機(jī)酸選自氟代 有機(jī)酸、氯代有機(jī)酸、溴代有機(jī)酸和碘代有機(jī)酸中的至少一種，優(yōu)選氯乙酸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的暫堵劑，其特征在于，所述碳酸鹽選自碳酸鈉和/ 或碳酸鉀，優(yōu)選碳酸鈉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的暫堵劑，其特征在于，所述淀粉為蠟質(zhì)玉米淀粉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的暫堵劑，其特征在于，所述疏水改性劑選自苯甲 酰氯、對(duì)甲基苯甲酰氯、對(duì)乙基苯甲酰氯、對(duì)苯二甲酰氯、苯甲酸鈉和苯乙酸鈉中的至少一 種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的暫堵劑，其特征在于，所述納米碳酸鈣的吸油值 為 25-40mL/100g，粒徑為 40-60nm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的暫堵劑，其特征在于，所述醇選自乙醇、丙醇和 異丙醇中的至少一種，優(yōu)選乙醇。
11. 一種根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑的制備 方法，包括將所述組分按所述配比加入捏合機(jī)中進(jìn)行捏合，即得到所述水基鉆井液用自解 堵抗溫暫堵劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法按如下步驟進(jìn)行： 1) 將淀粉置于捏合機(jī)中，加入堿金屬氫氧化物的第一部分、醇的第一部分以及水進(jìn)行 捏合； 2) 在步驟1)得到的捏合物中加入堿金屬氫氧化物的第二部分、鹵代有機(jī)酸以及醇的 第二部分，繼續(xù)進(jìn)行捏合； 3) 在步驟2)得到的捏合物中加入碳酸鹽，繼續(xù)進(jìn)行捏合； 4) 在步驟3)得到的捏合物中加入醇的第三部分和疏水改性劑，繼續(xù)進(jìn)行捏合； 5) 在步驟4)得到的捏合物中加入納米碳酸鈣，繼續(xù)進(jìn)行捏合； 如此得到所述水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑，包括將淀粉、堿金屬氫氧化物、鹵代有機(jī)酸、碳酸鹽、疏水改性劑、醇和水進(jìn)行反應(yīng)得到的產(chǎn)物以及納米碳酸鈣。本發(fā)明還提供了一種所述水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑的制備方法，包括將所述組分按所述配比加入捏合機(jī)中進(jìn)行捏合，即得到所述水基鉆井液用自解堵抗溫暫堵劑。本發(fā)明的暫堵劑具有較強(qiáng)的抗溫性，抗溫達(dá)140℃；并且具有良好的暫堵效果和顯著的儲(chǔ)層保護(hù)效果，加入該暫堵劑的水基鉆井液具有很高的暫堵率及油相滲透率恢復(fù)率；同時(shí)本發(fā)明的暫堵劑具有自解堵能力，在后期返排時(shí)能夠通過(guò)疏水通道的形成實(shí)現(xiàn)自解堵，無(wú)需進(jìn)行酸洗解除泥餅等過(guò)程，避免了對(duì)儲(chǔ)層造成二次傷害。
【IPC分類】C09K8-035
【公開(kāi)號(hào)】CN104710967
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310693283
【發(fā)明人】李公讓, 李作會(huì), 武學(xué)芹, 徐運(yùn)波, 藍(lán)強(qiáng), 張鵬, 鄭成勝, 張敬輝, 李海斌
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月17日