[發明專利]高密度鹽水刺激交聯型堵劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010094980.1
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111454705A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 賈虎;戴尚坤;趙金洲;盧志崇
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/514
• 分類號: C09K8/514
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

本發明公開了一種高密度鹽水刺激交聯型堵劑及其制備方法和應用。堵劑由以下組分按質量百分比組成：主劑10％～90％、膠凝劑0.5％～9％，其余為清水；主劑為磷酸氫二鉀、磷酸鉀、焦磷酸鉀中的一種或多種；膠凝劑為黃原膠、κ?卡拉膠中的一種或多種。高密度鹽水刺激交聯型堵劑在90℃～160℃下的成膠時間在0.5～12h(可控)，終凝強度可達目測代碼D～H(可控)，密度可控制在1.0～1.55g/cm³。高密度鹽水刺激交聯型堵劑現場配制方便、可操作性強、能夠廣泛應用于高溫高壓、多壓力層系油氣井完井與修井暫堵防漏、射孔儲層保護、堵水等施工作業中。

技術領域

本發明涉及石油與天然氣開采中的油田化學技術領域，廣泛應用于高溫高壓、多壓力層系油氣井完井與修井暫堵防漏、射孔儲層保護、堵水等施工作業中，是一種高密度鹽水刺激交聯型堵劑及其制備方法和應用。

背景技術

現今油氣藏開發逐漸走向深層、超深層開發，井深增加，地質條件復雜多變，常伴隨著眾多挑戰性的難題，如高溫、高壓、儲層壓力反轉、“上噴下漏”等問題。針對存在異常高壓儲層的井，井筒井控安全需求和低壓儲層壓井液漏失之間的矛盾是修、完井作業面臨的主要技術難點和成本增長點。按照現有理論技術，對于存在異常高壓的多壓力層系油氣井，進行井下作業時必須按照“就高不就低”的壓井液密度選擇原則先進行壓井操作。在滿足井控安全需求的同時，高密度壓井液柱對低壓儲層會帶來較高正壓差。對于深井、超深井，這個壓差值會放大。當壓差值超過儲層的破裂壓力以后，高密度工作液會漏失進入低壓儲層。工作液漏失輕則增大壓井液用量、增加成本，重則傷害儲層、降低產量，非常嚴重的時候甚至會造成井控安全風險。所以在高溫高壓井修、完井作業中，能用于高密度壓井的封堵防漏技術非常關鍵。

高溫高壓油藏對堵劑性能提出了更高要求：一方面堵劑需要克服高壓地層修井、完井時高密度壓井液帶來的配伍和上浮問題，另一方面堵劑還需要滿足耐溫耐鹽且現場配制方便、封堵強度可控、作業成本低廉、對環境友好等要求。

目前現場應用的高密度堵劑主要有以下兩種設計思路：

(1)基于鹵素鹽設計制備的堵劑

基于鹵素鹽(主要是溴化鋅、氯化鋅、溴化鈉、溴化鈣、氯化鈣等)設計配制堵劑體系是傳統的高溫高壓井設計思路。由于缺乏針對深儲層的應對策略，面對高溫高壓井，國際上各大泥漿公司仍將其作為重要的技術目標在進行著相關的技術攻關，相互之間技術角逐且各自為政，技術配方嚴格保密。盡管都有自己的生產代碼和命名方式，但其研制機理或者技術配置基本相同的。例如周志亮等使用磺化酚醛樹脂(SMP-II)、碳酸鈣、羧甲基纖維素等與溴化鋅制備了高密度低傷害堵劑；彭科翔等使用磺化酚醛樹脂(SMP-II)、磺化褐煤、磺化樹脂型改性降濾失劑GJL-1與GJL-2等與溴化鋅復配制備了降濾失型高密度堵劑。由于鹵素鹽特別是溴鹽溶液在高溫高密度下具有較強的腐蝕性，且難以降解，會在食物鏈中富集，對環境不友好。在環境保護越來越重要的今天，傳統鹵素鹽型高密度堵劑正在逐漸被新型低傷害低污染的堵劑配方所取代。

(2)基于甲酸鹽設計制備的堵劑

基于甲酸鹽(主要是甲酸鉀、甲酸銫等)設計制備的堵劑主要有兩種類型在規模應用。一種是增粘型堵劑，其封堵原理是在甲酸鹽水體系中加入高分子聚合物，使壓井液體系粘度上升，從而達到降低壓井液濾失和減緩壓井液在低滲儲層中漏失的作用，如卡博特專用液體公司研發的4mate系列丙烯酰胺-磺化甲基丙烷共聚物體系、黃原膠體系、羧甲基纖維素(CMC)體系等。這種類型的堵劑封堵性能有限，不能應用于壓差較大的情況。另一種是橋堵型堵劑，其封堵原理是利用堵劑在甲酸鹽水體系中的溶解后以小顆粒存在的狀態，在甲酸鹽體系中溶入一種或幾種小顆粒堵劑，在漏失層位形成橋接封堵，如細目碳酸鈣、改性石墨G-Seal、多種纖維素與高強度顆粒復配的ZHFD-1等。這類堵劑顆粒的大小選擇非常重要，稍有不慎就會使顆粒進入儲層造成儲層損害。雖然基于甲酸鹽配制的堵劑體系具有密度范圍寬、儲保效果好等優點，但是甲酸鹽特別是甲酸銫成本很高。價格問題是制約基于甲酸鹽配制的堵劑發展及應用的重要原因。

發明內容