一种用于低压气井中的低伤害压井液及配置方法与流程

所属技术领域

本发明涉及低压气井增产改造和储层保护技术领域，具体涉及一种用于低压气井中的低伤害压井液及配置方法。

背景技术：

气井在生产开发过程中，随着天然气采出，近井地带能量缓慢降低，地层中束缚水因压力降低转变为流动状态地层水随天然气采出，地层能量降低使此类井变成低压气井。低压气井经合理开发仍具有较高的工业价值，目前针对低压气井主要通过二次修井措施，提高单井产能。修井过程中面临的主要问题是如何控制伤害修井。

低压气井在修井作业过程中，由于地层压力低、产水、储层近井筒结垢等原因，经常出现压井液大量滤失的情况，导致压井液渗吸进入储层，造成储层二次伤害。同时修井液滤失地层引起气井井筒液面不平衡，存在很大井控风险。修井作业中压井液用材料种类很多，如聚合物携带石英粉、重晶石粉，超细碳酸钙，橡胶颗粒、凝胶颗粒、体膨颗粒、冻胶体、吸水树脂等等，但这类材料①存在压井后无法降解，对储层带来永久伤害；②压井后气井仍然存在气侵现象；③高分子材料在地层和井筒中无法降解，导致修井后期作业无法进行；④大量压井液进入储层可能会导致气井因水淹而永久失效；⑤低压气井近井筒结垢堵塞物依然存在降低修井作业效果。因此针对低压气井修井需要开发一种能减少压井液在储层滤失，降低压井液对储层伤害的压井液体系，同时压井液在特定的作业后可自降解，不影响后续措施作业。

中国专利号“cn104946221a”，2015年9月30日公开了一种低密度低伤害压井液，以重量计，包括5-35％的密度调节剂、0.2-5％的降失水剂，0.1-0.5％胶体保护剂，余量为矿化度0-20万ppm的水，其中所述密度调节剂包括0.02-0.2份起泡剂、0.01-0.05份稳泡剂、1.0-5.0份屏蔽暂堵剂、0.1-0.5份硅酸钠玻璃、0-5.0份硅铝氧化物、0-10.0份膨润土。本发明具有暂堵性能好、滤失率低、粘度适中、返排迅速彻底以及摩阻小、易泵注等特点，解决了常规入井液对产能低、漏失大的地层所带来的排液困难，地层伤害严重，产能难以恢复等问题；本发明能广泛用于低压、易漏失、水敏和酸敏性地层的钻井、完井、修井和油气井增产措施。中国专利号“cn103131402a”，2013年6月5日公开了一种抗高温无固相低伤害压井液及其制备方法，属于石油及天然气勘探开发领域。本发明的抗高温无固相低伤害压井液由以下成分组成：多功能聚合物，改性褐煤，水溶性纤维素醚类衍生物，高温缓蚀稳定剂，有机盐加重剂，水，各组份质量百分含量为：多功能聚合物为0.3％～2％，改性褐煤为0.5％～5％，水溶性纤维素醚类衍生物为0.3％～2％，高温缓蚀稳定剂为0.01％～0.3％，有机盐加重剂的用量控制在保证所述压井液密度达到1.0g/cm3～2.3g/cm3，余量为水。本发明的压井液具有滤失量低且滤饼薄，保护地层环境不被污染和破坏，压井液粘度长时间高温地层剪切下保证粘度保留一半以上，具有防膨、缓蚀作用。

以上述专利为代表的低伤害压井液主要通过聚合物降滤失和密度调节，降低压井液的滤失量，通过快速返排进入储层的压井液，减少其对储层伤害。但是针对低压气井并不适用，因为低渗透储层低压气井前期经过压裂改造，部分气井压力系数低至0.2-0.4左右，储层裂缝空间量巨大，依靠密度调节和屏蔽暂堵剂无法阻挡压井液大量滤失，由于地层压力系数极低，单纯压井液中起泡剂无法满足压井液返排。压井液无法对前期近井筒地带结垢堵塞进行解除，并额外引入其他矿化度的入井液将加剧近井筒地带结垢堵塞。高分子聚合物或淀粉类降滤失剂在裂缝壁面产生滤饼达到封堵压力平衡时，气窜井控风险高，对低压气井后期储层保护和产能带来极大伤害和递减，甚至带来低压气井压井后无产量的风险。为了提高低压气井压井液作业效率，降低压井液在储层内的滤失和作业过程中井控风险，减少压井液对储层伤害，提高压井液储层保护和储层近井筒渗透性，提升气藏整体采收率。有必要研发一种能较好的解决以上问题的低伤害压井液，满足低压气井低伤害修井技术发展的需求。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种用于低压气井中的低伤害压井液及配置方法，尤其是具有提高低压气井压井液作业效率，降低压井液在储层内的滤失和作业过程中井控风险，减少压井液对储层伤害，提高压井液储层保护和储层近井筒渗透性，提升气藏整体采收率的特点。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种用于低压气井中的低伤害压井液，以重量百分比计，其组分为：可降解暂堵颗粒：10-20％；携带液：4-6％；解除剂：3-5％；其余为水。

所述的可降解暂堵颗粒，按占颗粒自身的重量百分比计,包括以下组分：

主剂：45-65％；

辅剂：15-25％；

交联剂：5-10％；

促降解剂：5-10％；

抗氧化剂：4-6％；

固化剂：4-6％；

引发剂：2-4％。

所述的主剂，以重量百分比计，包括以下组分：

聚甲基丙烯酸乙酯计为40-50％；

丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物计为10-15％；

聚乙二醇二丙烯酸酯计为40-45％。

所述的聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为6000-8000。

所述的丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物中的丙烯腈单体与丙烯酸甲酯的单体摩尔比为2:5。

所述的辅剂为：2-羟基-1,4-萘醌；

交联剂为：丙烯酸甲氧基乙酯或2-丙基庚基丙烯酸酯中的一种或其混合物；

促降解剂为：二异丁基甲酮或4-甲基-2-戊酮中的一种或其混合物；

抗氧化剂为：马来酸二丁基锡或水杨酸铅中的一种或其混合物；

固化剂为：环烷酸钴或辛酸钴中的一种或其混合物；

引发剂为：二甲基苯胺或甲基苯胺中的一种或其混合物。

所述的携带液为：牛脂胺聚氧乙烯醚和牛脂基二羟乙基甜菜碱，重量百分比计为4-6％，其中牛脂胺聚氧乙烯醚重量百分比计为3-4％，牛脂基二羟乙基甜菜碱重量百分比计为1-2％。

所述的解除剂为：氨基磺酸和羟基乙酸，重量百分比计为3-5％，其中氨基磺酸重量百分比计为1-2％，羟基乙酸重量百分比计为2-3％。

一种用于低压气井中的低伤害压井液的配置方法包括上述任意一项所述的一种用于低压气井中的低伤害压井液，包括以下步骤

步骤一：在地面混砂车搅拌罐中加入全部水，首先加入配方量的解除剂，以100r/min的搅拌速率，搅拌5min；

步骤二：在步骤一的基础上，再加入配方量的携带液，控制60r/min的搅拌速率，搅拌2min；

步骤三：在步骤二的基础上，搅拌2min后，缓慢加入配方量的可降解暂堵颗粒，保持100r/min的搅拌速率，搅拌3min；

步骤四：在步骤三的基础上，搅拌3min后，直接供给水泥泵车，通过水泥泵车将低伤害压井液以400l/min速度泵注地层，泵注过程中保持压力一直上升，当压力升到水泥泵车的安全限压时才停止，并保持稳压30min，结束压井施工。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明通过：

1、低压气井用低伤害压井液的液相具有自动变粘特点。主要由于携带液中牛脂胺聚氧乙烯醚和牛脂基二羟乙基甜菜碱两种表面活性剂的协同作用增稠变粘，牛脂胺聚氧乙烯醚具有良好的乳化、增稠性能，分散于水中；牛脂基二羟乙基甜菜碱是一种两性离子表面活性剂，在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，两种表面活性剂在水溶液中间通过分子间氢键和范德华力结合，在水中经分子缠绕增稠，受温度变化，粘度增加。压井液在井筒中粘度增加，降低压井过程中气侵现象，可以良好携带固相颗粒，可减少泵送过程中低伤害压井液的固相颗粒紊流状态，利于固相颗粒对裂缝及炮眼的封堵。同时低伤害压井液液相增粘后，可减少压井液在封堵过程中大量滤失，降低压井液对低压气井水锁伤害。

2、低压气井用低伤害压井液的液相粘度可遇到天然气中烃类物质可自动降粘。携带液中牛脂胺聚氧乙烯醚和牛脂基二羟乙基甜菜碱两种表面活性剂完成压井作业后烃类物质可以破坏分子间范德华力，使活性剂分子链卷曲，从而降低压井液的粘度，同时两种表面均能起泡、稳泡，降低返排液密度减少净液柱压力，利于压井液返排。

3、低压气井用低伤害压井液的液相可解除近井筒地带结垢堵塞物。气井因地层压力逐级降低，地层水二价金属离子和碳酸氢根因温度和压力变化而结垢，井筒近井地带的温度和压力变化差异最大，因而结垢量最多，主要为碳酸钙。解除剂中氨基磺酸和羟基乙酸，均为酸性溶液，可缓慢解除近井筒地带无机堵塞物。其两种均为有机酸，针对地层中有机堵塞物(气井主要为胶质)液能缓慢溶解、乳化，从而完成作业后返排出地层，实现对井筒地带解堵清洗，达到恢复储层渗透性的目的。

4、固相颗粒具有更低用量、封堵能力大幅度增强，自粘合功能使压井段塞渗透率降低幅度大。同时完成作业后可自降解，减少储层伤害。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的不同温度下低伤害压井液粘度变化测试曲线示意图。

具体实施方式

实施例1:

一种用于低压气井中的低伤害压井液，以重量百分比计，其组分为：可降解暂堵颗粒：10-20％；携带液：4-6％；解除剂：3-5％；其余为水。

所述的水可选用符合国家标准的工业用水。

一种用于低压气井中的低伤害压井液的配置方法包括一种用于低压气井中的低伤害压井液，包括以下步骤

步骤一：在地面混砂车搅拌罐中加入全部水，首先加入配方量的解除剂，以100r/min的搅拌速率，搅拌5min；

步骤二：在步骤一的基础上，再加入配方量的携带液，控制60r/min的搅拌速率，搅拌2min；

步骤三：在步骤二的基础上，搅拌2min后，缓慢加入配方量的可降解暂堵颗粒，保持100r/min的搅拌速率，搅拌3min；

步骤四：在步骤三的基础上，搅拌3min后，直接供给水泥泵车，通过水泥泵车将低伤害压井液以400l/min速度泵注地层，泵注过程中保持压力一直上升，当压力升到水泥泵车的安全限压时才停止，并保持稳压30min，结束压井施工。

通过上述方法配置方法得到的压气井用低伤害压井液的液相具有自动变粘特点，低压气井用低伤害压井液的液相粘度可遇到天然气中烃类物质可自动降粘，低压气井用低伤害压井液的液相可解除近井筒地带结垢堵塞物，固相颗粒具有更低用量、封堵能力大幅度增强，自粘合功能使压井段塞渗透率降低幅度大。同时完成作业后可自降解，减少储层伤害。

实施例2:

与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的可降解暂堵颗粒，按占颗粒自身的重量百分比计,包括以下组分：

主剂：45-65％；

辅剂：15-25％；

交联剂：5-10％；

促降解剂：5-10％；

抗氧化剂：4-6％；

固化剂：4-6％；

引发剂：2-4％。

所述的主剂，以重量百分比计，包括以下组分：

聚甲基丙烯酸乙酯计为40-50％；

丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物计为10-15％；

聚乙二醇二丙烯酸酯计为40-45％；

所述的聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为6000-8000。

所述的丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物中的丙烯腈单体与丙烯酸甲酯的单体摩尔比为2:5。

所述的辅剂为：2-羟基-1,4-萘醌；

交联剂为：丙烯酸甲氧基乙酯或2-丙基庚基丙烯酸酯中的一种或其混合物；

促降解剂为：二异丁基甲酮或4-甲基-2-戊酮中的一种或其混合物；

抗氧化剂为：马来酸二丁基锡或水杨酸铅中的一种或其混合物；

固化剂为：环烷酸钴或辛酸钴中的一种或其混合物；

引发剂为：二甲基苯胺或甲基苯胺中的一种或其混合物。

所述的携带液为：牛脂胺聚氧乙烯醚和牛脂基二羟乙基甜菜碱，重量百分比计为4-6％，其中牛脂胺聚氧乙烯醚重量百分比计为3-4％，牛脂基二羟乙基甜菜碱重量百分比计为1-2％。

所述的解除剂为：氨基磺酸和羟基乙酸，重量百分比计为3-5％，其中氨基磺酸重量百分比计为1-2％，羟基乙酸重量百分比计为2-3％。

携带液中牛脂胺聚氧乙烯醚和牛脂基二羟乙基甜菜碱两种表面活性剂的协同作用增稠变粘，牛脂胺聚氧乙烯醚具有良好的乳化、增稠性能，分散于水中；牛脂基二羟乙基甜菜碱是一种两性离子表面活性剂，在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，两种表面活性剂在水溶液中间通过分子间氢键和范德华力结合，在水中经分子缠绕增稠，受温度变化，粘度增加。压井液在井筒中粘度增加，降低压井过程中气侵现象，可以良好携带固相颗粒，可减少泵送过程中低伤害压井液的固相颗粒紊流状态，利于固相颗粒对裂缝及炮眼的封堵。同时低伤害压井液液相增粘后，可减少压井液在封堵过程中大量滤失，降低压井液对低压气井水锁伤害。

携带液中牛脂胺聚氧乙烯醚和牛脂基二羟乙基甜菜碱两种表面活性剂完成压井作业后烃类物质可以破坏分子间范德华力，使活性剂分子链卷曲，从而降低压井液的粘度，同时两种表面均能起泡、稳泡，降低返排液密度减少净液柱压力，利于压井液返排。

气井因地层压力逐级降低，地层水二价金属离子和碳酸氢根因温度和压力变化而结垢，井筒近井地带的温度和压力变化差异最大，因而结垢量最多，主要为碳酸钙。解除剂中氨基磺酸和羟基乙酸，均为酸性溶液，可缓慢解除近井筒地带无机堵塞物。其两种均为有机酸，气井主要为胶质，针对地层中有机堵塞物液能缓慢溶解、乳化，从而完成作业后返排出地层，实现对井筒地带解堵清洗，达到恢复储层渗透性的目的。

主剂中的聚甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物和聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量6000-8000)均具有较高软化点和硬度，由于聚合物分子骨架不对称碳原子存在，具有优良的综合力学性能，尤其是高强度和组合架桥封堵性能高。这样在同等受力情况下使用量显著降低。抗氧化剂：马来酸二丁基锡、水杨酸铅中的一种或其混合物维持本体材料在高温下基本性能，利于材料加工，防止材料在过高温度下老化变性。本发明中固化剂：环烷酸钴或辛酸钴中的一种或其混合物在高温反应，使本体在100℃左右储层下表面会发生固化作用，使本体中的聚甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物和聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量6000-8000)材料相互粘结，形成渗透性更低的封堵段塞，与岩石接触增大段塞体系的摩擦力，进一步提高段塞的承压强度，利于压井封堵。

主剂中的聚甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物和聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量6000-8000)与辅剂：2-羟基-1,4-萘醌与辅剂在交联剂：丙烯酸甲氧基乙酯或者2-丙基庚基丙烯酸酯中的一种或其混合物作用下形成复合大分子化合物，再经促降解剂：二异丁基甲酮或者4-甲基-2-戊酮中的一种或其混合物和引发剂：二甲基苯胺、甲基苯胺中的一种或其混合物协同作用下发生反应具有自降解特点。

实施例3:

一种用于低压气井中的低伤害压井液，以重量百分比计，包括：10％可降解暂堵颗粒，3％牛脂胺聚氧乙烯醚，1％牛脂基二羟乙基甜菜碱，2％氨基磺酸，3％羟基乙酸，81％的水；

可降解暂堵颗粒，按占颗粒自身的重量百分比计,包括以下组分：

主剂：50％；

辅剂：20％；

交联剂：8％；

促降解剂：8％；

抗氧化剂5％；

固化剂5％；

引发剂：4％；

主剂，以重量百分比计，组分如下：

聚甲基丙烯酸乙酯：50％；

丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物：10％；

聚乙二醇二丙烯酸酯：40％；

低伤害压井液配置方法包括以下步骤

步骤一：在地面混砂车搅拌罐中加入全部水，首先加入2％的氨基磺酸和3％的羟基乙酸，以100r/min的搅拌速率，搅拌5min；

步骤二：在步骤一的基础上，再加入3％的牛脂胺聚氧乙烯醚和1％的牛脂基二羟乙基甜菜碱，控制60r/min的搅拌速率，搅拌2min；

步骤三：在步骤二的基础上，搅拌2min后，缓慢加入10％可降解暂堵颗粒，保持100r/min的搅拌速率，搅拌3min；

步骤四：在步骤三的基础上，搅拌3min后，直接供给水泥泵车，通过水泥泵车将低伤害压井液以400l/min速度泵注地层，泵注过程中保持压力一直上升，当压力升到水泥泵车的安全限压时才停止，并保持稳压30min，结束压井施工。

可降解暂堵颗粒的制备方法如下：

步骤一：用高温搅拌釜和双螺杆挤出机抽真空保护条件下反应合成，在高温搅拌釜中加入20％的2-羟基-1,4-萘醌和8％二异丁基甲酮，按控温速度为5℃/min，当温度升至140℃时，反应30min；

步骤二：在步骤一的基础上，加入65％的主剂，主剂包括50％的聚甲基丙烯酸乙酯、10％的丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物和40％的聚乙二醇二丙烯酸酯，加入5％的水杨酸铅，按控温速度为2℃/min，当温度升至160℃时，反应20min；

步骤三：在步骤二的基础上，开启双螺杆挤出机抽真空装置，并升温至178℃；

步骤四：在步骤三的基础上，快速将高温搅拌釜内反应物推至双螺杆挤出机进料口，同时加入8％的丙烯酸甲氧基乙酯、5％的环烷酸钴和4％的二甲基苯胺，反应10min，控制牵引机转速为30m/min；

步骤五：在步骤四的基础上，通过控制切粒机转速得到长度为5mm的低压气井压井用可降解暂堵材料颗粒。

实施例4:

一种用于低压气井中的低伤害压井液，以重量百分比计，包括：15％可降解暂堵颗粒，3.5％牛脂胺聚氧乙烯醚，1.5％牛脂基二羟乙基甜菜碱，1.5％氨基磺酸，2.5％羟基乙酸，76％的水。

低伤害压井液配置方法包括以下步骤

步骤一：在地面混砂车搅拌罐中加入全部水，首先加入1.5％的氨基磺酸和2.5％的羟基乙酸，以100r/min的搅拌速率，搅拌5min；

步骤二：在步骤一的基础上，再加入3.5％的牛脂胺聚氧乙烯醚和1.5％的牛脂基二羟乙基甜菜碱，控制60r/min的搅拌速率，搅拌2min；

步骤三：在步骤二的基础上，搅拌2min后，缓慢加入15％可降解暂堵颗粒，保持100r/min的搅拌速率，搅拌3min；

步骤四：在步骤三的基础上，搅拌3min后，直接供给水泥泵车，通过水泥泵车将低伤害压井液以400l/min速度泵注地层，泵注过程中保持压力一直上升，当压力升到水泥泵车的安全限压时才停止，并保持稳压30min，结束压井施工。

选取本实施例中配置的低伤害压井液对不同堵塞物的溶垢能力测试，能力测试结果如下表1：

表1低伤害压井液对不同堵塞物的溶垢能力测试

不同温度下低伤害压井液滤失系数测试，测试结果如下表2：

表2不同温度下低伤害压井液滤失系数测试

通过上述表1和表2可以看出：

表1测试了低伤害压井液在不同温度下，4h对不同堵塞物的溶垢能力，气井有机质和垢样来源于靖边气田井筒管柱取样。在90℃对无机垢溶解率达到80％以上，对有机垢溶解率超过40％，对储层混合垢样溶解率超过60％，具有良好的溶垢性能。

表2使用高温高压滤失仪测试了低伤害压井液在不同温度下滤失系数。结果显示可降解暂堵颗粒加入后，压井液滤失系数显著降低，在80-110℃下降滤失能力提高了90％以上，同时初滤失量减少89％以上，低伤害压井液在储层内将体现良好降滤失性能。

参照图1，测试了低伤害压井液在不同温度下粘度变化，结果显示低伤害压井液在30℃下粘度为45.8mpa·s，随温度升高，粘度增大，在储层温度(105℃)下粘度达到160.445.8mpa·s，利于携带可降解暂堵颗粒，可降低压井液在储层内的滤失。

实施例5:

一种用于低压气井中的低伤害压井液，以重量百分比计，包括：20％可降解暂堵颗粒，4％牛脂胺聚氧乙烯醚，2％牛脂基二羟乙基甜菜碱，1％氨基磺酸，2％羟基乙酸，71％的水。

低伤害压井液配置方法包括以下步骤

步骤一：在地面混砂车搅拌罐中加入全部水，首先加入1％的氨基磺酸和2％的羟基乙酸，以100r/min的搅拌速率，搅拌5min；

步骤二：在步骤一的基础上，再加入4％的牛脂胺聚氧乙烯醚和2％的牛脂基二羟乙基甜菜碱，控制60r/min的搅拌速率，搅拌2min；

步骤三：在步骤二的基础上，搅拌2min后，缓慢加入20％可降解暂堵颗粒，保持100r/min的搅拌速率，搅拌3min；

步骤四：在步骤三的基础上，搅拌3min后，直接供给水泥泵车，通过水泥泵车将低伤害压井液以400l/min速度泵注地层，泵注过程中保持压力一直上升，当压力升到水泥泵车的安全限压时才停止，并保持稳压30min，结束压井施工。

综上所述本发明可实现低压气井低伤害压井作业，压井液中的液相通过粘性增加携带固相颗粒，降低液体滤失，同时清洗近井筒有机和无机堵塞物，压井液中的固相颗粒通过组合桥架、自粘合形成高强度，强封堵段塞体，完成压井作业后自降解。低伤害压井液可提高修井作业效率，降低压井液滤失量，提高储层近井筒渗透性，达到低压气井低伤害压井作业的增产目的。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。