碳酸钙表面改性及在新型钻井完井液中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011年3月第33卷第3期·98·JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Mar．2011Vo1．33No．3碳酸钙表面改性及在新型钻井完井液中的应用李志勇，蒋官澄，谢水祥，何能举(中国石油大学(北京)石油工程学院，北京a02240)余维初(长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434023)刘传清(胜利海洋钻井公司，山东东营257055)付英军(cp海石油研究中心，北京100027)张洪霞(中国石油长城钻探工程有限公司钻井液公司，辽宁盘锦12401O)[摘要]

2、针对储层孔喉特征，利用理想充填理论进行了暂堵方案优化设计；同时，对储层保护中的常用碳酸钙暂堵剂进行表面疏水改性评价，确定了最优的改性方法，研制了活性碳酸钙。在此基础上，通过活性碳酸钙与理想充填暂堵技术协同增效作用，使形成的钻井液泥饼中含有亲有机质通道(活性碳酸钙具有疏水表面)。通过室内评价，结果表明该项技术能有效降低油气初始流动压力，提高油井产能，具有良好的储层保护效果。[关键词]储层保护；钻井完井液；理想充填；活性碳酸钙[中图分类号]TE254．3[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2011)03—0098—05油气层保护是石油勘探开发过程中的重

3、要技术措施之一，此项工作涉及钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中的各个环节口]，每一个环节均可能因储层损害造成严重的产能损失，钻井完井液作为接触储层的第一工作液，它的性能好坏直接影响储层保护效果及油气井的最终产能，因此储层钻井液的优化设计对于油气层保护至关重要。该研究是对常规的钻井液体系进行合理改性，要求形成的钻井完井液体系对储层具有良好的保护效果，同时要求性能易于调整，不影响钻井正常施工。该技术融合了理想充填储层保护技术和新颖的储层钻井液设计理念，首先针对所钻储层孔喉特征，利用理想充填暂堵技术对暂堵方案进行优化设计，然后加入活性碳酸钙，使形成的泥饼中含有

4、亲有机质通道。在钻井和完井过程中，形成的致密泥饼可阻止钻井液中的固相和液相侵入储层，提高泥饼封堵效率；而在油田开发过程中，活性碳酸钙所具有的亲有机质特性能够为油气打开通道，降低油气初始流动压力，提高渗透率恢复值及油气产能。1理想充填理论及暂堵方案设计理想充填理论要求对于保护储层的钻井液，需要根据孔喉尺寸加入具有连续粒径序列分布的暂堵剂颗粒来有效地封堵储层中大小不等的各种孔喉以及暂堵颗粒之间形成的孔隙。因此在进行暂堵方案设计的时候，首先要根据储层孔喉大小，加入粗中细不同粒度碳酸钙，要求其有较宽粒度分布，同时充分考虑了储层非均质性。要求储层的孔喉分布能够与暂堵剂的

5、粒度分布相匹配[2]。暂堵剂的优化设计可以利用课题组研制的理想充填优化软件完成，具体步骤如下：①选定储层段最大孔喉尺寸，由此确定油保基线。②确定暂堵剂加量。③选择3～4种粒度分布的碳酸钙，要求其粒度分布在油保基线两侧(图1)。④确定最佳混合比例及绘制优化曲线，见图1。从图1中可以看出，单一暂堵剂粒度分布很难完全与储层孔喉分布相一致。优化后的暂堵剂颗粒粒度分布可以较大范围内与储层孔喉分布相匹配。⑤适当调整不同暂堵剂加量，使优化曲线相对油保基线稍微右移(图2)，以满足现场施工要求。利用理想充填理论进行钻井完井液中暂堵颗粒的优化设计，可有效提高形成泥饼的封堵性，而在

6、[收稿日期]2010—12—04[基金项目]国家青年科学基金项目(50904074)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金新教师课题(20070425024)。[作者简介]李志勇(1978一)，男，2000年大学毕业，博士，讲师，现主要从事油田化学及储层保护技术研究工作。学兔兔www.xuetutu.com第33卷第3期李志勇等：碳酸钙表面改性及在新型钻井完井液中的应用挺酶巢鲆靴∞∞∞如∞如加m01OO—t_．一’细颗粒／／_●，=llI_．．__一9O细颗粒／．一f×优化曲线＼／．，80＼，fj·．保基反姜70yf-／＼油保基线)r／I／＼}／l：诧曲垂60

7、．{i／粗颗粒5Otij调整2J强入I强／＼＼o{．缮／中艳颗lI相颗粒鬈30／々。帮2Ol舂警‘＼10l。粗颗粒002468l0l2I4IEI820024681012I4I6I820暂堵颗粒粒径的平方根／暂堵颗粒粒径的平方根／岬图I暂堵剂粒度分布及优化曲线绘制图2暂堵剂调整后优化曲线油田的开发过程中，为了油气易于突破泥饼，可在泥饼形成过程中加入亲有机质物质，降低油气的初始流动压力，碳酸钙表面疏水改性可获得所需的亲有机质物质。2碳酸钙表面改性研究为了在泥饼中形成亲有机质通道，需要在钻井液中加入亲有机质物质。该研究利用有机处理剂对碳酸钙进行表面改性，使其亲水表面

8、变为亲油表面。碳酸钙改性评价如下。2．