本發(fā)明涉及油氣田鉆井作業(yè)中的鉆井液研究領(lǐng)域，具體涉及一種適合致密氣層易坍塌井段的低傷害固化水暫堵壓井工作液及其制備、排液方法。
背景技術(shù)：
：隴東地區(qū)氣田儲(chǔ)層埋藏深度達(dá)4200m以上，屬于鄂爾多斯盆地開(kāi)發(fā)最深的區(qū)域，目前，隴東地區(qū)逐步擴(kuò)大開(kāi)發(fā)氣田規(guī)模，在氣井施工過(guò)程暴露出一些瓶頸問(wèn)題，制約該地區(qū)的氣井鉆井施工速度。鉆井方面遇到的主要問(wèn)題有：1)儲(chǔ)層埋藏深達(dá)4200-5000m，屬于鄂爾多斯盆地開(kāi)發(fā)最深的區(qū)域，井底壓力大，井底溫度高，最高達(dá)到130℃；2)中統(tǒng)直羅組夾雜砂礫巖，均質(zhì)性差，易坍塌，安全鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)高；3)鉆至延長(zhǎng)組，密度在1.2g/cm3之后，容易發(fā)生漏失，塌漏同存，問(wèn)題突出；4)現(xiàn)場(chǎng)鉆井液體系抑制性、抗溫性、儲(chǔ)層保護(hù)等性能差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服隴東地區(qū)氣井施工過(guò)程中塌漏同存，儲(chǔ)層保護(hù)性能差的問(wèn)題。為此，本發(fā)明提供了一種固化水暫堵壓井工作液，包括10～40％的固化水體系和60～90％的防膨穩(wěn)定液，所述的固化水體系和防膨穩(wěn)定液的質(zhì)量百分比分別占10～40％和60～90％，所述的固化水體系由下述組分按下述質(zhì)量百分比組成：1.1～1.5％主劑，0.3％～0.5％固化引發(fā)劑，余量為水。所述主劑為接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂。所述接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂的制備方法包括以下步驟：a)將10-15g羥乙基纖維素溶于50-75ml蒸餾水中，攪拌的同時(shí)加入150ml分散介質(zhì)、7.5ml分散劑；b)緩緩加入150-350ml聚丙烯酸鹽中和液、0.5g引發(fā)劑和10-15g交聯(lián)劑，升溫至65℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)6h；c)待反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾、洗滌、干燥并粉碎，即制得接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂。所述的分散介質(zhì)為環(huán)己烷，分散劑為山梨糖醇酐油酸酯；所述的引發(fā)劑為硝酸鈰；所述的交聯(lián)劑為N，N-甲基雙丙烯酰胺。所述羥乙基纖維素的接枝率為20-40％。所述固化引發(fā)劑為三乙醇胺或乙二醇二丙烯酸。所述的防膨穩(wěn)定液由1～5％防膨劑和95～99％的水混合攪拌而成。所述防膨劑選取氯化鉀、甲酸鉀、吉米奇季銨鹽和高溫膨脹率不小于70％的高效粘土防膨劑中的一種。上述的一種固化水暫堵壓井工作液的制備方法，包括如下步驟：1)取配方量的主劑；2)取配方量的固化引發(fā)劑、防膨劑；3)將配方量的清水注入容器中，依次加入配方量的主劑和固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系；4)在壓井過(guò)程中向已注入的固化水體系中再加入配方量的防膨穩(wěn)定液，制得所需固化水暫堵壓井液。上述該固化水暫堵壓井工作液的排液方法，采用的是酸化破膠與液氮排液相結(jié)合的方法，具體包括以下步驟：首先加入鹽酸對(duì)壓井工作液進(jìn)行破膠，再通過(guò)液氮泵車(chē)把罐內(nèi)的液氮泵入井內(nèi)，通過(guò)減壓升溫作用，液氮變成氮?dú)忭斕娉鼍畠?nèi)液體，完成排液。本發(fā)明的有益效果：1.本發(fā)明的這種低傷害固化水暫堵壓井工作液制備方法簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需膠體保護(hù)劑，大大提高了堵漏效率，減少堵漏成本，減少了地層傷害，解決了氣井施工過(guò)程中塌漏同存，儲(chǔ)層保護(hù)性能差的問(wèn)題。2.本發(fā)明的這種低傷害固化水暫堵壓井工作液所選擇主劑為改性高吸水樹(shù)脂，該高吸水樹(shù)脂具有較好的吸水倍率和凝膠強(qiáng)度。3.本發(fā)明的這種低傷害固化水暫堵壓井工作液所選固化引發(fā)劑的抗鹽性強(qiáng)，所選防膨劑的防膨率較高。4.本發(fā)明的這種低傷害固化水暫堵壓井工作液有效實(shí)現(xiàn)了保護(hù)施工氣井產(chǎn)能的目的，對(duì)加快油氣勘探開(kāi)發(fā)速度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)作用和較大的推廣應(yīng)用前景。5.本發(fā)明采用的酸化破膠與液氮排液相結(jié)合的排液方法，其工藝簡(jiǎn)單，效率高，無(wú)污染，是一種安全性高的排液方法。附圖說(shuō)明圖1為不同種類(lèi)吸水樹(shù)脂的保水率對(duì)比圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1為了克服隴東地區(qū)氣井施工過(guò)程中塌漏同存，儲(chǔ)層保護(hù)性能差的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種固化水暫堵壓井工作液，包括10～40％的固化水體系和60～90％的防膨穩(wěn)定液，所述的固化水體系由下述組分按下述質(zhì)量百分比組成：1.1～1.5％主劑，0.3％～0.5％固化引發(fā)劑，余量為水。上述固化水暫堵壓井工作液的制備方法，包括如下步驟：1)取配方量的主劑；2)取配方量的固化引發(fā)劑、防膨劑；3)將配方量的清水注入容器中，依次加入配方量的主劑和固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系；4)在壓井過(guò)程中向已注入的固化水體系中再加入配方量的防膨穩(wěn)定液，制得所需固化水暫堵壓井液。本發(fā)明的這種低傷害固化水暫堵壓井工作液利用接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂作為主劑，使用胺類(lèi)固化引發(fā)劑，優(yōu)化固化水暫堵壓井液體系，得到最終所需的壓井液。實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，一種固化水暫堵壓井工作液，包括固化水體系和防膨穩(wěn)定液，所述的固化水體系的注入量占井筒容積的10～40％，防膨穩(wěn)定液的注入量占井筒容積的60～90％，所述的固化水體系由下述組分按下述質(zhì)量百分比組成：1.1～1.5％主劑，0.3％～0.5％固化引發(fā)劑，余量為水；所述主劑為接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂，且羥乙基纖維素的接枝率為20-40％，該改性吸水樹(shù)脂的制備方法包括以下步驟：a)將10-15g羥乙基纖維素溶于50-75ml蒸餾水中，攪拌的同時(shí)加入150ml分散介質(zhì)、7.5ml分散劑；b)緩緩加入150-350ml聚丙烯酸鹽中和液、0.5g引發(fā)劑和10-15g交聯(lián)劑，升溫至65℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)6h；c)待反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾、洗滌、干燥并粉碎，即制得接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂。所述的分散介質(zhì)為環(huán)己烷，分散劑為山梨糖醇酐油酸酯；所述的引發(fā)劑為硝酸鈰；所述的交聯(lián)劑為N，N-甲基雙丙烯酰胺。所述固化引發(fā)劑為三乙醇胺或乙二醇二丙烯酸。所述的防膨穩(wěn)定液由1～5％防膨劑和95～99％的水混合攪拌而成；所述防膨劑選取氯化鉀、甲酸鉀、吉米奇季銨鹽和強(qiáng)陽(yáng)離子有機(jī)聚合物型高效粘土防膨劑S-403中的一種。(1)主劑的選擇選用6種吸水樹(shù)脂作為主劑，分析其保水率情況，如圖1所示：由圖1可以看出，HJ-4(接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-20，羥乙基纖維素的接枝率為20％)、HJ-5(接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-25，羥乙基纖維素的接枝率為20％)、AS-6(接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-033，羥乙基纖維素的接枝率為33％)和GXG-1(接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-040，羥乙基纖維素的接枝率為40％)四種吸水樹(shù)脂的保水率較高，均達(dá)到70％以上，其余兩種BM-3(聚乙烯醇樹(shù)脂SW-1)和CQ-1(聚乙烯醇樹(shù)脂JW-600)的保水率較低，只有50％左右。因此從保水率來(lái)看，主劑選擇HJ-4、HJ-5、AS-6、GXG-1較為合適。對(duì)使用的吸水樹(shù)脂從吸水倍率和凝膠強(qiáng)度兩方面來(lái)分析，其吸水倍率和凝膠強(qiáng)度如下表1所示：表1為高吸水樹(shù)脂的吸水倍率和凝膠強(qiáng)度樣品吸水倍率凝膠強(qiáng)度樣品吸水倍率凝膠強(qiáng)度HJ-4＞300好AS-6＞300好HJ-5＞300好GXG-1＞300好由上表中可以看出，選用的HJ-4、HJ-5、AS-6、GXG-1這四種吸水樹(shù)脂，其吸水倍率和凝膠強(qiáng)度均較好，因此可以使用其作為主劑。(2)固化引發(fā)劑的選取以凝膠在2％NaCl和0.5％CaCl2鹽水中、90℃脫水狀況來(lái)考察其抗鹽性，結(jié)果如下表2所示：表2為凝膠抗鹽性從上表可以看出，GC-4(三乙醇胺)和GC-5(乙二醇二丙烯酸)作為固化引發(fā)劑時(shí)的凝膠脫水比GC-1(二甘醇胺)、GC-2(聚乙二醇二胺)和GC-3(甲氧基聚乙二醇胺)都少，說(shuō)明其抗鹽性強(qiáng)，因此我們選用GC-4和GC-5作為暫堵液的固化引發(fā)劑。(3)防膨劑的選取選取10種防膨劑，采用離心法測(cè)試其防膨率，其結(jié)果如下表3所示：表3為防膨率測(cè)試結(jié)果防膨劑FC-1FC-2FC-3FC-4FC-5防膨率(％)＜65＜70＜70＜75＜80防膨劑FC-6FC-7FC-8FC-9FC-10防膨率(％)＜80＞80＞80＞80＞80根據(jù)上表測(cè)試結(jié)果可以看出，選用FC-7(氯化鉀)、FC-8(甲酸鉀)、FC-9(吉米奇季銨鹽)和FC-10(強(qiáng)陽(yáng)離子有機(jī)聚合物型高效粘土防膨劑S-403)作為防膨劑時(shí)其防膨率均較高，都在80％以上，而FC-1(硫酸鉀)、FC-2(硝酸鈉)、FC-3(氯化鈉)、FC-4(甲酸鈉)、FC-5(苯甲酸鉀)和FC-6(二甲酸鉀)的防膨率較低，在80％以下。因此我們選用FC-7、FC-8、FC-9和FC-10作為防膨劑。通過(guò)對(duì)主劑和各輔助材料以及防膨劑的性能測(cè)試，固化水暫堵壓井液體系優(yōu)選結(jié)果如下：主劑選用HJ-4(接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-125)、HJ-5(接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-160)、AS-6(接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-033)和GXG-1(接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂W-2)中的一種；固化引發(fā)劑選用GC-4(三乙醇胺)和GC-5(乙二醇二丙烯酸)中的一種；防膨劑選用FC-7(氯化鉀)、FC-8(甲酸鉀)、FC-9(吉米奇季銨鹽)和FC-10(強(qiáng)陽(yáng)離子有機(jī)聚合物型高效粘土防膨劑S-403)中的一種。該固化水暫堵壓井工作液的制備方法，包括如下步驟：1)選擇合適的吸水樹(shù)脂作為主劑；2)選取適當(dāng)?shù)墓袒l(fā)劑、防膨劑；3)取一定量的清水注入容器中，依次加入1.1-1.5％主劑，0.3％-0.5％固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系；4)在壓井過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)固化水體系的使用情況配合防膨劑，制得所需固化水暫堵壓井液。該固化水暫堵壓井工作液的排液方法，采用的是酸化破膠與液氮排液相結(jié)合的方法，具體包括以下步驟：首先加入鹽酸對(duì)壓井工作液進(jìn)行破膠，再通過(guò)液氮泵車(chē)把罐內(nèi)的液氮泵入井內(nèi)，通過(guò)減壓升溫作用，液氮變成氮?dú)忭斕娉鼍畠?nèi)液體，放氣后減少液柱對(duì)產(chǎn)層的壓力，是一種安全的排液方法。實(shí)施例3：本實(shí)施例提供了一種低傷害固化水暫堵壓井工作液，選擇接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-20作為主劑；三乙醇胺作為固化引發(fā)劑、高效粘土防膨劑S-403作為防膨劑，并將其配制成質(zhì)量百分比為1％的防膨穩(wěn)定液，所述的高效粘土防膨劑S-403為現(xiàn)有產(chǎn)品，購(gòu)自東營(yíng)市勝都石油技術(shù)有限公司；取98％的清水注入容器中，依次加入上述1.5％的主劑、0.5％的固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系，固化水體系用量為3-5m3，防膨穩(wěn)定液用量為20-40m3即為所需固化水暫堵壓井液。實(shí)驗(yàn)表明所得的固化水暫堵壓井液的吸水率較大，達(dá)到275，凝膠強(qiáng)度為640，保水率72％。其抗鹽性較強(qiáng)，在鹽水中的脫水量為76％，并且得到的凝膠穩(wěn)定性較好，20天后仍有60％。此外其抗溫性較好，在較高溫度下仍有較高粘度。實(shí)施例4：本實(shí)施例提供了一種低傷害固化水暫堵壓井工作液，選擇接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-25作為主劑；三乙醇胺作為固化引發(fā)劑；甲酸鉀作為防膨劑，并將其配制成質(zhì)量比為2％的防膨穩(wěn)定液，；取98.25％的清水注入容器中，依次加入上述1.35％的主劑、0.4％的固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系，固化水用量為3-5m3，防膨穩(wěn)定液用量為20-40m3，即為所需固化水暫堵壓井工作液。實(shí)驗(yàn)表明所得的暫堵壓井工作液的吸水率較大，達(dá)到245，凝膠強(qiáng)度為630，保水率73％；其抗鹽性較強(qiáng)，在鹽水中的脫水量為80％，并且得到的凝膠穩(wěn)定性較好，20天后仍有55％；此外其抗溫性較好，在較高溫度下仍有較高粘度。實(shí)施例5：本實(shí)施例提供了一種低傷害固化水暫堵壓井工作液，選擇接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-33作為主劑；三乙醇胺作為固化引發(fā)劑；氯化鉀作為防膨劑，并將其配制成質(zhì)量比為4％的防膨穩(wěn)定液；取98.6％的清水注入容器中，依次加入上述1.1％的主劑、0.3％的固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系，固化水用量為3-5m3，防膨穩(wěn)定液用量為20-40m3，即為所需固化水暫堵壓井工作液。實(shí)驗(yàn)表明所得的暫堵壓井工作液的吸水率較大，達(dá)到250，凝膠強(qiáng)度為630，保水率73％；其抗鹽性較強(qiáng)，在鹽水中的脫水量為75％，并且得到的凝膠穩(wěn)定性較好，20天后仍有56％；此外其抗溫性較好，在較高溫度下仍有較高粘度。實(shí)施例6：本實(shí)施例提供了一種低傷害固化水暫堵壓井工作液，選擇接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-40作為主劑；三乙醇胺作為固化引發(fā)劑；高效粘土防膨劑S-403作為防膨劑，并將其配制成質(zhì)量比為5％的防膨穩(wěn)定液；取98.3％的清水注入容器中，依次加入上述1.2％的主劑、0.5％的固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系，固化水用量為3-5m3，防膨穩(wěn)定液用量為20-40m3，即為所需固化水暫堵壓井工作液。實(shí)驗(yàn)表明所得的暫堵壓井工作液的吸水率較大，達(dá)到240，凝膠強(qiáng)度為625，保水率72％；其抗鹽性較強(qiáng)，在鹽水中的脫水量為79％，并且得到的凝膠穩(wěn)定性較好，20天后仍有55％；此外其抗溫性較好，在較高溫度下仍有較高粘度。實(shí)施例7：本實(shí)施例提供了一種低傷害固化水暫堵壓井工作液，選擇接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-20作為主劑；三乙醇胺作為固化引發(fā)劑；吉米奇季銨鹽作為防膨劑，并將其配制成質(zhì)量比為3％的防膨穩(wěn)定液；取98.25％的清水注入容器中，依次加入上述1.35％的主劑、0.4％的固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系，固化水用量為3-5m3，防膨穩(wěn)定液用量為20-40m3，即為所需固化水暫堵壓井工作液。實(shí)驗(yàn)表明所得的暫堵壓井工作液的吸水率較大，達(dá)到260，凝膠強(qiáng)度為620，保水率74％；其抗鹽性較強(qiáng)，在鹽水中的脫水量為76％，并且得到的凝膠穩(wěn)定性較好，20天后仍有58％；此外其抗溫性較好，在較高溫度下仍有較高粘度。實(shí)施例8：本實(shí)施例提供了一種低傷害固化水暫堵壓井工作液，選擇接枝了羥乙基纖維素的聚丙烯酸鹽改性吸水樹(shù)脂-25作為主劑；三乙醇胺作為固化引發(fā)劑；吉米奇季銨鹽作為防膨劑，并將其配制成質(zhì)量比為3％的防膨穩(wěn)定液；取98.6％的清水注入容器中，依次加入上述1.1％的主劑、0.3％的固化引發(fā)劑，攪拌均勻即得固化水體系，固化水用量為3-5m3，防膨穩(wěn)定液用量為20-40m3，即為所需固化水暫堵壓井工作液。實(shí)驗(yàn)表明所得的暫堵壓井工作液的吸水率較大，達(dá)到270，凝膠強(qiáng)度為640，保水率74％；其抗鹽性較強(qiáng)，在鹽水中的脫水量為78％，并且得到的凝膠穩(wěn)定性較好，20天后仍有55％；此外其抗溫性較好，在較高溫度下仍有較高粘度。綜上所述，本實(shí)施例3-8的這種低傷害固化水暫堵壓井工作液制備工藝簡(jiǎn)單，不僅能提高堵漏效率，減少堵漏成本，減少了地層傷害，有效實(shí)現(xiàn)了保護(hù)施工氣井產(chǎn)能的目的，對(duì)加快油氣勘探開(kāi)發(fā)速度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)作用和較大的推廣應(yīng)用前景。以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3