潤濕反轉(zhuǎn)劑和儲層保護劑組合物以及用于低滲透特低滲透儲層的鉆井液及應用
【專利說明】潤濕反轉(zhuǎn)劑和儲層保護劑組合物以及用于低滲透特低滲透 儲層的鉆井液及應用
[0001] 本申請為申請日為2015年02月11日、申請?zhí)枮?01510072893. 5、名稱為"潤濕 反轉(zhuǎn)劑及其制備方法和儲層保護劑組合物以及用于低滲透特低滲透儲層的鉆井液及應用" 的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及潤濕反轉(zhuǎn)劑和儲層保護劑組合物以及用于低滲透特低滲透儲層的鉆 井液及應用。
【背景技術】
[0003] 鉆井液被稱為是鉆井的血液，優(yōu)良的鉆井液技術是保證鉆井生產(chǎn)作業(yè)安全、優(yōu)質(zhì)、 高效、快速的重要保證措施之一，油田開發(fā)作業(yè)中必須使用鉆井液。隨著石油工業(yè)科技的進 步，低滲透油氣資源的勘探開發(fā)已位列全球油氣工業(yè)上游發(fā)展的五大投資重點之首。世界 低滲透油氣資源十分豐富，分布范圍廣泛，美國、俄羅斯、加拿大等產(chǎn)油國都發(fā)現(xiàn)了大量的 低滲透油氣田。我國已探明的低滲透地質(zhì)儲量占我國探明油氣資源地質(zhì)儲量1/3以上，廣 泛分布在各主要油田。從我國能源安全考慮，今后相當一部分新增儲量和產(chǎn)量將寄希望于 低孔、低滲油氣藏。
[0004] 低滲透儲層的滲透率為10~100毫達西；特低滲透儲層的滲透率小于10毫達西。 與中、高滲油氣藏相比，低滲透油氣藏的勘探開發(fā)難度明顯增大。低孔低滲儲層一般具有孔 喉細小、滲透性差、粘土礦物含量高、毛細管壓力高、非均質(zhì)性嚴重、天然裂縫發(fā)育等特點， 儲層保護任務顯得尤為重要。要提高該類儲層的勘探開發(fā)效果及效益，采取有效的儲層保 護方法尤為重要。
[0005] 有效的儲層保護是實現(xiàn)較高的油氣采收率的有效保證，以致表皮系數(shù)為負達到最 佳。在鉆井過程中，如果鉆井液設計或使用不當，就會使得鉆井液中液體和固體侵入油藏， 與油氣層中的粘土和其他礦物質(zhì)發(fā)生物理化學作用，這樣就會明顯降低井眼附近油層滲透 率，增加油氣流向井底的阻力從而導致原油產(chǎn)量降低，儲層損害對低滲儲層影響至關重要。
[0006] 鉆井液體系和配方的優(yōu)選是鉆井過程中儲層保護的重要內(nèi)容之一。對鉆井液流變 性和濾失性的有效控制、與儲層具有較好的配伍性、暫堵方案的設計、能形成易被清除的致 密濾餅等，是儲層保護鉆井液優(yōu)化設計的關鍵因素。此外，研發(fā)新型、易于實際操作且有效 的儲層保護新技術是儲層保護鉆井液領域所面臨的一項新的任務。
[0007]而低滲特低滲儲層一般具有泥質(zhì)膠結(jié)物含量和毛細管壓力高、孔喉細小、結(jié)構復 雜、非均質(zhì)性嚴重及油氣流動阻力大等特點，在鉆井過程中極易因外來流體侵入而產(chǎn)生水 敏、水鎖等損害，損害率高達70 %~90 %?，F(xiàn)場試驗表明，傳統(tǒng)的鉆井液體系難以解決上述 問題。研發(fā)新型的鉆井液添加劑及保護儲層鉆井液技術使之適應當前復雜地況的任務顯得 特別重要。迄今為止，雖然國內(nèi)外在保護儲層鉆井液技術方面經(jīng)過了長時間的探索，分別研 發(fā)了屏蔽暫堵技術、分形幾何學暫堵技術、D9。理想暫堵技術、廣譜暫堵技術、堿溶性微米級 纖維素暫堵技術、D5。暫堵技術、成膜技術、油膜技術等，但對低滲特低滲等復雜儲層的保護 效果都不太理想，有待進一步提高，其根本原因在于這些技術皆未考慮因瞬時濾失量引起 的儲層水鎖水敏損害問題，以及在某些條件下，這些技術的封堵效果都還有進一步提升的 空間等。
[0008] 此外，針對低滲氣藏水鎖損害問題，提出了在鉆井液中加入表面活性劑減輕水鎖 損害程度，并在丘東低滲氣藏進行了應用，為保護低滲特低滲儲層鉆井完井液技術提供了 思路，但無論是在表面活性劑種類的選擇，或是在保護技術的建立方面都有待于進一步完 善與提高。而現(xiàn)用鉆井液性能可以基本上滿足攜巖、井壁穩(wěn)定的要求，但儲層保護效果并不 十分理想，儲層巖心滲透率恢復值較低。雖然在鉆井液中加入了暫堵劑，但由于未充分考 慮低滲透儲層的結(jié)構特點，因此其封堵性并不是很強，難免會有濾液侵入儲層，進而導致水 敏、水鎖等損害的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的低滲特低滲儲層的鉆井液存在的上述缺陷，提供一 種針對低滲特低滲儲層的且儲層保護性能好的潤濕反轉(zhuǎn)劑和儲層保護劑組合物以及用于 低滲透特低滲透儲層的鉆井液及應用。
[0010] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種潤濕反轉(zhuǎn)劑，其中，該潤濕反轉(zhuǎn)劑由下式（1)、 式（2)、式（3)、式（4)、式（5)和式（6)所示的結(jié)構單元構成，
[0011]
[0012] 其中，R1為(^-(：6的烷基；R2為(^-(：6的烷基；R3和R4各自獨立地為CQ_C6的亞烷基； R5、R6、R7、R8和R9為C「C6的烷基或氫；R10為CQ-C6的亞烷基；
[0013] 式（1)、式（2)、式（3)、式（4)、式（5)和式（6)所示的結(jié)構單元的摩爾比為1 : 0. 9-1. 5 ：0. 09-0. 5 ：0. 2-0. 5 ：0. 05-0. 3 ：0. 3-0. 8 ；
[0014] 所述潤濕反轉(zhuǎn)劑的重均分子量為5000-7000g/mol。
[0015] 所述聚合反應的條件使得所制得的潤濕反轉(zhuǎn)劑的重均分子量為5000-7000g/mol。
[0016] 本發(fā)明還提供了儲層保護劑組合物，該組合物含有上述潤濕反轉(zhuǎn)劑以及儲層保護 劑。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種含有上述儲層保護劑組合物的用于低滲透特低滲透儲層的 鉆井液。
[0018] 本發(fā)明還提供了上述鉆井液在低滲特低滲儲層鉆井中的應用。
[0019] 通過將本發(fā)明的潤濕反轉(zhuǎn)劑和儲層保護劑組合使用于鉆井液中，可以有效地防止 鉆井液的水相、油相進入到儲層，降低鉆井液的濾失量，從而有效地保護儲層免于鉆井液的 損害。
[0020] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0021] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0022] 本發(fā)明提供了一種潤濕反轉(zhuǎn)劑，其中，該潤濕反轉(zhuǎn)劑由下式（1)、式（2)、式（3)、式 (4)、式（5)和式（6)所示的結(jié)構單元構成：
[0023]
[0024] 其中，R1為烷基；R2為烷基；R3和R4各自獨立地為CQ_C6的亞烷基； R5、R6、R7、R8和R9為C「C6的烷基或氫；R10為CQ-C6的亞烷基；
[0025] 式（1)、式（2)、式（3)、式（4)、式（5)和式（6)所示的結(jié)構單元的摩爾比為1 : 0. 9-1. 5 ：0. 09-0. 5 ：0. 2-0. 5 ：0. 05-0. 3 ：0. 3-0. 8 ；
[0026] 所述潤濕反轉(zhuǎn)劑的重均分子量為5000-7000g/mol。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，所述潤濕反轉(zhuǎn)劑不但具有超低界面張力可以避免超低滲儲層中水鎖 帶來的損害，而且能夠有效改變表面性質(zhì)，將固體表面由水濕/油濕反轉(zhuǎn)為疏水疏油性（又 稱為"氣濕性"），阻止鉆井液中的水相和油相進入、降低油水界面張力、阻止油藏巖石毛細 管的自吸作用、降低水化膨脹的發(fā)生、阻止油藏巖石表面與外來流體的直接接觸等，從而有 效降低鉆井液中液相濾失對低滲特低滲儲層造成的損害。
[0028] 優(yōu)選情況下，#為C2_C5的烷基，更優(yōu)選為乙基、丙基、丁基或戊基。
[0029] 優(yōu)選情況下，#為Ci-C4的烷基，更優(yōu)選為甲基、乙基、丙基或丁基。
[0030] 優(yōu)選情況下，R3和R4各自獨立地為C。_(：4的亞烷基，更優(yōu)選為C。、亞甲基、亞乙基、 亞丙基或亞丁基。
[0031] 優(yōu)選情況下，R5、R6、R7、R8和R9為C「C4的烷基或氫，更優(yōu)選為氫、甲基或乙基。
[0032] 優(yōu)選情況下，R1(]為C。-(：4的亞烷基，更優(yōu)選為C。、亞甲基、亞乙基、亞丙基或亞丁基。
[0033] 其中，C。的亞烷基表示該基團不存在，其兩端的基團直接相連。
[0034] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述潤濕反轉(zhuǎn)劑的各個結(jié)構單元中，R1為丁基， R2為甲基，R3為C。亞烷基（不存在），R4為C。亞烷基（不存在^…^、^和…為氫，!?10 為亞甲基。
[0035] 在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式中，所述潤濕反轉(zhuǎn)劑的各個結(jié)構單元中，R1為丙 基，R2為丁基，R3為亞乙基，R4為亞丁基，R5、R6、RS和R9為氫，R7為甲基，R10為亞甲基。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，為了獲得潤濕反轉(zhuǎn)效果更好的潤濕反轉(zhuǎn)劑，優(yōu)選情況下，所述潤濕反 轉(zhuǎn)劑的重均分子量為5400-6000g/mol。
[0037] 更優(yōu)選地，所述潤濕反轉(zhuǎn)劑的分子量分布指數(shù)Mw/Mn為1. 1-1. 3。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明，為了進一步獲得能夠與儲層保護劑配合以提高鉆井液濾失性能的 潤濕反轉(zhuǎn)劑，并配合低滲特低滲儲層的結(jié)構特點，優(yōu)選情況下，更適于采用式（1)、式（2)、 式（3)、式（4)、式（5)和式（6)所示的結(jié)構單元的摩爾比為1 :0. 9-1 :0. 09-0.3:0. 3-0.4: 0. 07-0.4:0. 4-0.6的潤濕反轉(zhuǎn)劑。
[0039] 本發(fā)明還提供了一種潤濕反轉(zhuǎn)劑的制備方法，其中，該方法包括：
[0040] (1)將乳化劑在水中制得的乳化劑混合液；
[0041](2)將步驟⑴制得的乳化劑混合液與式（1-a)、式（2-a)、式（3-a)、式（4-a)、式 (5-a)和式（6-a)結(jié)構所示的化合物進行接觸制得預乳液，并將該預乳液在引發(fā)劑存在下 進行聚合反應；
[0042]
[0043] 其中，R1為(^-(：6的烷基；R2為(^-(：6的烷基；R3和R4各自獨立地為CQ_C6的亞烷基； R5、R6、R7、R8和R9為C「C6的烷基或氫；R10為CQ-C6的亞烷基；
[0044]式（l_a)、式（2-a)、式（3-a)、式（4-a)、式（5-a)和式（6-a)結(jié)構所示的化合物用 量的摩爾比為 1 :〇? 9-1. 5 :0? 09-0. 5 :0? 2-0. 5 :0? 05-0. 3 :0? 3-0. 8;
[0045] 所述聚合反應的條件使得所制得的潤濕反轉(zhuǎn)劑的重均分子量為5000-7000g/mol。
[0046]根據(jù)本發(fā)明，上述式（l_a)、式（2-a)、式（3-a)、式（4-a)、式（5-a)和式（6-a)結(jié) 構所示的化合物決定了所述潤濕反轉(zhuǎn)劑的結(jié)構單元，而式（1-a)、式（2-a)、式（3-a)、式 (4-a)、式（5-a)和式（6-a)結(jié)構所示的化合物的具體選擇可以根據(jù)所要制備的所述潤濕 反轉(zhuǎn)劑的結(jié)構進行選擇，因此，上述式（1-a)、式（2-a)、式（3-a)、式（4-a)、式（5-a)和式 (6-a)結(jié)構所示的化合物中的基團R1、R2、R3、R4、R5、R6、R6'、R7、R8、R9和Rw的優(yōu)選范圍如前 文中所描述的。
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