阅读说明：本技术 一种压井液的制备方法 (Preparation method of well killing fluid ) 是由 张海军 高太文 葛红江 杜会尧 于 2020-06-12 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种压井液的制备方法,属于油田开发技术领域。该方法首先确定油层水中多项预设离子的当量浓度和基液中多项预设离子的当量浓度,然后根据生产层的油层水中的多项预设离子的当量浓度,通过向基液中添加稀释液和/或化学试剂制备仿油层水溶液,并进一步调节仿油层水溶液的PH值和黏度值,得到压井液。本申请实施例制备得到的压井液中相应的多项预设离子的浓度与油层水中多项预设离子的当量浓度相当,且PH值和黏度值也与油层水相当,因而使压井液和油层水之间具有良好的配伍性,避免了采用压井液在压井作业中发生油层过敏现象,从而保护了油层的孔隙度和渗透率,保证油井产量。(The application discloses a preparation method of a well killing fluid, and belongs to the technical field of oilfield development. The method comprises the steps of firstly determining the equivalent concentration of multiple preset ions in oil layer water and the equivalent concentration of multiple preset ions in base liquid, then adding diluent and/or chemical reagents into the base liquid according to the equivalent concentration of the multiple preset ions in the oil layer water of a production layer to prepare an oil layer simulating aqueous solution, and further adjusting the pH value and viscosity value of the oil layer simulating aqueous solution to obtain the well killing liquid. The concentration of ion is predetermine to corresponding multinomial in the kill fluid that this application embodiment prepared obtains is equivalent with the multinomial equivalent concentration of predetermineeing the ion in the oil reservoir aquatic, and PH value and viscosity number value also are equivalent with the oil reservoir water, therefore make and have good compatibility between kill fluid and the oil reservoir water, avoided adopting the kill fluid to take place the oil reservoir allergy phenomenon in the kill operation to the porosity and the permeability of oil reservoir have been protected, oil well output is guaranteed.)

一种压井液的制备方法

技术领域

本申请涉及油田开发技术领域，特别涉及一种压井液的制备方法。

背景技术

在油田开发中，为了提高经济效益，经常需要在井下进行作业施工。而为了避免井下作业时发生井喷等事故，一般都要采用压井液对作业施工油井进行液体压井。

现有的压井液与油层液配伍不当，容易发生水敏、盐敏、酸敏、碱敏、温敏、速敏等油层过敏问题。例如，采用清水压井时，由于清水比油层水各离子成分含量低，易造成水敏；采用卤水压井时，由于卤水比油层水各离子成分含量高，易造成盐敏。油层过敏会造成砂岩中泥质成分膨胀或脱落而堵塞油层，从而降低油层渗透率，影响油井产量甚至出水。

为防止油层过敏，现有技术还采用油层保护液进行压井，即压井液中添加有表面活性剂，然而，添加表面活性剂增加了制备成本，且不能保证压井液的压井效果。

发明内容

本申请实施例提供了一种压井液的制备方法，使制备得到的压井液和油层液之间具有良好的配伍性。

具体而言，包括以下的技术方案：

提供了一种压井液的制备方法，所述方法包括：

确定油层水中多项预设离子的当量浓度；

确定基液中所述多项预设离子的当量浓度；

对比所述油层水中所述多项预设离子的当量浓度和所述基液中所述多项预设离子的当量浓度，当所述基液的所述多项预设离子中有至少一种离子的当量浓度不小于所述油层水中相应离子的当量浓度时，向所述基液中加入稀释液和化学试剂，得到仿油层水溶液；当所述基液中所述多项预设离子的当量浓度均小于所述油层水中相应各离子的当量浓度时，向所述基液中加入化学试剂，得到仿油层水溶液；

根据油层水的PH值调节所述仿油层水溶液的PH值；根据油层水的黏度值调节所述仿油层水溶液的黏度值，得到所述压井液。

在一种可能的实施例中，所述当所述基液的所述多项预设离子中有至少一种离子的当量浓度不小于所述油层水中相应离子的当量浓度时，向所述基液中加入稀释液和化学试剂，得到仿油层水溶液，包括：

确定所述稀释液中所述多项预设离子的当量浓度；

根据所述油层水中所述多项预设离子的当量浓度、所述基液中所述多项预设离子的当量浓度和所述稀释液中所述多项预设离子的当量浓度，确定当量浓度差比值最大的离子为基准离子；

根据所述油层水中所述基准离子的当量浓度，基于所述基液和所述稀释液制备中间溶液，使所述中间溶液中所述基准离子的当量浓度等于所述油层水中所述基准离子的当量浓度，然后计算所述中间溶液的所述多项预设离子中除所述基准离子外的其他离子的当量浓度；

根据所述中间溶液中所述其他离子的当量浓度和所述油层水中所述其他离子的当量浓度，计算对应所述其他离子的每个离子的所述化学试剂的添加量；

将所述化学试剂添加到所述中间溶液中，得到所述仿油层水溶液。

在一种可能的实施例中，所述当所述基液中所述多项预设离子的当量浓度均小于所述油层水中相应各离子的当量浓度时，向所述基液中加入化学试剂，得到仿油层水溶液，包括：

根据所述基液中所述多项预设离子的当量浓度和所述油层水中所述多项预设离子的当量浓度，计算对应所述多项预设离子的每个离子的所述化学试剂的添加量；

将所述化学试剂添加到所述基液中，得到所述仿油层水溶液。

在一种可能的实施例中，所述稀释液为清水和/或淡水。

在一种可能的实施例中，所述多项预设离子包括钙离子、镁离子、硫酸根离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子。

在一种可能的实施例中，所述当所述基液中所述多项预设离子的当量浓度均小于所述油层水中相应各离子的当量浓度时，向所述基液中加入化学试剂，包括：

当所述基液中钙离子的当量浓度小于所述油层水中钙离子的当量浓度时，向所述基液中加入氯化钙；

当所述基液中镁离子的当量浓度小于所述油层水中镁离子的当量浓度时，向所述基液中加入氯化镁；

当所述基液中硫酸根离子的当量浓度小于所述油层水中硫酸根离子的当量浓度时，向所述基液中加入硫酸钠和/或硫酸钾；

当所述基液中碳酸根离子的当量浓度小于所述油层水中碳酸根离子的当量浓度时，向所述基液中加入碳酸钠和/或碳酸钾；

当所述基液中碳酸氢根离子的当量浓度小于所述油层水中碳酸氢根离子的当量浓度时，向所述基液中加入碳酸氢钠和/或碳酸氢钾。

在一种可能的实施例中，所述基液为过滤后的地层水或地表水。

在一种可能的实施例中，所述基液中固体悬浮物的含量小于10mg/L。

在一种可能的实施例中，所述根据油层水的PH值调节所述仿油层水溶液的PH值，包括：

确定所述油层水的PH值；

根据所述油层水的PH值，向所述仿油层水溶液中加入盐酸或氢氧化钠。

在一种可能的实施例中，所述根据油层水的黏度值调节所述仿油层水溶液的黏度值，包括：

确定所述油层水的黏度值；

根据所述油层水的黏度值，向所述仿油层水溶液中加入黄原胶或聚丙烯酰胺。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请实施例首先根据生产层油层水中的多项预设离子的当量浓度，向基液中添加稀释液和/或化学试剂制备仿油层水溶液，然后根据生产层油层水的PH值和黏度，进一步调节仿油层水溶液的PH值和黏度值，得到压井液。本申请实施例制备得到的压井液中相应的多项预设离子的浓度与油层水中多项预设离子的当量浓度相当，且PH值和黏度值也与油层水相当，进而使压井液和油层液之间具有良好的配伍性，避免了采用压井液在压井过程中发生油层过敏现象，从而保护了油层的孔隙度和渗透率，保证油井产量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的压井液制备方法的步骤图。

具体实施方式

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解相同的含义。

储层的敏感性是指油气储层与外来流体发生各种物理或化学作用而使储层孔隙结构和渗透性发生变化的性质，储层的敏感性会导致油层过敏。

一般油层水中含无机和有机组分达百种之多，而有机组分通常不与地层发生化学反应，无机组分通常会因其与地层离子结合而发生变化，直观表现为体积的变化，而油层水可测得无机组分有几十种之多，但其中阳离子：钠、钾、钙、镁离子含量，和阴离子：氯离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子，它们在各成分中质量占比99％以上。在给采油井作业时，若压井用的压井液与油层水离子组分含量不同，容易造成水敏、盐敏、酸敏、碱敏、温敏、速敏等油层过敏问题。例如，给油井生产造成不良影响。

下面以水敏为例进一步说明油层过敏的机理和危害。水敏是指当与油层不配伍的外来流体进入油层后，引起粘土矿物水化、膨胀、分散、迁移，从而导致油层渗透率不同程度地下降的现象。更具体地，外来流体造成油层中含蒙脱石的膨润土吸水膨胀，堵塞油层或降低油层渗透性，影响原油分子流动，原油分子个体大黏度高，甚至造成出水。

在采油井开采初期，由于油层压力大，驱动层内液体流动的能量大，各种过敏问题不明显，但随着开发的持续，油层压力逐渐降低，加之注入水组分的影响，油层与油层间液体矛盾逐渐显现，特别是作业时压井液的影响更为明显。

本申请实施例提供了一种压井液的制备方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101、确定油层水中多项预设离子的当量浓度；

步骤102、确定基液中多项预设离子的当量浓度；

步骤103、对比油层水中多项预设离子的当量浓度和基液中多项预设离子的当量浓度，当基液的多项预设离子中有至少一种离子的当量浓度不小于油层水中相应离子的当量浓度时，向基液中加入稀释液和化学试剂，得到仿油层水溶液；当基液中多项预设离子的当量浓度均小于油层水中相应各离子的当量浓度时，向基液中加入化学试剂，得到仿油层水溶液；

步骤104、根据油层水的PH值调节仿油层水溶液的PH值；根据油层水的黏度值调节仿油层水溶液的黏度值，得到压井液。

在本申请实施例中，油层水是指作业油(水)井中生产层的油层水；基液是指用于制备压井液的基础液体；稀释液是指用于稀释基液中预设离子，以使基液中预设离子当量浓度减小的液体；化学试剂是指包含预设离子元素，用于增大基液中离子当量浓度的固定试剂。

本申请实施例首先根据生产层油层水中的多项预设离子的当量浓度，向基液中添加稀释液和/或化学试剂制备仿油层水溶液，然后根据生产层油层水的PH值和黏度，进一步调节仿油层水溶液的PH值和黏度值，得到压井液。本申请实施例制备得到的压井液中相应的多项预设离子的浓度与油层水中多项预设离子的当量浓度相当，且PH值和黏度值也与油层水相当，进而使压井液和油层液之间具有良好的配伍性，避免了采用压井液在压井过程中发生油层过敏现象，从而保护了油层的孔隙度和渗透率，保证油井产量。

由于本申请实施例中所采用的基液、稀释液、化学试剂能够很方便的获得，采用该方法制备压井液可节省了制备成本。

生产层的流体是油水混合物，包括有机组分和无机组分。有机组分通常不会对油层造成影响，而无机组分则会因其与地层离子结合发生反应而导致油层过敏。为了避免油层过敏现象发生，压井液需要与油层液配伍，也即是，使压井液与油层水中离子的当量浓度相当。

而油层水的化学成分非常复杂，所含的离子种类甚多。其中最常见的离子包括阳离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，和阴离子CI^-、SO₄ ^2-、CO₃ ^2-、HCO₃ ^-，在油层水中质量占比99％以上，此外还常含有Br^-、I^-、Sr₂ ⁺、Li⁺等微量元素。考虑到方案的简便且可实施性，可选取油层水中的主要离子作为预设离子进行制备，也即是说，使制备的压井液的预设离子浓度与油层水中相应的预设离子的当量浓度相当即可。

在一种可能的实施例中，可使预设离子包括Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、CI^-、SO₄ ^2-、CO₃ ^2-、HCO₃ ^-中的任意几种。考虑到Na⁺、K⁺、和CI^-几乎对地层不构成影响或伤害，在一种可实施的实施例中，可使预设离子包括钙离子、镁离子、硫酸根离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子五项离子。

此外，“当量浓度”是指溶液的浓度用1升溶液中所含溶质的克当量数来表示的叫当量浓度(用N表示)。本申请实施例旨在制备与油层水中相应的预设离子的当量浓度相当的压井液，之所以选择“当量浓度”来计量，是因为溶液的阴阳离子克当量数相等，便于配制过程中的计算。

具体地，对于步骤101，确定油层水中多项预设离子的当量浓度，可包括如下内容：

在本申请实施例中，油层水是指作业油(水)井的生产层的油层水，具体可从生产中直接获得。若无法获得作业油井所生产的油层水时，也可用相邻油井相同油层的油层水。

更具体地，可通过化学法来分别确定油层水中多项预设离子的当量浓度。

对于步骤102，确定基液中多项预设离子的当量浓度来说，可包括如下内容：

基液是指用于制备压井液的基础液体。在本申请实施例中，可选用过滤后的地层水或地表水作为基液。考虑到油层漏失原因，基液中固体悬浮物的含量小于10mg/L。

对于步骤103、对比油层水中多项预设离子的当量浓度和基液中多项预设离子的当量浓度，当基液的多项预设离子中有至少一种离子的当量浓度不小于油层水中相应离子的当量浓度时，向基液中加入稀释液和化学试剂，得到仿油层水溶液；当基液中多项预设离子的当量浓度均小于油层水中相应各离子的当量浓度时，向基液中加入化学试剂，得到仿油层水溶液。

本申请实施例主要通过添加化学试剂来进行制备。也即是说，基液中的多项预设离子浓度均需要等于或低于油层水中相应的多项预设离子浓度，否则需要进行稀释后再通过添加化学试剂来制备。

其中，稀释液是指用于稀释基液中预设离子，以使基液中预设离子的当量浓度减小的液体。示例地，稀释液可以是清水和/或淡水，稀释液中预设离子的当量浓度均不大于基液中预设离子当量浓度，且不大于油层水中各预设离子的当量浓度。化学试剂是指包含预设离子元素，用于增大基液中离子当量浓度的固体试剂。

在一种可能的实施例中，当基液的多项预设离子中有至少一种离子的当量浓度不小于油层水中相应离子的当量浓度时，向基液中加入稀释液和化学试剂，得到仿油层水溶液，包括：

确定稀释液中多项预设离子的当量浓度；

根据所述油层水中多项预设离子的当量浓度、基液中所述多项预设离子的当量浓度和稀释液中多项预设离子的当量浓度，确定当量浓度差比值最大的离子为基准离子；

根据油层水中基准离子的当量浓度，基于基液和稀释液制备中间溶液，使中间溶液中基准离子的当量浓度等于油层水中基准离子的当量浓度，然后计算中间溶液的多项预设离子中除基准离子外的其他离子的当量浓度；

根据中间溶液中其他离子的当量浓度和油层水中其他离子的当量浓度，计算对应其他离子的每个离子的化学试剂的添加量；

将化学试剂添加到中间溶液中，得到仿油层水溶液。

在另一种可能的实施例中，当基液中多项预设离子的当量浓度均小于油层水中相应各离子的当量浓度时，向基液中加入化学试剂，得到仿油层水溶液，包括：

根据基液中多项预设离子的当量浓度和油层水中多项预设离子的当量浓度，计算对应多项预设离子的每个离子的化学试剂的添加量；

将化学试剂添加到基液中，得到仿油层水溶液。

其中，所添加的化学试剂的种类可根据预设离子的类型来进行选择。示例地，当多项预设离子包括钙离子、镁离子、硫酸根离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子时，化学试剂可以为硫酸钠和/或硫酸钾、碳酸钠和/或碳酸钾、碳酸氢钠和/或碳酸氢钾、氯化钙和氯化镁等固体试剂。

应用时，当基液中钙离子的当量浓度小于油层水中钙离子的当量浓度时，向基液中加入氯化钙；

当基液中镁离子的当量浓度小于油层水中镁离子的当量浓度时，向基液中加入氯化镁；

当基液中硫酸根离子的当量浓度小于油层水中硫酸根离子的当量浓度时，向基液中加入硫酸钠和/或硫酸钾；

当基液中碳酸根离子的当量浓度小于油层水中碳酸根离子的当量浓度时，向基液中加入碳酸钠和/或碳酸钾；

当基液中碳酸氢根离子的当量浓度小于油层水中碳酸氢根离子的当量浓度时，向所述基液中加入碳酸氢钠和/或碳酸氢钾。

对于步骤104，可进一步根据油层水的PH值调节仿油层水溶液的PH值，根据油层水的黏度值调节仿油层水溶液的黏度值，从而得到压井液。

更具体地，根据油层水的PH值调节仿油层水溶液的PH值，可包括：

确定油层水的PH值；

根据油层水的PH值，向仿油层水溶液中加入盐酸或氢氧化钠。

实际上，由于仿油层水中各离子浓度与油层水中各离子浓度相当，因此，防油层水的PH值与油层水的PH值也相差很小，在调节防油层水的PH值时，只需要添加很少量的盐酸或氢氧化钠即可，其对防油层水中其他离子的影响可忽略不计。

根据油层水的黏度值调节仿油层水溶液的黏度值，可包括：

确定油层水的黏度值；

根据油层水的黏度值，向仿油层水溶液中加入黄原胶或聚丙烯酰胺。

黄原胶或聚丙烯酰胺可增加压井液黏度，增加毛细管力，从而降低压井液的漏失。

另外，如果配伍压井液密度达不到作业施工压井要求时，可以加入氯化钾或氯化钠来调节压井液密度，以达到符合作业施工要求密度的压井液。

下面将结合具体实施例，进一步说明本申请的技术方案和有益效果。

以港东油田的港5-60-1为例，在对生产层进行压井之前，制备压井液，作业过程如下：

1)首先，获取油层水，对待作业油井的油层水进行五项离子测定，其离子浓度分别为(毫克当量/升)：

阴离子：硫酸根1.5、碳酸根3、碳酸氢根20

阳离子：钙离子5、镁离子4

2)选取污水站过滤后的油层水为基液，对基液进行五项离子测定，其离子浓度分别为(毫克当量/升)：

阴离子：硫酸根2.5、碳酸根5、碳酸氢根15

阳离子：钙离子8、镁离子6

3)选用清水为稀释液，测定清水中的五项离子，其离子浓度分别为(毫克当量/升)：

阴离子：硫酸根0.5、碳酸根1.1、碳酸氢根1.2

阳离子：钙离子2、镁离子0.8

4)制备中间溶液

第一步：对比五项离子的当量浓度。

第二步：确定基准离子。上述差值的比值为(离子在基液中的浓度-离子在油层水中的浓度)/(离子在油层水中的浓度-离子在稀释液中的浓度)，取差值的比值较大离子的克当量浓度为基准离子，制备中间溶液：

若要求制备压井液体积为V，假设基液体积为V₁，稀释液体积为V₂，V*N＝V₁*N₁+V₂*N₂和V＝V₁+V₂，列二元一次方程：

因为碳酸根离子的克当量浓度差值的比值最大，所以取N₁＝5，N₂＝1.1

即3V＝5V₁+1.1V₂

V＝V₁+V₂

若V＝20立方米，方程式的解V₁＝9.7立方米，V₂＝10.3立方米

即将9.7立方米的基液与10.3立方米的稀释液混合，得到20立方米的中间溶液。

第三步：计算中间溶液中，其他各离子的浓度(毫克当量/升)。

硫酸根离子＝(2.5V₁+0.5V₂)/V＝(24.25+5.1)/20＝1.5

碳酸氢根＝(15V₁+1.2V₂)/V＝(145.5+12.4)/20＝7.9

钙离子＝(8V₁+2V₂)/V＝(77.6+20.6)/20＝4.9

镁离子＝(6V₁+0.8V₂)/V＝(58.2+8.2)/20＝3.3

5)制备仿油层水溶液。由于上述过程依据差值的比值较大的碳酸根离子浓度完成的，所以其它离子浓度均未达到油层水中相应离子的浓度，此时，采取添加化学试剂方式完成其他离子的浓度指标，具体为：

硫酸根离子的克当量浓度差值＝1.5-1.5＝0毫克当量/升，

若采用硫酸钠进行添加，其添加量＝0*V*142/2＝0克(硫酸钠分子量142，钠离子数2)；

碳酸氢根离子克当量浓度差值＝20-7.9＝12.1毫克当量/升，

若采用碳酸氢钠进行添加，其添加量＝12.1V*84/1＝20328克(碳酸氢钠分子量84，钠离子数1)；

钙离子克当量浓度差值＝5-4.9＝0.1毫克当量/升，

若采用氯化钙进行添加，其添加量＝0.1V*111/2＝111克(氯化钙分子量111，钙离子化合价2)；

镁离子克当量浓度差值＝4-3.3＝0.7毫克当量/升，

若采用氯化镁进行添加，其添加量＝0.7V*95/2＝665克(氯化镁分子量95，镁离子化合价2)。

因此，将20328克碳酸氢钠、111克氯化钙、665克氯化镁加入到上述中间溶液中，得到仿油层水溶液。

6)制备压井液。

采用酸度测试仪和黏度测试仪方法，分别测得油层水和仿油层水溶液的PH值和黏度值，根据油层水的PH值和黏度值，调节仿油层水溶液的PH值和黏度值，得到压井液。

经检测，该压井液中各离子浓度与油层水中相应离子的浓度相当，且PH值和黏度值也与油层水相当。采用制备得到的压井液对该井进行压井，能够达到防止油层污染和油层过敏的效果。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。