CN100387676C - 抗高温高密度隔离液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗高温高密度隔离液。解决现有的隔离液深井固井顶替效率低、抗高温性能差的问题。该抗高温高密度隔离液包括下列组分,下列各组分按重量份配比:100份水中加入活性重晶石粉13份~117份、聚乙烯醇0.97份~1.35份、无水硼砂0.01份~0.02份及硅藻土4份~9份。该隔离液的密度和粘度值处于水泥浆和泥浆之间,具深井固井顶替效率高、抗高温及密度可调的特点。

Description

抗高温高密度隔离液
技术领域:
本发明涉及石油钻井领域中用的一种助剂,尤其是一种抗高温高密度隔离液。
背景技术:
随着大庆外围勘探的不断深入,长封井越来越多。在固井施工过程中,为平衡压力,更好地达到压稳效果,提高顶替效果,要求隔离液具有一定的密度和粘度。对隔离液的抗高温性能也提出了新的要求。
发明内容:
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种抗高温高密度隔离液,该隔离液的密度和粘度值处于水泥浆和泥浆之间,具深井固井顶替效率高、抗高温及密度可调的特点。
本发明的技术方案是:该抗高温高密度隔离液,其特征在于:包括下列组分,下列各组分按重量份配比:100份水中加入活性重晶石粉13份~117份、聚乙烯醇0.97份~1.35份、无水硼砂0.01份~0.02份及硅藻土4份~9份。
上述组合物中还包括磺化单宁0.6份;活性重晶石粉细度在200~325目之间;聚乙烯醇的分子量在17~22万之间;硅藻土的细度为600目。
本发明具有如下有益效果:本发明针对目前的技术现状及生产的需求,在充分调研和室内试验基础上,研制开发了深井高密度抗高温隔离液体系,在上述技术方案中:活性重晶石粉用作加重剂,细度在200~325目之间最好;高分子量的聚合物-聚乙烯醇作为悬浮稳定剂使用,分子量约为17~22万,4000<n<5500,聚乙烯醇具有良好的水溶性,可溶于冷水、热水、饱和盐水和海水,随着浓度的提高,粘度也明显提高,在交联剂硼砂的作用下,可以形成一种立体网状结构,提高隔离液的粘度,降低滤失量,稳定井壁,并能有效地分散、承托加重材料,使体系保持良好的悬浮稳定性;磺化单宁用作稀释剂,可以降低隔离液的粘度,改善流体的流变性,有利于现场固井施工;因为硅藻土比表面积大,具有吸附作用,在流体中具有悬浮作用,硅藻土的细度为600目为最好。
该体系抗高温可达150℃,密度调节范围宽,在1.10~1.70g/cm3之间可自由调节,抗盐能力强,悬浮稳定性好,与水泥浆和钻井液兼容。隔离液成功地应用于大庆油田深井固井。该项目的成功,配套了大庆油田的深井固井技术,满足大庆外围深层油气井固井的需要。室内实验和现场应用表明,隔离液的密度和粘度值处于水泥浆和泥浆之间,这样可以获得最佳的顶替效率,有效地隔离钻井液和水泥浆,提高固井顶替效率。在高温条件下,且保持良好的悬浮稳定性和流变性。
附图说明:
图1水泥浆稠化实验曲线;
图2隔离液与水泥浆1∶1混合后稠化实验曲线。
具体实施方式:
下面结合实施例对本发明作进一步说明:该抗高温高密度隔离液,包括下列组分,下列各组分按重量份配比:100份水中加入活性重晶石粉13份~117份、聚乙烯醇0.97份~1.35份、无水硼砂0.01份~0.02份及硅藻土4份~9份。
上述组合物中还可以加入磺化单宁0.6份;其中:活性重晶石粉细度在200~325目之间,聚乙烯醇的分子量在17~22万之间,硅藻土的细度为600目。
下面是7种隔离液的组分配比见下表1:
表1隔离液体系中各组成部分配比数据表
Figure C20061010339300041
注:以下配方编号同上。
隔离液的配制方法如下:根据要求的密度和总量,计算各组分的需求量并准备齐全。首先在容器中加入水,搅拌,依次加入磺化丹宁、硅藻土、硼砂,充分搅拌等硼砂全部溶解后,加入聚乙烯醇,搅拌30分钟,硼砂与聚乙烯醇的胶联反应需要一定的时间,最后加入重晶石粉。继续搅拌,约30分钟后,隔离液配制完成,可以运送至现场进行固井施工。
下面是用上述7种不同配比配制的隔离液进行性能评价实验:实验方法是按照GB 10238-1998《油井水泥》中的规定执行。
一、不同密度的隔离液悬浮稳定性:
研制的DG隔离液体系具有良好的悬浮稳定性,在常温下静止48小时、90℃和150℃条件下静止5小时,流体的上下密度差小于0.02g/cm3。悬浮稳定性试验数据见下表2。
表2不同密度的隔离液悬浮稳定性试验数据表
上表2的试验数据表明,隔离液密度调节范围宽。从1.0~1.7可自由调节;抗高温能力强,在150℃高温条件下静止5小时,隔离液体系仍具有良好的悬浮稳定性。
二、DG隔离液体系流变性能:
流变性是隔离液最重要的性能,通过测量可以确定流体的n、k值、塑性粘度、动切力、表观粘度等。这些参数直接关系到固井施工的安全和质量。不同密度的DG隔离液体系流变参数见下表3。
表3DG隔离液流变性数据表
Figure C20061010339300061
上表3试验数据表明,在常温下和150℃下静止5小时后,不同密度的DG隔离液均具有很好的流变特性。
三、DG隔离液体系相容性实验:
1、隔离液DG与钻井液的相容性试验:
钻井液:徐深21井(4273米),隔离液配方为4#,相容性试验数据如下表4。
表4DG与钻井液相容性试验数据表
Figure C20061010339300062
2、隔离液与胶乳水泥浆的相容性:
水泥浆配方:G级水泥+18%丁苯胶乳,隔离液配方为3#,相容性试验数据如下。
表5DG与丁苯胶乳水泥浆相容性试验数据表
Figure C20061010339300071
表4及表5的相容性试验数据表明,DG隔离液与钻井液、丁苯胶乳水泥浆体系以不同比例混合后,流体的流变性能好,在一定程度上对钻井液有稀释作用,有利于现场施工。
四、DG隔离液体系抗污染稠化试验:
水泥浆(G级水泥+18%丁苯胶乳)与DG隔离液(4#)以1∶1混合后,做抗污染稠化试验,试验数据如下图1和图2。稠化实验的温度为150℃,压力为70MPa。丁苯胶乳水泥浆的稠化时间(80BC)为126分钟,DG隔离液与水泥浆1∶1混合后,在相同的实验条件下,稠化时间(80BC)为163分钟,稠化时间稍有延长,表明DG隔离液在一定程度上有延缓水泥浆稠化时间的作用,满足现场施工的要求。
五、DG隔离液体系抗盐能力:
为检测隔离液体系的抗盐能力,在常温条件下,选择4#隔离液,密度为1.50g/cm3,改变NaCl的加量,测量隔离液体系的六速。实验结果如下表6。
表6隔离液抗盐性实验数据表
Figure C20061010339300072
表6的隔离液抗盐性实验数据表明,NaCl的加量变化不影响隔离液体系的流变性,DG隔离液体系具有良好的抗盐性,可应用于含盐量很高的复杂地层环境。
六、DG隔离液体系降失水性能:
DG隔离液体系中的交联剂与聚合物发生交联反应,形成立体网状结构,使隔离液体系具有很好的降失水作用。在试验温度为150℃、压力为7MPa条件下,实验时间为30min。不同比重的隔离液降失水试验数据见下表7。
表7加量对降失水效果影响试验数据表
  隔离液编号   1#   2#   3#   4#   5#   6#   7#
  API失水ml   49   45   42   38   36   32   18
上表7的试验数据表明,在150℃高温条件下,隔离液DG体系具有很好的降失水能力,可以把失水控制在50ml以内。
该隔离液在大庆油田徐深13井进行现场实验,井深4450米,采用双级注水泥工艺。一级封固段1750米。从4450-2700米,用G级水泥+25%石英砂+18%丁苯胶乳,水泥浆密度为1.90g/cm3;二级封固段1400米,从2400-1000米,用高强度低密度水泥+1.5%降失水剂。水泥浆密度为1.60g/cm3。隔离液密度为1.35g/cm3,一级隔离液环空高度为600米,固井施工顺利,返出的隔离液界面清楚。表明隔离液能有效地分隔钻井液。固井质量明显改善。

Claims (5)

1.一种抗高温高密度隔离液,其特征在于:包括下列组分,下列各组分按重量份配比:100份水中加入活性重晶石粉13份~117份、聚乙烯醇0.97份~1.35份、无水硼砂0.01份~0.02份及硅藻土4份~9份。
2.根据权利要求1所述的抗高温高密度隔离液,其特征在于:上述组合物中还包括磺化单宁0.6份。
3.根据权利要求2所述的抗高温高密度隔离液,其特征在于:活性重晶石粉细度在200~325目之间。
4.根据权利要求3所述的抗高温高密度隔离液,其特征在于:聚乙烯醇的分子量在17~22万之间。
5.根据权利要求4所述的抗高温高密度隔离液,其特征在于:硅藻土的细度为600目。
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