CN100398623C - 水基泥浆冲洗液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水基泥浆冲洗液，解决现有深井固井施工前残留的虚泥饼、泥浆、固井用水泥浆冲洗、顶替效果不好的问题。该冲洗液由水、十二烷基磺酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磺化单宁组成，其中各组分的配比按下列重量份计：在100份水中加入0.5-1份十二烷基磺酸钠、1-3份碳酸钠、0.3份硅酸钠、1-3份磺化单宁；该水基泥浆冲洗液能有效清除井壁和套管壁上的虚泥饼，稀释泥浆，使泥浆和水泥浆具有良好的流动性，提高冲洗顶替效率。

Description

水基泥浆冲洗液

技术领域：

本发明涉及石油钻井工程中使用的一种冲洗液，特别是涉及一种水基泥浆冲洗液。

背景技术：

由于在钻井时在井壁和套管壁上会产生虚泥饼，这种泥饼的产生会使井壁和套管壁与水泥浆之间胶结不好或不胶结，从而严重影响固井工程的质量。另外在钻井工程中残留的泥浆与固井用水泥浆不相容，也会影响固井工程质量，因此在油田固井施工中，在注入水泥之前通常先泵入清水来清除虚泥饼和泥浆，改善两个界面的亲和性，保证固井质量。但在钻井过程中由于多种因素的影响，井眼的横截面呈不规则的椭圆型或葫芦形，纵截面呈现锯齿形，不管顶替排量多大。都很难把其中的泥浆顶替干净。另外，井眼中弯曲处套管不易居中，改变了顶替过程中环形空间的流速分布，增加了窄边泥浆的驱替难度。因此需要一种冲洗液具有更好的冲洗、顶替效果，要求对泥浆具有明显的稀释、降粘作用，改善流动度，同时对水泥浆具有分散和缓凝作用，既能紊流顶替又能延长稠化时间，自身抗污染能力强，与水泥浆和泥浆相容性好。

发明内容：

本发明的目的是提供一种水基泥浆冲洗液，能有效清除井壁和套管壁上的虚泥饼，稀释泥浆，使泥浆和水泥浆具有良好的流动性，提高冲洗顶替的率。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：该水基泥浆冲洗液由水、十二烷基磺酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磺化单宁组成，其中各组分的配比按下列重量份计：在100份水中加入0.5-1份十二烷基磺酸钠、1-3份碳酸钠、0.3份硅酸钠、1-3份磺化单宁。

通常称十二烷基磺酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磺化单宁为冲洗液外加剂或处理剂，其中碳酸钠，一方面具有去污、冲洗作用，另一方面，加入碳酸钠可以使泥浆与水泥浆接触部分的PH值＞8，保持体系的碱性，防止破坏泥浆，造成井壁的坍塌；十二烷基磺酸钠是一种表面活性剂，表面活性剂特有的润湿性、渗透性作用于井壁和套管壁，可降低一、二界面(一界面为套管与水泥环之间的界面，二界面为地层与水泥环之间的界面)的表面张力，增强冲洗液的润湿作用和冲洗作用；硅酸钠是泥页岩抑制剂；磺化单宁是稀释剂，对泥浆具有良好的稀释效果，使虚泥饼迅速软化，易于被冲洗。

水基泥浆冲洗液的配制方法：

首先按照所需配置冲洗液的总量，计算并称量各种处理剂和水的量；在容器中加入全部水，搅拌，然后按量依次加入磺化单宁、碳酸钠、硅酸钠，最后加入十二烷基磺酸钠，搅拌30分钟后就可以运送到井场，用于固井施工。

具体实施方式：

以下通过各种试验数据和实施例对本发明作进一步的说明。

下面是几种水基泥浆冲洗液的组分、配比见下表：

表1

以下试验步骤和方法按照GB10238-1998≤油井水泥≥中的有关规定执行。

1、冲洗效果试验

试验泥浆选用大庆徐深21井(4237米)现场的泥浆(有机硅泥浆)和达深3井现场泥浆(两性复合离子泥浆)。试验仪器用旋转粘度计。

试验方法如下：

①转筒在泥浆中静止1分钟，使表面粘满泥浆；

②浆杯中装入冲洗液350毫升；

③3把转速设定为200转，使转子旋转；

④冲洗时间4分钟，直到泥浆被冲净为止。

试验数据如下表2。

表2冲洗液冲洗效果数据表

试验数据表明，上述水基泥浆冲洗液对徐深21井的有机硅类泥浆和达深3井泥浆具有较好的冲洗效果，4分钟内冲净。

2、抗高温试验

为了验证上述水基泥浆冲洗液在高温条件下的冲洗效果，进行了抗高温性试验。试验方法如下：

取水基泥浆冲洗液(徐深14有机硅泥浆)，利用高温高压稠化仪，在83℃、93℃、103℃、126℃、150℃，70MPa高温高压条件下搅拌180分钟，降温到60℃，常压取出，把模拟套管的圆模(G_原)在泥浆中浸泡3分钟，取出后静止1分钟，称重(G_总)；然后把粘有泥浆的模拟套管放入涡流式冲洗模拟装置中，以200r/min的转速冲洗4分钟后称重(G_冲)，按照下式计算冲洗液的冲洗率：

冲洗率＝(G_总-G_冲)/(G_总-G_原)×100％

测定的冲洗率结果见下表3：

表3冲洗液抗高温性试验数据表

试验数据表明，上述冲洗液在83℃-150℃的高温条件下搅拌180分钟后，仍然具有良好的冲洗效果，表明上述冲洗液具有较强的抗高温性和化学稳定性，满足深井固井的要求。

3、冲洗液的相容性试验

选用的是徐深21井(4237米)现场的泥浆(有机硅泥浆)，水泥浆配方是G级水泥+8％丁苯胶乳，水基泥浆冲洗液为表1中的1#。相容性实验数据见下表4和表5：

表4水基泥浆冲洗液与泥浆相容性试验数据表

表5水基泥浆冲洗液与水泥浆相容性试验数据表

上述水基泥浆冲洗液与泥浆和水泥浆以不同比例混合后，流体具有很好的稀释效果，流变性能良好。

4、抗污染稠化试验

水泥浆为G级水泥+18％丁苯胶乳，与水基泥浆冲洗液(1#)以1∶1，5∶95混合后，做稠化试验，试验数据如下表6。

表6抗污染稠化试验数据表

注：温度：150℃，压力：94MPa

冲洗液与水泥浆混合后，在150℃，94MPa条件下，稠化时间有所延长，表明该水基泥浆冲洗液在一定程度上有延缓水泥浆稠化时间的作用。

5、界面胶结强度试验

为评价泥浆被冲洗液冲洗后的界面胶结情况，进行了界面胶结强度试验。试验方法为：用钢管模拟井壁作为外模，用小于外模直径的钢管作为模拟套管(内模)，模拟套管放入泥浆中浸泡3分钟后取出，把模拟井壁和模拟套管放在平整的钢板上，环空充满水泥浆，在特定温度压力下养护一定时间，在压力机上测定剪切胶结强度。计算方法如下：P＝F/S

式中：P界面剪切胶结强度Pa

F压力机读数N

S模拟套管侧面积M²

试验选用的徐深21井(4237米)现场的泥浆(有机硅泥浆)，水泥浆方案为四川嘉华G级水泥原浆，比重围1.90g/cm²。冲洗液为1#，试验温度为90℃，常压。试验数据见下表7。

表7一、二界面胶结强度试验数据表

序号	一界面胶结强度MPa	二界面胶结强度MPa
			1	1.31	1.13
2	0.02	0.01
			3	1.20	0.98
4	1.89	1.76

注：1：模拟套管在清水中浸泡3分钟；

2：模拟套管在泥浆中浸泡3分钟后取出，静止1分钟；

3：模拟套管在泥浆中浸泡3分钟后取出，静止1分钟，用清水以200转/秒冲洗4分钟。

4：模拟套管在泥浆中浸泡3分钟后取出，静止1分钟，用冲洗液(1#)以200转/秒冲洗4分钟。

试验表明，用冲洗液冲洗比用清水冲洗后的一、二界面胶结强度明显提高(一界面为套管与水泥环之间的界面，二界面为地层与水泥环之间的界面)，说明冲洗液中的表面活性剂的润湿、渗透作用改善了界面的亲和力，有利于固井水泥环的胶结。

室内评价试验数据表明，所研制的水基泥浆冲洗液体系，冲洗效率高，抗高温150℃，自身抗污染能力强，冲洗液体系对泥浆和水泥浆具有明显的稀释效果。与泥浆、水泥浆掺混后相容性很好，冲洗后界面胶结强度增强，有利于提高固井质量。

本发明水基泥浆冲洗液在大庆油田深井固井中已应用两口深井，能有效冲洗泥浆，并见到了明显效果。

宋深6井，完钻井深3850米，井底静止温度112℃。泥浆为有机硅类，密度为1.24，固井水泥浆为DSJ降失水剂，密度1.60g/cm³。注水泥前，注入本发明冲洗液(表1中1#)12方，顶替排量为2.4方/分钟，冲洗液与井壁接触时间为5分钟。返出冲洗液12.3方，平均密度为1.03g/cm³。

大庆油田徐深13井，井深4450米，采用双级注水泥工艺。一级封固段2517米，用G级水泥+25％石英砂+18％丁苯胶乳)，水泥浆密度为1.90g/cm³；注入本发明冲洗液(表1中1#)14.4方，顶替排量为2.5方/分钟，接触时间为5分钟40秒。固井施工顺利，返出冲洗液14.1方，平均比重1.04g/cm³。

从井口返出的情况看，返出的冲洗液、泥浆、水泥浆界面清楚。表明水基泥浆冲洗液能有效地冲洗泥浆。两口井的固井质量均合格。

Claims (2)

1.一种水基泥浆冲洗液，由水、十二烷基磺酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磺化单宁组成，其中各组分的配比按下列重量份计：在100份水中加入0.5-1份十二烷基磺酸钠、1-3份碳酸钠、0.3份硅酸钠、1-3份磺化单宁。

2.根据权利要求1所述的水基泥浆冲洗液，其特征在于：该水基泥浆冲洗液可以在83℃-150℃的条件下使用。