CN103351855A - 一种固井用防套管涨损弹性隔离液 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种防套管涨损弹性隔离液，其包括如下重量份的组分：水100份；隔离剂4份；降失水剂4-6份；弹塑剂40-80份；加重剂0-100份。所述防套管涨损弹性隔离液体系的延展性能良好，能较好的释放自身受热膨胀所产生的压力。在密闭环境时，本申请所述防套管涨损弹性隔离液体系膨胀压力较常规水流体的膨胀压力大幅降低，且在密闭升温条件，压力增长趋势一直小于13-3/8＂N80套管钢的20MPa最小抗挤毁强度，从而可保护套管不被涨损。
Description
技术领域
本发明涉及油田钻井固井领域，特别是涉及一种固井用防套管涨损弹性隔离液。
背景技术
海上半潜式平台在13-3/8＂套管和9-5/8＂套管固井作业时，水泥浆一般不返至泥线，水泥浆首浆的顶部会有几十米甚至几百米的流体被封隔在13-3/8＂套管和20＂套管之间，或者被封隔在13-3/8＂套管和9-5/8＂套管之间，这一段流体主要为隔离液，其能起到隔离钻井液与水泥浆的作用，从而防止钻井液污染到固井使用的水泥浆。
对于超高温生产井或者海洋深水钻井而言，井底的温度和井口的温度相差悬殊。如一口2000米水深的深水井，若钻井垂深为3000米，地梯温度为4℃/100米，则井底温度为120℃-130℃，表层套管泥线处温度接近0℃。这段两层套管内封闭的隔离液体系很有可能在受热情况下急剧膨胀，从而造成对套管涨损，当其对套管的涨损超过套管自身的耐挤压力后，会影响整口井的固井质量和生产周期。同样，在高温或超高温井中也面临同样的固井难题。
国内常规的隔离液主要使用隔离剂添加降失水剂和水组合而成，主要缺点在于：相关资料和实验结果表明，在密闭环境时，每升高10℃，常规隔离液的膨胀压力会提高至3-8MPa，而13-3/8＂套管挤毁强度仅在20MPa左右。因此，现有隔离液在密闭受热膨胀时容易造成套管挤毁破坏，从而影响固井质量。
因此，为了解决常规隔离液在密闭受热膨胀时容易造成套管挤毁破坏，从而影响固井质量的难题，特提出此申请。
发明内容
本申请的目的在于提供一种固井用防套管涨损弹性隔离液。该隔离液在密闭环境时，体系膨胀压力较常规水流体的膨胀压力大幅降低。
本申请提供了一种防套管涨损弹性隔离液，其包括如下重量份的组分：
在一个实施方案中，所述弹性隔离液可包括如下重量份的组分：
在一个实施方案中，所述隔离剂可为DISPACER。
在一个实施方案中，所述降失水剂可为AMPS聚合物类合成降失水剂。
在一个实施方案中，所述降失水剂可为PC-G80L降失水剂。
在一个实施方案中，所述弹塑剂可为亲水性的弹性球体。
在一个实施方案中，所述弹塑剂可为PC-P60或PC-P61。
在一个实施方案中，所述弹塑剂的密度可为0.4-0.6g/cm3。
在一个实施方案中，所述加重剂可为重晶石粉、石灰石粉、铁矿粉或钛铁矿粉的一种，优选重晶石粉。
在一个实施方案中，所述重晶石粉中小于200目的颗粒可占重晶石粉总重量的97%。
本申请中所提供的防套管涨损弹性隔离液，包括隔离剂、降失水剂、弹塑剂和加重剂。
隔离剂：本申请中的隔离剂具有较好的耐温性能和携砂性能，用于本申请防套管涨损弹性隔离液中时，能较好的隔离钻井液与水泥浆，且具有很好的相容性。选用4重量份的隔离剂是考虑到隔离液体系的最佳加量问题，如隔离剂含量过大会导致隔离液体系过稠，泵送困难且成本偏高，含量过小会导致隔离液体系较稀，不能起到较好隔离钻井液与水泥浆的作用，从而导致钻井液污染水泥浆的事故发生。
降失水剂：本申请所述将失水剂为AMPS类降失水剂，不仅具有较好的高温稳定性（最高温度可达190℃）。而且应用该降失水剂所配置的隔离液体系具有较好的悬浮性能及低失水效果。降失水剂PC-G80L推荐加量为4-6重量份，若加量低于4重量份，隔离液体系在高温下不易控制失水，不能满足13-3/8＂或9-5/8＂等技术套管固井的要求，而加量高于6重量份时，虽然失水量会更低，但隔离液体系偏稠，不利于泵送，而且会增加生产成本。
弹塑剂：本申请中的弹塑剂为亲水性的弹性球体，密度为0.4-0.6g/cm3，其自身为亲水性材料，在一定的温度和压力作用下会发生变形直至破碎，弹性球体颗粒破碎后会释放出新的体积，因此配置的浆体体积会缩小。弹塑剂加量为40-80重量份为宜，当弹塑剂加量低于40重量份时，球体完全破碎后也弥补不了流体受热膨胀后的体积；若球体加量高于80重量份时，隔离液体系会明显的增稠，流体无法保证有效的流动度，会导致影响施工的后果。
加重剂：本申请中所使用的加重剂为重晶石粉、石灰石粉、铁矿粉或钛铁矿粉的一种。其中重晶石粉为普通石油钻井用重晶石粉，小于200目的粉末占重晶石粉总重量的97%以上，其作用在于：调节本申请的防套管涨损弹性隔离液的密度。加重剂的加量取决于现场井况，依据泥浆和水泥浆的密度而定，同时还应考虑隔离液体系的流变性能，加量越大，体系的流变性能越差。
本申请所提供的一种防套管涨损弹性隔离液，具有如下有益效果：
（1）本申请所述防套管涨损弹性隔离液体系的延展性能良好，能较好的释放自身受热膨胀所产生的压力。
（2）在密闭环境时，本申请所述防套管涨损弹性隔离液体系膨胀压力较常规水流体的膨胀压力大幅降低。
（3）本申请防套管涨损弹性隔离液体系在密闭升温条件下（温差从10℃-120℃间），压力增长趋势一直小于13-3/8＂N80套管钢的20MPa最小抗挤毁强度，从而可保护套管不被涨损。
具体实施方式
下面将以实施例的方式对本申请作进一步的详细描述，以使本领域技术人员能够实践本申请。应当理解，可以采用其他实施方式，并且可以做出适当的改变而不偏离本申请的精神或范围。为了避免对于使本领域技术人员能够实践本申请来说不必要的细节，说明书可能省略了对于本领域技术人员来说已知的某些信息。因此，以下详细描述不应以限制性的意义来理解，且本申请的范围仅由所附权利要求界定。
下述实施例中所使用的原料，DISPACER隔离剂、PC-G80L降失水剂、PC-P60弹塑剂均为天津中海油服化学有限公司的产品，可从此处购买获得。其它均可由市售获得。
实施例1：
一种防套管涨损弹性隔离液，包括如下重量份的组分：
其制备方法如下：
（1）使用高搅浆杯称量100份水，在水中加入PC-G80L降失水剂5份并混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合液在2000转/分钟的转速下缓慢加入4份DISPACER隔离剂；搅拌1分钟左右；
（3）将称量好的45份PC-P60弹塑剂和96份重晶石粉一起在35-50秒的时间内加入到上述高搅浆杯中，完全加完后，用低于3000转/分钟的转速缓慢搅拌浆体50秒左右即得到本申请实施例1所述的防套管涨损弹性隔离液。
为了进行对比实验，在本申请所述防套管涨损弹性隔离液的基础上制备下述隔离液作为对照。
对照例1
一种隔离液，包括如下重量份的组分：
将实施例1和对照例1中两样品置于密闭的环境下测试其随着温度的变化而产生的压力变化情况。两样品初始压力为常压，温度为27℃，在密闭的条件下进行如下升温：从27℃升温至77℃，升温时间为40min，在77℃保温20min；从77℃升温至90℃，升温时间为40min，在90℃保温20min；随后继续升温至120℃，升温时间为40min，在120℃保温20min。分别测试在27℃、77℃、90℃和120℃时两个隔离液样品所处的压力情况。具体结果如下表所示。
表1压力变化实验对比表
由表1可知，对照例1的隔离液样品，当从27℃室温升温至120℃高温时，在密闭的环境下压力上升了30MPa以上，已经大于套管的最大抗挤毁强度20MPa，因此会造成固井质量的破坏。同时也表明，对照例1所提供的隔离液体系只适用于温差为60℃以内，才能保证压力在挤毁强度之内。而本申请实施例1所提供的隔离液样品，在温差达到93℃时，压力才上升至10MPa左右，低于套管的最大抗挤毁强度20MPa，从而保护套管不被涨损，使固井质量得到保证。
实施例2：
一种防套管涨损弹性隔离液，包括如下重量份的组分：
上述隔离液的制备方法与实施例1中的制备方法基本相同。
为了进行对比实验，在本申请所述防套管涨损弹性隔离液的基础上制备下述隔离液作为对照。
对照例2
一种隔离液，包括如下重量份的组分：
水 100份；
DISPACER隔离剂 4份；
PC-G80L降失水剂 5份。
将实施例2和对照例2中两样品置于密闭的环境下测试其随着温度的变化而产生的压力变化情况。两样品初始压力为常压，温度为27℃，在密闭的条件下进行如下升温：从27℃升温至77℃，升温时间为40min，在77℃保温20min；从77℃升温至90℃，升温时间为40min，在90℃保温20min；随后继续升温至120℃，升温时间为40min，在120℃保温20min。分别测试在27℃、77℃、90℃和120℃时两个隔离液样品所处的压力情况。具体结果如下表所示。
表2压力变化实验对比
由表2可知，对照例2的隔离液样品，当从27℃室温升温至120℃高温时，在密闭的环境下压力上升了35MPa以上，已经大于套管的最大抗挤毁强度20MPa，会造成固井质量的破坏，同时也表明，对照例2所提供的隔离液体系只适用于温差为50℃以内，才能保证压力在挤毁强度之内。而本申请实施例2所提供的隔离液体系，在温差达到93℃时，压力才上升至13MPa左右，低于套管的最大抗挤毁强度20MPa，从而保护套管不被涨损，使固井质量得到保证。
实施例3：
一种防套管涨损弹性隔离液，包括如下重量份的组分：
上述隔离液的制备方法与实施例1中的制备方法基本相同。
为了进行对比实验，使用自然水（淡水）作为对照例3。
将实施例3和对照例3中两样品置于密闭的环境下测试其随着温度的变化而产生的压力变化情况。两样品初始压力为常压，温度为4℃，在密闭条件下进行如下升温；从4℃升温至70℃，升温时间为40min，在70℃保温20min；从70℃升温至90℃，升温时间为40min，在90℃保温20min；随后继续升温至120℃，升温时间为40min，在120℃保温20min。分别测试在4℃、70℃、90℃和120℃时两个隔离液样品所处的压力情况。具体结果如下表所示。
表3压力变化实验对比
由表3可知，对照例3的隔离液，隔离液体系从4℃室温至120℃高温时，在密闭的环境下压力上升了37MPa以上，已经大于套管的最大抗挤毁强度20MPa，会造成固井质量的破坏。而加有一定量弹塑剂的隔离液体系即本申请实施例3的样品，在温差达到116℃时，压力才上升14MPa，低于套管的最大抗挤毁强度20MPa，从而保护套管不被涨损，使固井质量得到保证。
综上所述，以上仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围，因此，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。
Claims (10)
1.一种防套管涨损弹性隔离液，其特征在于，其包括如下重量份的组分：
2.如权利要求1所述的防套管涨损弹性隔离液，其特征在于，所述弹性隔离液包括如下重量份的组分：
3.如权利要求1所述的防套管涨损弹性隔离液，其中：所述隔离剂为DISPACER隔离剂。
4.如权利要求1所述的防套管涨损弹性隔离液，其中：所述降失水剂为AMPS聚合物类合成降失水剂。
5.如权利要求4所述的防套管涨损弹性隔离液，其中：所述降失水剂为PC-G80L降失水剂。
6.如权利要求1所述的防套管涨损弹性隔离液，其中：所述弹塑剂为亲水性的弹性球体。
7.根据权利要求6所述的防套管涨损弹性隔离液，其中：所述弹塑剂为PC-P60或PC-P61。
8.如权利要求7所述的防套管涨损弹性隔离液，其中：所述弹塑剂的密度为0.4-0.6g/cm3。
9.如权利要求1所述的防套管涨损弹性隔离液，其中：所述加重剂为重晶石粉、石灰石粉、铁矿粉或钛铁矿粉的一种，优选重晶石粉。
10.如权利要求9所述的防套管涨损弹性隔离液，其中：所述重晶石粉中小于200目的颗粒占重晶石粉总重量的97%。
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