CN103468229B - 一种完井液用无固相高粘切隔离剂 - Google Patents

Abstract

本发明一种完井液用无固相高粘切隔离剂，属于石油工程技术领域。所述无固相高粘切隔离剂是通过包括以下两个步骤得到：（1）多烯多胺与乙二醛发生曼尼希反应，和（2）曼尼烯反应的产物用亚硫酸氢盐进行磺化。该无固相高粘切隔离剂抗高温，在180℃仍保持理化特征性能稳定；无固相高粘切隔离剂与油基钻井液、水基钻井液、酸、碱或盐溶液保持惰性，不发生化学反应；由于不含固相，不会产生分层现象，从而避免了环空堵塞的问题。

Description

一种完井液用无固相高粘切隔离剂

技术领域

本发明涉及提供一种既能隔离完井液与钻井液，又能隔离完井液与酸溶液，不与任何酸、碱、盐溶液反应，并能有效抑制粘土膨胀的完井用无固相高粘切隔离剂，属于石油工程技术领域。

背景技术

在胶体化学溶液中，能够呈现假塑性流体模型的流体才具有屈服值的特点。1975年，美国标准协会（American National Standards Institute）给触变性下的定义是：在剪切应力下，表观粘度随作用时间而下降，并在应力消除时粘度随之逐渐恢复的性质。触变性液体是一种低强度的、可逆性的凝聚结构流体，其网状结构因外力作用发生破坏，当外力取消后结构又重新恢复。例如，由般土（蒙脱石）造浆获得钻井泥浆，其内部因般土形成的胶体颗粒，可以形成三维体型结构，从而使得流体具有了屈服值的特点，表现为泥浆流体具有切力，其主要缺点是含有高浓度的般土固相颗粒，对油气储层具有潜在的伤害；生物聚合物XC属于多聚糖苷类天然植物改性化合物，分子量在3万～10万左右，或是其它的一些有机大分子产品，它们是依靠其大分子展开后相互缠绕形成结构而产生切力值，但其弱点是不能抗温抗盐，无法满足140℃以上高温环境的工作条件要求，另外多聚糖苷类化合物还有发酵腐烂现象，造成一定的环境污染。

在石油工程的试油完井作业中，用密度小的完井液替出密度大钻井液，由于替液过程压差大，完井液无切力，经常出现严重混浆，这样不仅导致完井液改变钻井液性能，而且不易替净井筒，甚至浪费无固相完井液，施工成本成本过高。另外，如果还要考虑该井紧接着要进行酸压施工，井用酸液也会与无固相完井液会发生化学反应，污染无固相完井液，影响井下工具安全。

国内对于在石油工程的试油完井作业中使用隔离剂已有一些研究报道。例如，中国发明专利(ZL 03101263.9)提出用羧甲基纤维素、与醋酸铝交联，再填入重晶石以获得一种油田钻井固井技术中固井前置液领域所用的高密度冲洗隔离剂；中国发明专利(ZL 97118989.7)提出用瓜胶基液与重铬酸钾粉剂反应生成液体胶塞封堵剂；中国发明专利(ZL 200610103393.4)提出用聚乙烯醇、硼砂和重晶石粉配制抗高温高密度隔离剂；中国发明专利(ZL 200610089273.3)提出用羟乙基纤维素、羧甲基纤维素和黄元水溶性大分子化合物，木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚等表面活性剂，以及重晶石粉等加重剂配制油井注水泥用隔离剂。然而这些产品中均不同程度的加入了重晶石等固态加重材料，该类产品对于悬浮稳定性要求高，如果稳定性不好，隔离剂就会出现分层现象，形成环空堵塞，造成注替困难，对现场施工造成不良影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有隔离液/剂含固态加重材料时不稳定易产生环空堵塞的不足，提供一种完井液用无固相高粘切隔离剂。

一种完井液用无固相高粘切隔离剂，它是通过包括以下两个步骤得到：（1）多烯多胺与乙二醛发生曼尼希反应，和（2）曼尼烯反应的产物用亚硫酸氢盐进行磺化。

进一步，所述多烯多胺与乙二醛的摩尔比为1∶(1～4)。

进一步，所述多烯多胺为三乙烯四胺或四乙烯五胺。

进一步，多烯多胺与乙二醛发生曼尼希反应时加入碱性物质作为催化剂，优选苯胺类催化剂，如间苯二胺、对苯二胺等。

进一步，所述曼尼希反应的温度为40～55℃，时间为1～3小时。

进一步，所述亚硫酸氢盐的用量为乙二醛摩尔量的0.5～1倍。

进一步，所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钾或亚硫酸氢钠。

进一步，所述磺化反应时的温度为45～55℃，时间为1～2小时。

本发明的无固相高粘切隔离剂具有以下特性：用六速旋转粘度计测定的液体Φ100值≥200（25℃）；用六速旋转粘度计测定的液体初切值≥15 Pa（25℃），终切值≥25 Pa（25℃）。

本发明的无固相高粘切隔离剂具有以下优点：

[1]无固相高粘切隔离剂抗高温，在180℃仍保持理化特征性能稳定；

[2]无固相高粘切隔离剂与油基钻井液、水基钻井液、酸、碱或盐溶液保持惰性，不发生化学反应；

[3]由于不含固相，不会产生分层现象，从而避免了环空堵塞的问题。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

将146g 三乙烯四胺加入至1000ml正庚烷溶剂中，再加入58g乙二醛和1g的间苯二胺催化剂，在温度55℃下，反应3小时后，再加入120g亚硫酸氢钾，在温度50℃下，反应1小时，减压蒸馏脱除正庚烷溶剂，得到无固相高粘切隔离剂。

实施例2

将189g 四乙烯五胺加入至1000ml正辛烷溶剂中，再加入174g乙二醛和1g的间苯二胺催化剂，在温度40℃下，反应3小时后，再加入180g亚硫酸氢钾，在温度50下，反应2小时，减压蒸馏脱除正辛烷溶剂，得到无固相高粘切隔离剂。

按上方法所得的无固相高粘切隔离剂的理化特征如下：

[1]外观为淡黄色或黄色透明液体，有效含量100%；

[2]液体pH值 ≥7；

[3]用钻井液密度计测定液体自身密度≥1.18 g/cm³；

[4]用六速旋转粘度计测定液体Φ100值≥200（25℃）；

[5]用六速旋转粘度计测定液体初切值≥15 Pa（25℃），终切值≥25 Pa（25℃）。其自身流变性质见表1。

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按上方法所得的无固相高粘切隔离剂与油基泥浆混合后，其流变性质见表2。

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按上方法所得的无固相高粘切隔离剂与有机盐OS100完井液混合后，其流变性质见表3。

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按上方法所得的无固相高粘切隔离剂与有机盐OS200完井液混合后，其流变性质见表4。

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按上方法所得的无固相高粘切隔离剂与浓碱液按照体积比9∶1混合后，其流变性质见表5。

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按上方法所得的无固相高粘切隔离剂与浓酸液按照体积比9∶1混合后，其流变性质见表6。

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Claims (9)

1.一种完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于，所述无固相高粘切隔离剂是通过包括以下两个步骤得到：（1）多烯多胺与乙二醛发生曼尼希反应，和（2）曼尼希反应的产物用亚硫酸氢盐进行磺化。

2.根据权利要求1所述的完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于：所述多烯多胺与乙二醛的摩尔比为1∶(1～4)。

3.根据权利要求1或2所述的完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于：所述多烯多胺为三乙烯四胺或四乙烯五胺。

4.根据权利要求1或2所述的完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于：多烯多胺与乙二醛发生曼尼希反应时加入苯胺类催化剂。

5.根据权利要求4所述的完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于：所述苯胺类催化剂为间苯二胺。

6.根据权利要求1或2所述的完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于：所述曼尼希反应的温度为40～55℃，时间为1～3小时。

7.根据权利要求1所述的完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于：所述亚硫酸氢盐的用量为乙二醛摩尔量的0.5～1倍。

8.根据权利要求1或7所述的完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于：所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钾或亚硫酸氢钠。

9.根据权利要求1或7所述的完井液用无固相高粘切隔离剂，其特征在于：所述磺化反应时的温度为45～55℃，时间为1～2小时。