CN103555306B - 一种适用于高温高盐环境的油基泥浆冲洗液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于高温高盐环境的油基泥浆冲洗液及其制备方法，该油基泥浆冲洗液以100重量份计，包括如下组分：无机盐CaCl235-40份，离子型表面活性剂AES2.5-3.5份，非离子型表面活性剂2.5-3.89份，余量为清水；所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂中的C12EO4与C12EO23按重量比2:3-3:2的混合物；将上述各组分混合，在搅拌下加热至80℃，混合均匀，然后自然冷却至室温，得到油基泥浆冲洗液。制备的油基泥浆冲洗液适用于高温高盐等苛刻环境，能有效改变套管壁及井壁界面的润湿性，冲洗后接触角小于27°，冲洗效率超过95%，制备简单，成本低，且符合环保及各项工业要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够在高温高盐等苛刻环境下有效改变套管壁及井壁界面的润湿性且具有较高的冲洗效率的油基泥浆冲洗液及其制备方法，属于泥浆冲洗液技术领域。
背景技术
冲洗液是属于固井前置液，用在固井注水泥之前，主要是用于清洗井壁油污和胶凝钻井液，改善固井二界面亲水性能，提高水泥环界面的胶结性能和顶替效率，从而保证固井质量。目前所用的油基泥浆冲洗液种类很多，大量文献报道了其组成及制备方法。
CN1174075C公开的油基泥浆固井用冲洗液，主要由一种基础油和两种不同分子量的表面活性剂聚乙二醇酯及水润湿剂烷基酚聚氧乙烯醚组成。该冲洗液对油基泥浆和泥饼有较好的冲洗能力，同时对油基泥浆有显著稀释降粘作用，但表面活性剂用量较大（达到18-38%）。
CN1034780A公开的油基泥浆冲洗液，其制备方法为：按比例量将（脂肪醇醚O7+脂肪醇醚O9）、脂肪酸酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚+硅酸钠、丁醇、乙二醇倒入水中，搅拌30分钟以上，再按比例加入无泡沫洗衣粉，剧烈搅拌呈乳白色溶液。
CN1405265A公开的油基泥浆冲洗液及其制备方法，主要解决了二界面胶结质量差的问题。是在清水中加入氢氧化钠和乙二胺四乙酸二钠的螯合剂均匀搅拌，使之充分溶解再加入油酸搅拌20-30分钟，然后再加入十二烷基硫酸钠和烷基脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌55-65分钟，最后再加入有机硅消泡即可。
CN101522851A公开的用于清洗油基或合成油基泥浆的冲洗液，利用原位形成乳化（单相微乳液、纳米乳液或其它乳液）的方法减少或除去在油井钻探期间和之后的井眼壁损害、油基钻井流体和滤饼沉积的方法和组合物。然而原位流体配方组成较为复杂，包括了表面活性剂、助表面活性剂、非极性液体、盐类及螯合剂等。
美国专利6,686,323公开的一种冲洗液，是利用烷基聚葡萄糖苷类表面活性剂及酯类溶剂的混合盐水溶液来清洗油基泥浆，但最佳冲洗效率只有85%左右。
美国专利0,278,004公开的一种用于清洗油基泥浆的微乳液组成及其制备方法，具有良好的冲洗效果，但配方中表面活性剂含量较大，而且所含的醇类助表面活性剂不利于环保。
上述油基泥浆冲洗液，虽然具有一定的冲洗效果，但表面活性剂用量大、成本高、配方及制备过程复杂且不利于环保，此外选用的表面活性剂大多不适用于高温高盐等苛刻环境，在实际应用中存在很大的局限性，特别是高温高压、盐膏层。因此，需要一种符合环保要求、改进的油基泥浆冲洗液及其制备方法。
发明内容
针对现有油基泥浆冲洗液存在的不适用于高温高盐等苛刻环境、实际应用中具有局限性的问题，本发明提供一种冲洗效率高且成本低的适用于高温高盐环境的油基泥浆冲洗液，同时提供一种该油基泥浆冲洗液的制备方法。
本发明的适用于高温高盐环境的油基泥浆冲洗液，以100重量份计，包括如下组分：无机盐CaCl235-40份，离子型表面活性剂AES2.5-3.5份，非离子型表面活性剂2.5-3.89份，余量为清水；所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂中的C12EO4与C12EO23按重量比2:3-3:2的混合物。
上述油基泥浆冲洗液采用无机盐CaCl2、离子型表面活性剂AES以及C12EO4与C12EO23的混合物，与清水混合后不会发生沉淀，能够起到良好的冲洗作用。
上述适用于高温高盐环境的油基泥浆冲洗的制备方法，步骤如下：
以100重量份计，分别称取如下组分：无机盐CaCl235-40份，离子型表面活性剂AES2.5-3.5份，非离子型表面活性剂2.5-3.89份，余量为清水，所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂中的C12EO4与C12EO23按重量比2:3-3:2的混合物；将上述各组分混合，在搅拌下加热至80℃，混合均匀，然后自然冷却至室温，得到油基泥浆冲洗液。
上述用于高温高盐环境的油基泥浆冲洗液，加热至75-85℃应用。油基泥浆中无机盐含量约为30%，通过上述冲洗液中的高浓度无机盐（35%-40%的CaCl2）来调节密度，本发明中的高盐是指本发明制备的油基泥浆冲洗液中的无机盐含量高，高温是指实际冲洗过程中井筒内的温度高。
冲洗效果评价方法，如下：
（1）将六速旋转粘度计内筒浸入水中30min，取出后在室温下（25℃）晾干40min，称重W1；
（2）将六速旋转粘度计内筒在油基泥浆中浸泡30min，取出后在室温下晾干40min，称重W2；
（3）将内筒缓慢推上并悬挂，把温度为75-85℃的冲洗液倒入旋转黏度计样品杯中，启动旋转粘度计将转速控制为300r/min，旋转冲洗时间为10min；
（4）冲洗结束后停止旋转，缓慢移走样品杯，用少量水冲掉附着的冲洗液，旋转粘度计在室温下晾干40min，称重W3；用“冲洗效率”来衡量冲洗液的冲洗效果：
润湿性评价方法，如下：
冲洗液冲洗的目的之一就是改善界面的亲水性能，使其与水泥环良好的胶结。主要是采用测定接触角来评价润湿性的改变，方法如下：
（1）测量洁净钢板表面与水的接触角；
（2）把钢板浸入油基泥浆30min，取出后在室温下（25℃）晾干，然后测其接触角；
（3）把沾有油基泥浆的钢板浸入冲洗液中30min，取出后在室温下晾干，再次测量接触角。
本发明制备的油基泥浆冲洗液适用于高温高盐等苛刻环境，能有效改变套管壁及井壁界面的润湿性（冲洗后接触角小于27°），冲洗效率超过95%，制备简单，成本低（表面活性剂用量在5%）且符合环保及各项工业要求。
附图说明
图1是接触角的测量示意图。
图2是清水与本发明实施例1制备的油基泥浆冲洗液的冲洗效果对比图。
具体实施方式
实施例1
以100重量份计，分别称取如下组分：清水55份，无机盐CaCl240份，离子型表面活性剂AES2.5份，非离子型表面活性剂（C12EO4与C12EO23按重量比1:1的混合物）2.5份。将上述各组分混合，在搅拌下加热至80℃，使混合均匀，然后自然冷却至室温，即制得油基泥浆冲洗液。
考察制得油基泥浆冲洗液的冲洗效果：（1）将六速旋转粘度计内筒浸入水中30min，取出后在室温下（25℃）晾干40min，称重W1；（2）将六速旋转粘度计内筒在油基钻井液中浸泡30min，取出后在室温下晾干40min，称重W2；（3）将内筒缓慢推上并悬挂，把温度为75-85℃的冲洗液倒入旋转黏度计样品杯中，启动旋转粘度计将转速控制为300r/min，旋转冲洗时间为10min。（4）冲洗结束后停止旋转，缓慢移走样品杯，用少量水冲掉附着的清洗液，在室温下晾干40min，称重W3。用“冲洗效率”来衡量冲洗液的冲洗效果。
考察冲洗后的接触角：（1）测量洁净钢板表面与水的接触角；（2）把钢板浸入油基泥浆30min，取出后在室温下（25℃）晾干，然后测其接触角；（3）把沾有油基泥浆的钢板浸入上述制备的冲洗液中30min，取出后在室温下晾干，再次测量接触角。图1给出了三次测量接触角的示意图。图2给出了清水冲洗与本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗效果对比图。
结果如下表所示：
| 冲洗温度 | 80℃ |
| 清水的冲洗效率 | 19.2% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗效率 | 96.3% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗后的接触角 | 25.9° |
实施例2
以100重量份计，分别称取如下组分：清水53份，无机盐CaCl240份，离子型表面活性剂AES3.5份，非离子型表面活性剂（C12EO4与C12EO23按重量比1:1的混合物）3.5份。将上述各组分混合，在搅拌下加热至80℃，混合均匀，然后自然冷却至室温，即制得油基泥浆冲洗液。按实施例1的方法考察该油基泥浆冲洗液的冲洗效率及冲洗后的接触角。数据如下：
| 冲洗温度 | 75℃ |
| 清水的冲洗效率 | 19.2% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗效率 | 96.5% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗后的接触角 | 25.8° |
实施例3
以100重量份计，分别称取如下组分：清水60份，无机盐CaCl235份，离子型表面活性剂AES2.5份，非离子型表面活性剂（C12EO4与C12EO23按重量比2:3的混合物）2.5份。将上述各组分混合，在搅拌下加热至80℃，混合均匀，然后自然冷却至室温，即制得油基泥浆冲洗液。按实施例1的方法考察该油基泥浆冲洗液的冲洗效率及冲洗后的接触角。数据如下：
| 冲洗温度 | 85℃ |
| 清水的冲洗效率 | 19.2% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗效率 | 96.0% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗后的接触角 | 26.8° |
实施例4
以100重量份计，分别称取如下组分：清水56份，无机盐CaCl238份，离子型表面活性剂AES3份，非离子型表面活性剂（C12EO4与C12EO23按重量比1:1的混合物）3份，将上述各组分混合，在搅拌下加热至80℃，混合均匀，然后自然冷却至室温，即制得油基泥浆冲洗液。按实施例1的方法考察该油基泥浆冲洗液的冲洗效率及冲洗后的接触角。数据如下：
| 冲洗温度 | 80℃ |
| 清水的冲洗效率 | 19.2% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗效率 | 96.2% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗后的接触角 | 26.1° |
实施例5
以100重量份计，分别称取如下组分：清水53份，无机盐CaCl240份，离子型表面活性剂AES3.11份，非离子型表面活性剂（C12EO4与C12EO23按重量比3:2的混合物）3.89份，将上述各组分混合，在搅拌下加热至80℃，混合均匀，然后自然冷却至室温，即制得油基泥浆冲洗液。按实施例1的方法考察该油基泥浆冲洗液的冲洗效率及冲洗后的接触角。数据如下：
| 冲洗温度 | 80℃ |
| 清水的冲洗效率 | 19.2% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗效率 | 96.0% |
| 本实施例制备的油基泥浆冲洗液的冲洗后的接触角 | 26.5° |
Claims (2)
1.一种适用于高温高盐环境的油基泥浆冲洗液，其特征是，以100重量份计，包括如下组分：无机盐CaCl235-40份，离子型表面活性剂AES2.5-3.5份，非离子型表面活性剂2.5-3.89份，余量为清水；所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂中的C12EO4与C12EO23按重量比2:3-3:2的混合物。
2.一种权利要求1所述适用于高温高盐环境的油基泥浆冲洗液的制备方法，其特征是：
以100重量份计，分别称取如下组分：无机盐CaCl235-40份，离子型表面活性剂AES2.5-3.5份，非离子型表面活性剂2.5-3.89份，余量为清水，所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂中的C12EO4与C12EO23按重量比2:3-3:2的混合物；将上述各组分混合，在搅拌下加热至80℃，混合均匀，然后自然冷却至室温，得到油基泥浆冲洗液。
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