CN103642475B - 固井用洗油冲洗剂及其制备方法 - Google Patents

固井用洗油冲洗剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固井用洗油冲洗剂及其制备方法，冲洗剂包括皂基0~10%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10~20%，脂肪醇聚氧乙烯醚4.0~6.0%，烷基酚聚氧乙烯醚7.0~10%，山梨醇酐单油酸脂2.0~4.0%，余量为水。本发明中的冲洗剂具有冲洗、稀释功能，可以解除水泥浆与油基钻井液接触污染问题，起到隔离、清洁地层和套管界面的作用，从而达到提高固井质量的目的。

Description

固井用洗油冲洗剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油气井固井用的冲洗剂及其制备方法，尤其涉及一种油基钻井液条件下固井用的洗油冲洗剂及其制备方法。
背景技术
目前，在油气井勘探过程中，越来越多地采用油基、仿油基、油包水乳化钻井液进行钻井作业，主要采用的油基钻井液的油相主要有：柴油、白油、合成有机物等，起到了提速、垮塌、保护油气层等良好的作用。但给油基钻井液对固井水泥环两个界面的胶结以及钻井液与水泥浆的相容性提出了挑战。井壁和套管表面附着一层油膜后水泥的胶结基本为零，这严重影响到了油气井固井的质量及后期的开发。
现有技术中，在页岩气的勘探开发中，主要采用油基或仿油基钻井液钻井，同时多以丛式水平井的方式布井，以分段压裂的方式增产作业，无疑给页岩气固井的质量提出了更加严格的要求。目前国内使用的冲洗液主要应用在水基钻井液条件下固井的较多，专门用于油基钻井液条件下的固井的冲洗液较少，用于油基泥浆固井的冲洗液有油基和水基两种，例如，中国专利号“01115908.1”公开了一种用于油基泥浆固井的冲洗液，公开日为2002年01月02日，其主剂由一种基础油和两种不同分子量的表面活剂成，同时还可包括一种烷基酚的聚氧乙烯醚作为水润湿剂，基础油为闪点高于70度的精炼柴油，该类油基冲洗剂现场应用起来操作上更复杂，具有一定的安全隐患。而水基冲洗液对柴油基钻井液的冲洗效果较好，而对白油基、合成基的冲洗效果欠佳。并且，由于水泥浆是典型的水基材料，直接与油基钻井液接触后会严重增稠，无法开展正常的施工泵送，危及到施工安全，也要靠具有冲洗、稀释功能的冲洗液来解除水泥浆与油基钻井液接触污染问题，起到隔离、清洁地层和套管界面的作用，从而以达到提高固井质量的目的，但现有的冲洗液无法满足这些使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有冲洗液存在的上述问题，提供一种固井用水基洗油冲洗剂及其制备方法，本发明中的冲洗剂具有冲洗、稀释功能，可以解除水泥浆与油基钻井液接触污染问题，起到隔离、清洁地层和套管界面的作用，从而达到提高固井质量的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种固井用洗油冲洗剂，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成：
皂基0~10%，
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10~20%，
脂肪醇聚氧乙烯醚4.0~6.0%，
烷基酚聚氧乙烯醚7.0~10%，
山梨醇酐单油酸脂2.0~4.0%，
余量水。
所述的皂基是以椰子油、棕榈油或脂肪酸制成的液体皂基。
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，化学式：RO(CH2CH2O)nSO3Na，式中n=2～3，分子中烷基R为C12~C15的烷基。
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，结构式RO(CH2CH2O)nH，式中n=8～12，分子中烷基R为C12～C18的烷基。
所述的烷基酚聚氧乙烯醚，化学式RC6H4O(CH2CH2O)nH，式中n=9～10，分子中烷基R为C6～C12的烷基。
所述的山梨醇酐单油酸脂为非离子表面活性剂，结构式：。
一种固井用洗油冲洗剂的制备方法，其特征在于：将按配比的水加入到反应釜中，加热到40~50℃，再按配比分别加入皂基、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和山梨醇酐单油酸脂，搅拌均匀，冷却至室温出料，即得洗油冲洗剂。
采用本发明的优点在于：
一、本发明中的冲洗剂对各类油基钻井液有良好的冲洗效果和润湿反转作用，用于配置隔离液可解决油基钻井液与水基隔离液、水泥浆的不兼容问题，保证固井施工安全与质量，生产工艺简单，使用安全方便。
二、本发明中的冲洗剂包括皂基0~10%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10~20%，脂肪醇聚氧乙烯醚4.0~6.0%，烷基酚聚氧乙烯醚7.0~10%，山梨醇酐单油酸脂2.0~4.0%，余量为水，采用此特定配比的组分，使冲洗剂具有冲洗、稀释功能，可以解除水泥浆与油基钻井液接触污染问题，起到隔离、清洁地层和套管界面的作用，从而达到提高固井质量的目的，且材料易得，工艺简单，使用安全方便；如果各组份不采用此配比关系，则会影响冲洗剂的冲洗和稀释功能，影响使用范围。
三、本发明中的冲洗剂，较普通的冲洗剂具有更强的去油污能力，可适用于柴油基钻井液、矿物油基钻井液、合成基钻井液等油基或油包水钻井液等多种油基钻井液条件下的固井。
四、本发明中的冲洗剂，具有良好的润湿反转性能，提高油基泥浆条件下的固井质量，与油基泥浆、水泥浆的相容性好，可解除水泥浆、水基隔离液与油基泥浆的接触增稠的问题。
具体实施方式
实施例1
在反应釜中加入水1200公斤，升温至45℃，依次称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（n=3）375公斤，脂肪醇聚氧乙烯醚（n=9）105公斤，辛基酚聚氧乙烯醚（n=10）180公斤，山梨醇酐单油酸脂75公斤，分别加入到反应釜中，边搅拌边加入少量有机硅消泡剂，搅拌30分钟后，冷却至室温出料，得半透明状液体，即得本发明洗油冲洗剂样品1。
实施例2
在反应釜中加入水1100公斤，升温至45℃，依次称取液体皂100公斤，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（n=3）300公斤，脂肪醇聚氧乙烯醚（n=9）95公斤，辛基酚聚氧乙烯醚（n=10）175公斤，山梨醇酐单油酸脂70公斤，分别加入到反应釜中，边搅拌边加入少量有机硅消泡剂，搅拌30分钟后，冷却至室温出料，得半透明状液体，即得本发明洗油冲洗剂样品2。
实施例3
在反应釜中加入水1100公斤，升温至45℃，依次称取液体皂150公斤，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（n=3）280公斤，脂肪醇聚氧乙烯醚（n=9）90公斤，辛基酚聚氧乙烯醚170（n=10）公斤，山梨醇酐单油酸脂70公斤，分别加入到反应釜中，搅拌均匀，搅拌30分钟后，冷却至室温出料，得半透明状液体，即得本发明洗油冲洗剂样品3。
实施例4
一种固井用洗油冲洗剂，由以下重量百分比的组分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10%，
脂肪醇聚氧乙烯醚4.0%，
烷基酚聚氧乙烯醚7.0%，
山梨醇酐单油酸脂2.0%，
余量水。
本实施例中，所述的皂基是以椰子油制成的液体皂基。
本实施例中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，化学式：RO(CH2CH2O)nSO3Na，式中n=2，分子中烷基R为C12的烷基。
本实施例中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，结构式RO(CH2CH2O)nH，式中n=8，分子中烷基R为C12的烷基。
本实施例中，所述的烷基酚聚氧乙烯醚，化学式RC6H4O(CH2CH2O)nH，式中n=9，分子中烷基R为C6的烷基。
本实施例中，所述的山梨醇酐单油酸脂为非离子表面活性剂，结构式：。
一种固井用洗油冲洗剂的制备方法，包括：将按配比的水加入到反应釜中，加热到40℃，再按配比分别加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和山梨醇酐单油酸脂，搅拌均匀，冷却至室温出料，即得洗油冲洗剂。
实施例5
一种固井用洗油冲洗剂，由以下重量百分比的组分组成：
皂基10%，
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠20%，
脂肪醇聚氧乙烯醚6.0%，
烷基酚聚氧乙烯醚10%，
山梨醇酐单油酸脂4.0%，
余量水。
本实施例中，所述的皂基是以棕榈油制成的液体皂基。
本实施例中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，化学式：RO(CH2CH2O)nSO3Na，式中n=3，分子中烷基R为C15的烷基。
本实施例中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，结构式RO(CH2CH2O)nH，式中n=12，分子中烷基R为C18的烷基。
本实施例中，所述的烷基酚聚氧乙烯醚，化学式RC6H4O(CH2CH2O)nH，式中n=10，分子中烷基R为C12的烷基。
一种固井用洗油冲洗剂的制备方法，包括：将按配比的水加入到反应釜中，加热到50℃，再按配比分别加入皂基、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和山梨醇酐单油酸脂，搅拌均匀，冷却至室温出料，即得洗油冲洗剂。
实施例6
一种固井用洗油冲洗剂，由以下重量百分比的组分组成：
皂基5%，
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠15%，
脂肪醇聚氧乙烯醚5.0%，
烷基酚聚氧乙烯醚8.0%，
山梨醇酐单油酸脂3.0%，
余量水。
本实施例中，所述的皂基是以脂肪酸制成的液体皂基。
本实施例中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，化学式：RO(CH2CH2O)nSO3Na，式中n=3，分子中烷基R为C13的烷基。
本实施例中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，结构式RO(CH2CH2O)nH，式中n=10，分子中烷基R为C15的烷基。
本实施例中，所述的烷基酚聚氧乙烯醚，化学式RC6H4O(CH2CH2O)nH，式中n=9，分子中烷基R为C9的烷基。
一种固井用洗油冲洗剂的制备方法，包括：将按配比的水加入到反应釜中，加热到48℃，再按配比分别加入皂基、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和山梨醇酐单油酸脂，搅拌均匀，冷却至室温出料，即得洗油冲洗剂。
实施例7
所述的洗油冲洗剂的制备方法为：将计算好量的水加入到反应釜中，加热到40~50℃，分别加入占总重量0~10%液体皂，占总重量10~20%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，占总重量4.0~6.0%的脂肪醇聚氧乙烯醚，占总重量7.0~10%的烷基酚聚氧乙烯醚，占总重量2.0~4.0%的山梨醇酐单油酸脂，加入适量有机硅消泡剂，搅拌均匀，冷却至室温出料，即得洗油冲洗剂。
实施例8
本发明的冲洗剂性能评价。
（1）洗油效率评价实验：
试验方法：将范35型粘度计的转芯从转头取下，称起重量记为W1，将转筒外表面部分浸入到80℃白油基钻井液中，浸泡24h，然后取出使上面的液体自由滴下，持续时间约2min，用天平称重，记为W2。在80℃恒温条件下，将浸泡过白油基钻井液的转筒在300r/min（剪切速率511s-1）的转速下，在含冲洗剂6%的水基冲洗液中旋转5min后取出，使上面的液体自由滴下，持续时间约2min，再将转头部分多余的液体用吸水纸吸干，用天平将其称重，记为W3。W2、W3各重复3次，取平均值。
按下式计算泥浆的清洗率：
式中：W——泥浆清洗率，%；
W1——转筒的重量，g；
W2——转筒加油基泥浆的重量，g；
W3——转筒加残留泥浆的重量，g。
实验结果如下表1所示
表1实验样品的冲洗效率评价结果
样品号 转筒重（g） 冲洗前重量（g） 附浆量（g） 冲洗后重量（g） 洗掉浆量（g） 冲洗效率（%）
样品1 143.18 145.60 2.42 143.22 2.38 98.3
样品2 143.18 145.83 2.65 143.24 2.59 97.7
样品3 143.18 145.80 2.62 143.22 2.58 98.4
实验数据表明：冲洗剂对油基钻井液的清洗效果优良，清洗效率达95%以上。
（2）润湿性评价实验：
通过接触角试验可以确定物体的表面润湿性，从而模拟出替浆过程中套管的清洗情况。
实验方法：取4块相同材质的钢片（N80），放入白油基泥浆中浸泡24h；将一块钢片从泥浆中取出，用压缩空气将钢片表面多余的泥浆吹走，用滴管将水滴在钢片表面，测量接触角。将其余3块钢片取出，分别用加6%冲洗剂的水基冲洗液冲洗钢片，持续时间10min，然后用压缩空气将钢片表面多余的液体吹走，用滴管将水滴在钢片表面，测量接触角并重复3次，结果取中间值。
实验结果如下表2所示：
表2润湿角测定结果
浸泡液体 接触角（°） 表面清洁度 亲水性
白油基泥浆 74~78 — —
样品1 0 高 高
样品2 0 高 高
样品3 0 高 高
实验数据表明：冲洗剂具有良好的润湿性能，可使水在钢片表面完全铺展开。

Claims (6)

1.一种固井用洗油冲洗剂，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成：
皂基0~10%，
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10~20%，
脂肪醇聚氧乙烯醚4.0~6.0%，
烷基酚聚氧乙烯醚7.0~10%，
山梨醇酐单油酸脂2.0~4.0%，
余量水。
2.根据权利要求1所述的固井用洗油冲洗剂，其特征在于：所述的皂基是以椰子油、棕榈油或脂肪酸制成的液体皂基。
3.根据权利要求1或2所述的固井用洗油冲洗剂，其特征在于：所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，化学式：RO(CH2CH2O)nSO3Na，式中n=2～3，分子中烷基R为C12~C15的烷基。
4.根据权利要求3所述的固井用洗油冲洗剂，其特征在于：所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，结构式RO(CH2CH2O)nH，式中n=8～12，分子中烷基R为C12～C18的烷基。
5.根据权利要求1、2或4所述的固井用洗油冲洗剂，其特征在于：所述的烷基酚聚氧乙烯醚，化学式RC6H4O(CH2CH2O)nH，式中n=9～10，分子中烷基R为C6～C12的烷基。
6.根据权利要求1所述的固井用洗油冲洗剂的制备方法，其特征在于：将按配比的水加入到反应釜中，加热到40~50℃，再按配比分别加入皂基、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和山梨醇酐单油酸脂，搅拌均匀，冷却至室温出料，即得洗油冲洗剂。
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