CN103756653A - 无固相抗盐清洁型固井隔离液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无固相抗盐清洁型固井隔离液及其制备方法，该隔离液由100重量份的水、20-350重量份的可溶性加重剂、0.1～1.0重量份的助剂、0.2～0.5重量份的增粘剂、0.5～3.0重量份的降失水剂、5～10重量份的非离子表面活性剂、1.5～2.5重量份的阴离子表面活性剂、0.1～0.3重量份的pH调节剂和0.1～0.5重量份的消泡剂制备而成；所述助剂为三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸钠。该无固相抗盐清洁型固井隔离液不含有害固相，不会在井壁上形成虚厚泥饼，同时能起到有效隔离钻井液与水泥浆的作用，提高固井质量。制备过程中分批次将上述物质加入反应，操作方法简单。

Description

无固相抗盐清洁型固井隔离液及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井领域，特别是涉及一种无固相抗盐清洁型固井隔离液及其制备方法。
背景技术
在固井作业中，需要用水泥浆顶替钻井液在井壁与套管之间形成水泥环，以起到支撑套管和封固地层的作用。优秀的固井作业不仅需要施工过程顺利进行，而且水泥环与地层、套管之间应有效地密封胶结，防止不同的油层、气层、水层相互窜通，在保证正常开采的同时尽可能延长油气井的开采寿命。
然而在水泥浆顶替钻井液的过程中往往会出现一些复杂情况影响施工的顺利进行，甚至影响后期开采作业。主要表现在以下两个方面：
1）水泥浆体系与大多数钻井液体系相容性差，顶替过程中水泥浆与钻井液混合后，混浆段流体摩阻增大，导致泵压提高，使薄弱地层出现被压漏的风险。钻井液中的一些化学成分还可能缩短水泥浆的稠化时间，造成施工作业不能顺利进行。
2）在泥浆循环过程中，钻井液易于黏附在井壁形成虚泥饼，不利于水泥与井壁间的胶结，影响固井质量。尤其是油基钻井液，易于在界面粘附一层油膜。疏水性的油膜与水泥浆亲和性差，界面胶结质量低，有研究表明油基界面与水泥环界面的胶结强度几乎为零。
针对以上问题，目前常用的方法是在钻井液和水泥浆之间同时注入冲洗液和隔离液、或注入具有冲洗效果的隔离液。有效冲刷、携带井壁和套管上的虚泥饼，改善界面亲水性；同时隔离钻井液与水泥浆，防止两种液体的接触污染。
目前隔离液主要还是利用重晶石、铁矿粉等不溶性固体作为加重材料。在固井作业过程中，采用重晶石等加重材料作为加重剂的固井隔离液由于含有一定的固相，势必会对井下裸眼段，特别是对渗透率较高的沙岩等主要油层段造成污染，并形成虚厚泥饼，对固井质量也造成不利的影响。此外，传统的隔离液沉降稳定性较差，往往需要在固井现场现混现用。这就需要仪器设备的投入，不利于节约成本。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种无固相抗盐清洁型固井隔离液，其中不含有害固相，不会在井壁上形成虚厚泥饼，同时能起到有效隔离钻井液与水泥浆的作用，提高固井质量。
本发明的另一目的是提供一种无固相抗盐清洁型固井隔离液的制备方法，该方法工艺简单、制得的无固相抗盐清洁型固井隔离液固井效果好。
为此，本发明的技术方案如下：
一种无固相抗盐清洁型固井隔离液，由按重量份计的下列组分制得：
水：100份；
可溶性加重剂：20-350份；
助剂：0.1-1.0份；
增粘剂：0.2-0.5份；
降失水剂：0.5-3.0份；
非离子表面活性剂：5-10份；
阴离子表面活性剂：1.5-2.5份；
pH调节剂：0.1-0.3份；
消泡剂：0.1-0.5份；
其中，所述助剂为三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸钠。
所述可溶性加重剂为甲酸钠、乙酸钠、氯乙酸钠、甲酸钾、乙酸钾，草酸钾和甲酸铯中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
所述增粘剂为高粘聚阴离子纤维素、黄原胶或聚丙烯酸钾。
所述降失水剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸降失水剂、磺化褐煤或褐煤树脂。
所述非离子表面活性剂为OP-10、吐温80或吐温40。
所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或油酸。
所述pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
所述消泡剂为磷酸三丁酯。
所述无固相抗盐清洁型固井隔离液的制备方法，包括如下步骤：向清水中加入可溶性加重剂，搅拌溶解后加入助剂三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸钠，搅拌溶解；加入增粘剂和降失水剂；溶解后再加入非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，搅拌50～65分钟，再加入pH调节剂，最后加入消泡剂，搅拌均匀即得所述无固相抗盐清洁型固井隔离液。
该无固相抗盐清洁型固井隔离液密度在1.10～1.80g/cm3之间可调，且在30～200℃范围内性能稳定；能够有效地清洗水基泥浆形成的泥饼，能够有效冲洗油基泥浆，改善井壁的润湿环境，提高固井胶结质量；且该无固相抗盐清洁型固井隔离液沉降稳定性高，可提前预混，实现远程运输。
附图说明
图1为水泥浆的稠化曲线；
图2为水泥浆与实施例1的无固相抗盐清洁型固井隔离液以质量比为0.95:0.05混合后的稠化曲线；
图3为水泥浆与实施例1的无固相抗盐清洁型固井隔离液以质量比为0.75:0.25混合后的稠化曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
向100重量份清水中加入53重量份甲酸钠，搅拌溶解后加入0.75重量份助剂乙二胺四乙酸二钠，搅拌溶解；加入0.4重量份黄原胶和3重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸类降失水剂；溶解后再加入6重量份OP-10和2重量份十二烷基苯磺酸钠，搅拌55～65分钟，再加入0.2重量份氢氧化钠，最后加入0.1重量份三丁酯，搅拌均匀即得所述无固相抗盐清洁型固井隔离液。
实施例2
向100重量份清水中加入183重量份甲酸钠与甲酸钾，其中甲酸钠与甲酸钾的质量比为8:2，搅拌溶解后加入0.9重量份助剂乙二胺四乙酸二钠，搅拌溶解；加入0.2重量份黄原胶和1重量份磺化褐煤；溶解后再加入7.5重量份吐温-80和1.5份十二烷基磺酸钠，搅拌50～65分钟，再加入0.1重量份氢氧化钾，最后加入0.1重量份磷酸三丁酯，搅拌均匀即得密度为1.45g/cm3的无固相抗盐清洁型固井隔离液。
实施例3
向100重量份清水中加入350重量份甲酸钠与乙酸钾的混合物，其中甲酸钠与乙酸钾的质量比为2:8；搅拌溶解后加入0.5重量份助剂乙二胺四乙酸钠，搅拌溶解；加入0.3重量份高粘聚阴离子纤维素和3重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸类降失水剂；溶解后再加入8重量份吐温40和2.5重量份十二烷基苯磺酸钠，搅拌55～65分钟，再加入0.1氢氧化钠，最后加入0.1重量份磷酸三丁酯，搅拌均匀，即得密度为1.60g/cm3的所述无固相抗盐清洁型固井隔离液。
性能测定：
利用范式六速旋转粘度计测试实施例1～3中得到的无固相抗盐清洁型固井隔离液的性能，结果如表1所示。
其中：悬浮稳定性测试方法为：500mL量筒中加入500mL隔离液，在试验温度下静止4h后测定上下密度差；隔离液与钻井液、水泥浆的相容性评价参照API规范10测定；隔离液的冲洗效率按以下方法测定：用中压滤失仪制备水基钻井液泥饼，用高温高压滤失仪制备油基钻井液泥饼，将泥饼固定在范式六速旋转粘度计的外筒，用清水或隔离液冲刷10min，转速为300r/min，最后检测隔离液对泥饼的冲洗效果；隔离液对水泥浆稠化时间的影响采用高温高压稠化仪直接测定。
该无固相抗盐清洁型固井隔离液不含有害固相，为溶液状态，流行性指数均大于0.7，稠度系数很小，具有优异的流变性能，如表1所示；正因为该无固相抗盐清洁型固井隔离液为均匀的溶液状态，所以其具有良好的沉降稳定性，在不同温度条件下静置4h后，上下密度差均为零如表1所示，这也是本发明无固相抗盐清洁型固井隔离液优于其他隔离液的一个重要方面。
如表2所示，实施例1中的无固相抗盐清洁型固井隔离液与钻井液、水泥浆具有较好的相容性；如图1～3所示，实施例1中的无固相抗盐清洁型固井隔离液对水泥浆的稠化时间无不良影响，满足固井施工要求。
如表3所示本发明无固相抗盐清洁型固井隔离液能够有效冲洗泥饼，提高二界面的交结质量。
表1本发明无固相抗盐清洁型固井隔离液的流变性能及沉降稳定性
Figure BDA0000441779530000061
表2实施例1无固相抗盐清洁型固井隔离液与钻井液、水泥浆的相容性
Figure BDA0000441779530000062
Figure BDA0000441779530000071
表3
Figure BDA0000441779530000072

Claims (9)

1.一种无固相抗盐清洁型固井隔离液，其特征在于由按重量份计的下列组分制得：
水：100份；
可溶性加重剂：20-350份；
助剂：0.1-1.0份；
增粘剂：0.2-0.5份；
降失水剂：0.5-3.0份；
非离子表面活性剂：5-10份；
阴离子表面活性剂：1.5-2.5份；
pH调节剂：0.1-0.3份；
消泡剂：0.1-0.5份；
其中，所述助剂为三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸钠。
2.如权利要求1所述的无固相抗盐清洁型固井隔离液，其特征在于：所述可溶性加重剂为甲酸钠、乙酸钠、氯乙酸钠、甲酸钾、乙酸钾，草酸钾和甲酸铯中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
3.如权利要求1所述的无固相抗盐清洁型固井隔离液，其特征在于：所述增粘剂为高粘聚阴离子纤维素、黄原胶或聚丙烯酸钾。
4.如权利要求1所述的无固相抗盐清洁型固井隔离液，其特征在于：所述降失水剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸降失水剂、磺化褐煤或褐煤树脂。
5.如权利要求1所述的无固相抗盐清洁型固井隔离液，其特征在于：所述非离子表面活性剂为OP-10、吐温80或吐温40。
6.如权利要求1所述的无固相抗盐清洁型固井隔离液，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或油酸。
7.如权利要求1所述的无固相抗盐清洁型固井隔离液，其特征在于：所述pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
8.如权利要求1所述的无固相抗盐清洁型固井隔离液，其特征在于：所述消泡剂为磷酸三丁酯。
9.如权利要求1所述的无固相抗盐清洁型固井隔离液的制备方法，其特征在于：按照质量份数向清水中加入可溶性加重剂，搅拌溶解后加入助剂三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸钠，搅拌溶解；加入增粘剂和降失水剂；溶解后再加入非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，搅拌50～65分钟，再加入pH调节剂，最后加入消泡剂，搅拌均匀即得所述无固相抗盐清洁型固井隔离液。
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