CN104232033A

CN104232033A - 一种多功能型抗高温复合压井液及其制备方法与用途

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Publication number: CN104232033A
Application number: CN201410469896.8A
Authority: CN
Inventors: 雒贵明; 刘平德
Original assignee: BEIJING BODA SHIKE SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING BODA SHIKE SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-09-15
Also published as: CN104232033B

Abstract

本发明涉及一种多功能型抗高温复合压井液，所述压井液包括如下重量份的各种组分，且所有组分总计为100重量份：季铵盐阳离子聚合物3-5重量份、增稠剂1-3重量份、抗高温滤失剂2-4重量份、密度调节剂15-60重量份、助剂1-3重量份，余量为水。本发明还提供了所述多功能型抗高温复合压井液的制备方法，经过研究发现，所述压井液具有多种优异效果，可用于石油勘探与开发，在工业上具有良好的工业应用潜力和市场价值。

Description

一种多功能型抗高温复合压井液及其制备方法与用途

技术领域

本发明涉及一种油田开发过程中的油气井生产及修井过程中的压井作业施工用组合物，更特别地涉及一种多功能复合型抗高温压井液及其制备方法与用途，属于石油勘探与油气开发技术领域。

背景技术

在石油开发领域的油气井修井作业过程中，为了平衡地层流体的压力，需要向井筒中加入压井液以平衡地层流体压力，从而保证修井作业安全。

此外，由于地层粘度矿物发生水敏现象及压井液中固相颗粒流入油气层，也需要在压井液中加入各种物质如防膨剂及抗高温降滤失剂等，但因现场普遍使用的压井液耐温能力较低(一般在120℃以下)，这制约了压井液在高温油气层修井施工作业中的应用。

针对这些缺点以及为了开发新型的压井液，科研工作者们进行了大量的深入研究，并取得了诸多的成果，例如：

CN101555404A公开了一种环保型低伤害无固相压井液及其应用。该环保型低伤害无固相压井液包括增粘剂1.8-2.5％、降滤失剂0.5-0.9、无机盐结晶抑制剂0.02-0.2％、加重剂5-30％，余量为水。该压井液用于井下作业中钻井、修井等压井，与地层配伍性好，低伤害、无污染、密度可调、流动性好。

CN102051160A公开了一种高密度束缚水压井液，在水中加入NaCl、CaCl₂、CaBr₂或ZnCl₂，加入重量为使水的密度达到1.1-2.0g/cm³；按重量比向加重后的水中加入2％聚氧乙烯醚化合物渗透剂、0.5％咪唑啉、2％氯化钾、0.003-0.005％膦基马来酸-丙烯酸共聚物或者次膦酸基聚丙烯酸，再在以上液体中按照每20-25立方液体中加入1吨的具有高吸水性的树脂聚合物配成，该压井液能束缚本身重量15倍以上的不同密度的盐水，游离水小于10％；压井液表面张力小于40mN/m；在0.7MPa、85℃下用钻井液失水仪测定30分钟失水小于整个压井液的10％，抗高温105℃、稳定时间长。

CN102086390A公开了一种用于酸性油气藏的无固相压井液，属于石油及天然气勘探开发领域。本发明的无固相压井液由以下成分配置而成：增粘剂2.0-3.0％、降滤失剂1.5-2.0％、油层保护剂2.0-3.0％、防膨剂0.5-1.0％，将所述压井液的比重调节为1.57-1.80g/cm³之间的量的加重剂，余量为水。所述压井液降低了成本，减少了对管道等井下设备的腐蚀，在高温环境下仍保持优异性能，适用于酸性油气藏开采。

CN102167970A公开了一种密度在1.00-1.01g/cm³之间的低密度束缚水压井液；按重量份由A成分150-200份和B成分1份组成：A成分由如下成分按重量百分比组成：含氟表面活性剂0.02-0.05％、有机阳离子表面活性剂1.0-1.5％、膦基马来酸-丙烯酸共聚物0.003-0.005％、水余量；B成分为吸水性树脂聚合物；有机阳离子表面活性剂为由等摩尔的氯化苄和三甲胺反应而成；吸水性树脂聚合物为丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的聚合物；其游离水≤5％压井液；在170s^-1下剪切4小时，其粘度降低值≤5％；可耐135℃，适合地层压力系数≤0.97MPa/100m的井。

CN102851010A公开了一种水基高密度快速压井储备液，属石油钻井工程化学剂技术领域，其组成为：天然气水合物抑制剂、泥页岩抑制剂、坂土粉、部分水解聚丙烯酰胺、聚合多元醇、加重剂、海水；各组分的重量百分比以100％的海水的重量为基准，各添加剂占海水重量的百分比为：天然气水合物抑制剂：10-20％；泥页岩抑制剂：4-25％；坂土粉：3-9％；部分水解聚丙烯酰胺：3-12％；聚合多元醇：2-10％；加重剂：20-50％。所述水基高密度快速压井储备液，能快速配制成压井液，有效防止天然气水合物的生成，避免浅层流事故的产生，具有初始密度较高、悬浮能力强、无沉降、配方简单、流变性能优异、简化现场施工的特点。

CN103173199A公开了一种压井保护液。解决了三元复合驱油井压裂后，需要等待压力下降到一定数值后才能起出压裂管柱从而使措施增油效果降低的问题，其包括硝酸钠、硝酸锌、聚合物、表面活性剂和氮川三乙酸，按照质量百分比，配比如下：硝酸钠占10-45％、硝酸锌占2％、聚合物占0.3-0.4％、表面活性剂占50.6-86.7％、氮川三乙酸占1-2％。所述压井保护液为无固相压井液，可以在高压下进行压井作业，提高措施增油效果，同时与三元液配伍性好，泡沫稳定、易于配制，原料廉价易得，且具有防止粘土膨胀、保护油层的作用。

CN103131402A公开了一种抗高温无固相低伤害压井液及其制备方法，属于石油及天然气勘探开发领域。本发明的抗高温无固相低伤害压井液由以下成分组成：多功能聚合物、改性褐煤、水溶性纤维素醚类衍生物、高温缓蚀稳定剂、有机盐加重剂和水，各组份质量百分含量为：多功能聚合物为0.3-2％、改性褐煤为0.5-5％、水溶性纤维素醚类衍生物为0.3-2％、高温缓蚀稳定剂为0.01-0.3％、有机盐加重剂的用量控制在保证所述压井液密度达到1.0-2.3g/cm³，余量为水。所述压井液具有滤失量低且滤饼薄，保护地层环境不被污染和破坏，压井液粘度长时间高温地层剪切下保证粘度保留一半以上，具有防膨、缓蚀作用。

CN103694971A公开了一种无固相压井液及其制备方法。所述无固相压井液，由以下试剂按照下述比例配置而成：2.5L密度为1.0-1.53g/cm³加重剂溶液、5g 80A51、7.5g CMC高粘剂、5g降滤失剂、37.5g油层保护剂和7.5g防膨剂。所述无固相压井液不含钙离子和氯离子，对地层伤害极小具有良好的流变性，摩阻和压力损失低，且配制原料简单，可操作性强。

如上所述，虽然现有技术中公开了多种可用于石油勘探与开发领域的压井液，但这些压井液仍存在一些缺点，例如抗高温性能仍有待提高、油气层保护效果不足、缓蚀效果和滤失量较差等。

基于此考虑，如何开发一种具有优良的抗高温性能、油气层保护效果、缓蚀效果良好、滤失量优异的多功能型抗高温压井液，正是目前该领域中的研究热点和重点，这对于石油勘探与开采的技术进步具有十分重要的工业价值和科研意义，而这也正是本发明得以完成的基础所倚和动力所在。

发明内容

基于上述缺点，本发明人经过潜心研究，针对现有油气井生产及修井过程中的压井液表现出来的因压井液中的固相流入地层而造成油气层伤害、腐蚀副作用以及不耐高温等诸多缺陷，通过深入研究，在付出了大量的创造性劳动后，从而得到了一种多功能型抗高温压井液，进而完成了本发明。

具体而言，本发明的技术方案和内容主要涉及如下几个方面。

第一个方面，本发明涉及一种多功能型抗高温复合压井液，所述压井液包括如下重量份的各种组分，且所有组分总计为100重量份：

在本发明的所述多功能型抗高温复合压井液中，所有涉及组成的“包括”，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”等及其类似含义。

在本发明的所述多功能型抗高温复合压井液中，所述季铵盐阳离子聚合物的组成用量为3-5重量份，例如可为3重量份、4重量份或5重量份。

所述季铵盐阳离子聚合物是由二乙胺与环氧氯丙烷在引发剂作用下反应而成，其结构式为：

n为聚合度，其大小应使得所述季铵盐阳离子聚合物的数均分子量为10000-60000，最优选为30000-35000。

所述季铵盐阳离子聚合物的制备方法如下：向二乙胺中滴加加入环氧氯丙烷，滴加完毕后再加入引发剂，并控制反应温度为15-20℃，待引发剂加入完毕后，升温至40-45℃反应30-40分钟；反应结束后，将所得反应混合物过滤，然后顺次用乙酸乙酯、正己烷进行洗涤，置于真空烘箱中于70-80℃干燥1-2小时，得到淡黄色粘稠液体，即为所述季铵盐阳离子聚合物。

其中，二乙胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1.1-1.2:1。

其中，所述引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠体系，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1-2:1，例如可为1:1、1.5:1或2:1。

优选引发剂的总摩尔用量与环氧氯丙烷的摩尔用量的比为0.05-0.07:1，例如可为0.05:1、0.06:1或0.07:1，最优选为0.06:1。

发明人意外地发现，当引发剂的总摩尔用量与环氧氯丙烷的摩尔用量的比为0.05-0.07:1，且引发剂加入完毕后，升温至40-45℃进行反应时，所得的所述季铵盐阳离子聚合物的数量分子量为30000-35000之间(即n的数值范围可以明确的确定)，也即聚合度n的大小使得所述季铵盐阳离子聚合物的数量分子量为30000-35000。当使用具有该分子量范围的季铵盐阳离子聚合物时，本发明的所述压井液具有特别优异的效果(见随后部分的表格中数据)，这是非显而易见的。

在本发明的所述多功能型抗高温复合压井液中，所述增稠剂的组成用量为1-3重量份，例如可为1重量份、2重量份或3重量份。

所述增稠剂为HPC(羟丙基纤维素)、聚合物KYP或两者的混合物，优选为聚合物KYP。

其中，聚合物KYP是已知物质，例如可见于刘平德等人，“新型聚合物KYP的合成与性能研究”，《大庆石油地质与开发》，2005年第2期。

在本发明的所述多功能型抗高温复合压井液中，所述抗高温滤失剂的组成用量为2-4重量份，例如可为2重量份、3重量份或4重量份。

所述抗高温滤失剂为HTFLA、腐植酸钾、SMC(磺化褐煤)中的一种或任何多种的混合物，优选为HTFLA。

其中，所述HTFLA为腐植酸钠与磺化酚醛树脂(有时也称为磺化酚醛树脂SMP)的混合物，两者的质量比为2:0.5-1.5，优选为2:1。

其中，所述磺化酚醛树脂是已知物质，现有技术中有多种该物质的制备方法，在此不再一一赘述。

在本发明的所述多功能型抗高温复合压井液中，所述密度调节剂的组成用量为15-60重量份，例如可为15重量份、30重量份、45重量份或60重量份。

所述密度调节剂为甲酸钾、甲酸铯、乙二酸钠中的任意一种或任意多种的混合物，优选为甲酸钾与乙二酸钠的混合物，其中甲酸钾与乙二酸钠的质量比为1:1-2。

在本发明的所述多功能型抗高温复合压井液中，所述助剂的组成用量为1-3重量份，例如可为1重量份、2重量份或3重量份。

所述助剂为AA-MA(丙烯酸-马来酸酐共聚物)、EDTMPS(乙二胺四甲叉膦酸钠)、FHCIR中的任意一种或任意多种的混合物，优选为FHCIR。

其中，AA-MA即丙烯酸-马来酸酐共聚物，其为非常公知的已知聚合物，在现有技术中有大量的制备方法，在此不再一一赘述。

其中，FHCIR是钼酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠及磺化木质素的混合物，钼酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠及磺化木质素的质量比为1:2-4:0.5-1.5，优选为1:3:1。

其中所述的磺化木质素为非常公知的已知物质，在现有技术中有大量的制备方法，在此不再一一赘述。

第二个方面，本发明还涉及上述多功能型抗高温复合压井液的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)分别称取各自重量份的水、季铵盐阳离子聚合物、增稠剂、抗高温滤失剂、密度调节剂和助剂；

(2)向水中依次加入季铵盐阳离子聚合物、增稠剂、抗高温降滤失剂、密度调节剂与助剂，然后在常温下搅拌20-40分钟，便得到本发明所述多功能抗高温复合型压井液。

第三个方面，本发明涉及上述多功能型抗高温复合压井液在石油勘探与开发中的用途。

本发明的所述多功能型抗高温复合压井液具有多种优异效果，可用于石油勘探与开发，尤其是可用于石油勘探与开发的油气层开发的修井领域中，在工业上具有良好的工业应用潜力和市场价值。

综上所述，本发明提供了一种多功能型抗高温复合压井液、制备方法及其用途，所述多功能型抗高温复合压井液具有良好的抗高温性能(≥170℃)、滤失量小、油层伤害低、渗透率恢复值高、密度可调等诸多优点，具体而言，其具有如下的优异性能：

(1)所述多功能型抗高温复合压井液具有较好的抗高温能力，抗高温达170℃以上。

(2)所述多功能型抗高温复合压井液对油层伤害低，渗透率恢复值>95％，具有良好的油气层保护效果。

(3)所述多功能型抗高温复合压井液密度可调，可在1.1-1.6g/cm³的宽泛范围内进行适当调节，从而具有良好的适用性。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

在如下的所有制备例中，数量分子量的测量方法是非常公知的，例如可采用膜渗透压法进行测量，在此不再一一赘述。

在如下的所有实施例中，所使用的测试仪器为页岩膨胀仪、六速旋转粘度计、高温高压滤失仪、渗透率仪等，这些仪器可为任何市售产品，并按照公知的实验方法进行各个性能指标的测定。

制备例1：季铵盐阳离子聚合物的制备

向二乙胺中滴加加入环氧氯丙烷，其中二乙胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1.1:1；滴加完毕后再加入过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂体系，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1.5:1，且两者的总摩尔用量与环氧氯丙烷的摩尔用量的比为0.06:1；控制反应温度为15-20℃之间，待引发剂加入完毕后，升温至40℃反应40分钟；反应结束后，将所得反应混合物过滤，然后顺次用乙酸乙酯、正己烷进行洗涤，置于真空烘箱中于70-80℃干燥1-2小时，得到淡黄色粘稠液体，即为所述季铵盐阳离子聚合物，命名为Q1，经过测量其数均分子量为30000-35000。

制备例2：季铵盐阳离子聚合物制备过程中引发剂用量的考察

向二乙胺中滴加加入环氧氯丙烷，其中二乙胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1.2:1；滴加完毕后再加入过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂体系，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1.5:1，且两者的总摩尔用量与环氧氯丙烷的摩尔用量的比见下表1所述；控制反应温度为15-20℃之间，待引发剂加入完毕后，升温至40℃反应40分钟；反应结束后，将所得反应混合物过滤，然后顺次用乙酸乙酯、正己烷进行洗涤，置于真空烘箱中于70-80℃干燥1-2小时，得到淡黄色粘稠液体，即得到季铵盐阳离子聚合物，其命名及数均分子量见下表1。

表1

注：其中Q6、Q7的数均分子量均在30000-35000之间。

制备例3：季铵盐阳离子聚合物制备过程中温度的考察

向二乙胺中滴加加入环氧氯丙烷，其中二乙胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1.1:1；滴加完毕后再加入过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发剂体系，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1.5:1，且两者的总摩尔用量与环氧氯丙烷的摩尔用量的比为0.06:1；控制反应温度为15-20℃之间，待引发剂加入完毕后，升温至如下表2所示的温度并反应40分钟；反应结束后，将所得反应混合物过滤，然后顺次用乙酸乙酯、正己烷进行洗涤，置于真空烘箱中于70-80℃干燥1-2小时，得到淡黄色粘稠液体，即得到季铵盐阳离子聚合物，其命名及数均分子量见下表2。

表2

由表1-2可见，只有采用过硫酸铵与亚硫酸氢钠的总摩尔用量与环氧氯丙烷的摩尔用量的比为0.05-0.07:1以及反应温度为40-45℃时，才能得到数均分子量为30000-35000之间的本发明所述季铵盐阳离子聚合物。

制备例4-7

除分别使用二甲胺、二正丙胺、二异丙胺和二正丁胺代替制备例1中的二乙胺外，以与制备例1相同的方式实施了制备例4-7，所得季铵盐阳离子聚合物分别命名为Q19、Q20、Q21和Q22。

实施例1

(1)分别称取78重量份水、3重量份季铵盐阳离子聚合物Q1、1重量份增稠剂KYP、2重量份抗高温滤失剂HTFLA(由质量比为2:1的腐植酸钠和磺化酚醛树脂组成)、15重量份密度调节剂(由质量比为1:1的甲酸钾和乙二酸钠组成)和1重量助剂FHCIR(由钼酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠和磺化木质素组成，三者的质量比为1:3:1)；

(2)向水中依次加入季铵盐阳离子聚合物、增稠剂、抗高温降滤失剂、密度调节剂与助剂，然后在常温下搅拌20分钟，便得到本发明所述多功能抗高温复合型压井液，命名为Y1。

实施例2

(1)分别称取49重量份水、4重量份季铵盐阳离子聚合物Q6、2重量份增稠剂KYP、3重量份抗高温滤失剂HTFLA(由质量比为2:1的腐植酸钠和磺化酚醛树脂组成)、40重量份密度调节剂(由质量比为1:2的甲酸钾和乙二酸钠组成)和2重量助剂FHCIR(由钼酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠和磺化木质素组成，三者的质量比为1:3:1)；

(2)向水中依次加入季铵盐阳离子聚合物、增稠剂、抗高温降滤失剂、密度调节剂与助剂，然后在常温下搅拌30分钟，便得到本发明所述多功能抗高温复合型压井液，命名为Y2。

实施例3

(1)分别称取25重量份水、5重量份季铵盐阳离子聚合物Q7、3重量份增稠剂KYP、4重量份抗高温滤失剂HTFLA(由质量比为2:1的腐植酸钠和磺化酚醛树脂组成)、60重量份密度调节剂(由质量比为1:1.5的甲酸钾和乙二酸钠组成)和3重量助剂FHCIR(由钼酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠和磺化木质素组成，三者的质量比为1:3:1)；

(2)向水中依次加入季铵盐阳离子聚合物、增稠剂、抗高温降滤失剂、密度调节剂与助剂，然后在常温下搅拌40分钟，便得到本发明所述多功能抗高温复合型压井液，命名为Y3。

实施例4

(1)分别称取60重量份水、3重量份季铵盐阳离子聚合物Q15、3重量份增稠剂KYP、2重量份抗高温滤失剂HTFLA(由质量比为2:1的腐植酸钠和磺化酚醛树脂组成)、30重量份密度调节剂(由质量比为1:2的甲酸钾和乙二酸钠组成)和2重量助剂FHCIR(由钼酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠和磺化木质素组成，三者的质量比为1:3:1)；

(2)向水中依次加入季铵盐阳离子聚合物、增稠剂、抗高温降滤失剂、密度调节剂与助剂，然后在常温下搅拌25分钟，便得到本发明所述多功能抗高温复合型压井液，命名为Y4。

实施例5-12

除分别使用如下的季铵盐阳离子聚合物代替实施例1-4中的季铵盐阳离子聚合物外，以与实施例1-4相同的方式实施了实施例5-12，其各自的实施对应关系、所得压井液命名如下表3所示：

表3

实施例13-28

除使用季铵盐阳离子聚合物Q19分别代替实施例1-4中相应的季铵盐阳离子聚合物外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例13-16，所得压井液分别命名Y13、Y14、Y15和Y16。

除使用季铵盐阳离子聚合物Q20分别代替实施例1-4中相应的季铵盐阳离子聚合物外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例17-20，所得压井液分别命名Y17、Y18、Y19和Y20。

除使用季铵盐阳离子聚合物Q21分别代替实施例1-4中相应的季铵盐阳离子聚合物外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例21-24，所得压井液分别命名Y21、Y22、Y23和Y24。

除使用季铵盐阳离子聚合物Q22分别代替实施例1-4中相应的季铵盐阳离子聚合物外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例25-28，所得压井液分别命名Y25、Y26、Y27和Y28。

实施例29-32

除使用腐植酸钾和SMC的混合物分别代替实施例1-4中的HTFLA(腐植酸钾与SMC的质量比分别相同于实施例1-4中的腐植酸钠与磺化酚醛树脂的质量比)外，以与实施例1-4相同的方式实施了实施例29-32，所得压井液分别命名Y29、Y30、Y31和Y32。

实施例33-40

除使用甲酸钾分别代替实施例1-4中的甲酸钾与乙二酸钠的混合物(甲酸钾的质量分别等于实施例1-4中甲酸钾与乙二酸钠的总质量)外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例33-36，所得压井液分别命名Y33、Y34、Y35和Y36。

除使用乙二酸钠分别代替实施例1-4中的甲酸钾与乙二酸钠的混合物(乙二酸钠的质量分别等于实施例1-4中甲酸钾与乙二酸钠的总质量)外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例37-40，所得压井液分别命名Y37、Y38、Y39和Y40。

实施例41-44

当分别省略掉助剂时(助剂的质量由水补齐)，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例41-44，所得压井液分别命名Y41、Y42、Y43和Y44。

实施例45-56

除使用钼酸钠分别代替实施例1-4中的FHCIR(钼酸钠的质量分别等于实施例1-4中所用FHCIR的总质量)外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例45-48，所得压井液分别命名Y45、Y46、Y47和Y48。

除使用羟基亚乙基二膦酸钠分别代替实施例1-4中的FHCIR(羟基亚乙基二膦酸钠的质量分别等于实施例1-4中所用FHCIR的总质量)外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例49-52，所得压井液分别命名Y49、Y50、Y51和Y52。

除使用磺化木质素分别代替实施例1-4中的FHCIR(磺化木质素的质量分别等于实施例1-4中所用FHCIR的总质量)外，分别以与实施例1-4相同的方式实施了实施例53-56，所得压井液分别命名Y53、Y54、Y55和Y56。

性能测试

1、抗高温性能测定

I、将压井液放入高压密封罐，拧紧密封后，在170℃的高温下热滚24h；

II、将热滚后的压井液自然放置至室温，然后测量其经历高温处理后的各种性能如粘度、滤失量、流变性等的变化。

通过对不同的本发明多功能型抗高温复合压井液进行测试，所得的在170℃高温下处理前后的性能实验结果如下表4和表5所示：

表4.压井液体系高温性能实验结果

由上表4中数据可见，Y1-Y4压井液的密度在高温前后并无变化，表观粘度有所正大，滤失量在高温后要显著低于高温前。从而证明了所述压井液充分满足了压井时对高温性能的要求，抗高温型可达到170℃。

而当使用分子量范围不在30000-35000范围内的季铵盐阳离子聚合物时，密度发生了改变，而且表观粘度的增大百分比更小、滤失量的降低幅度变小，从而证明了其抗高温性能要显著弱于使用分子量为30000-35000范围内的季铵盐阳离子聚合物。同时发现，当在合成季铵盐阳离子聚合物时，使用二乙胺得到的产物性能要显著优于使用二甲胺、二正丙胺、二异丙胺和二正丁胺得到的产物性能，证明了二乙胺具有最优的技术效果，这是非显而易见的。

当改变抗高温滤失剂和密度调节剂时，发现所有的性能均劣于相应的Y1-Y4，从而证明了抗高温滤失剂的选择中，HTFLA具有最优的性能；以及在密度调节剂的选择中，甲酸钾与乙二酸钠的混合物具有最好的性能(要显著优于仅仅使用甲酸钾或仅仅使用乙二酸钠)。

而当不包含助剂或者改变助剂的最优组分时，发现各种性能均有大幅度降低，尤其是滤失量有着显著的增大，证明其抗高温性能要显著弱于Y1-Y4。

下表5是在170℃下高温处理前后的剪切应力(Pa)的变化：

表5.压井液剪切应力(Pa)实验结果

由表5可见，压井液的剪切应力随剪切速率增大而增大，但当改变组分，例如选择分子量范围不在30000-35000范围内的季铵盐阳离子聚合物时，或者省略助剂以及改变各种组分的具体组成时，均导致剪切应力的性能改善要显著弱于Y1-Y4，这证明了Y1-Y4的组成具有最优的技术效果，只有采取如此的组成，相互之间的协同效果和作用才能达到最优化。

2、压井液对储层的伤害评价

利用模拟水将储层岩芯饱和后，再用模拟水在储层温度条件下测其渗透率；将压井液注入中间容器，并在170℃的温度及2.0MPa的条件下向岩芯中注入压井液，注入时间为5h；将压井液侵入后的岩芯放置于储层温度下12.0h；取出岩芯，用水冲刷将在注入端形成的滤饼除去；将岩芯两端互换，反向测定岩芯的渗透率；计算岩芯损害前后的渗透率，并计算岩芯的损害率/岩芯渗透率恢复值，计算方法如下：

R = \frac{K_{2}}{K_{1}} \times 100 %

K = \frac{K_{1} - K_{2}}{K_{1}} \times 100 %

式中：R—渗透率恢复值，％；

K—岩芯渗透率的损害率，％；

K₁—岩芯损害前渗透率，μm²；

K₂—岩芯损害后渗透率，μm²。

对所有实施例的产品进行上述测试，从而计算出R和K值，结果如下表6所示：

表6.压井液对储层伤害的评价结果

由表6中结果可知，Y1-Y4的抗高温复合型有机盐压井液体系对储层的伤害率均小于3％，储层的渗透率恢复值均达到了98.6％以上，说明该体系有非常优异的油气层保护效果。

而当省略某些组分如助剂或者改变组分如选择使用分子量为30000-35000的季铵盐阳离子聚合物等时，均导致对储层的伤害率显著增大，同时渗透率恢复值也显著低于Y1-Y4。

3、压井液体系防腐性能研究

将加入压井液装入高温密封罐中。取表面光滑洁净的规则钢片(长7.232cm、宽1.162cm、高0.208cm、孔径0.400cm)，清洗完后用红外干燥箱烘干，电子天平称量其腐蚀前钢片重量，将钢片置于高压密封罐中。将高压密封罐放入滚子加热炉，在170℃温度下高温热滚24h；热滚完毕后，取出钢片清洗在红外干燥箱内烘干并冷却后，用电子天平称其腐蚀后钢片重量，计算腐蚀速率：

K = \frac{G_{1} - G_{2}}{ρS} \times 365

式中：K—腐蚀速率，mm/a；

G₁—腐蚀前钢片重量，g；

G₂—腐蚀后钢片重量，g；

ρ—钢片密度，7.8g/cm³；

S—钢片表面积，cm²。

在不同温度下压井液腐蚀速率结果见表7。

表7.缓蚀效果评价

由表7可见，Y1-Y4具有最好的缓蚀效果，而当省略助剂时，发现腐蚀率有大幅度上升，或者改变组分如选择使用分子量为30000-35000的季铵盐阳离子聚合物等时，均使得腐蚀率有显著增大。这证明了Y1-Y4的组分组合具有最优的防腐蚀效果，从而可以有效避免压井作业过程中对管柱的腐蚀。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims

1.一种多功能型抗高温复合压井液，所述压井液包括如下重量份的各种组分，且所有组分总计为100重量份：

2.如权利要求1所述的多功能型抗高温复合压井液，其特征在于：所述季铵盐阳离子聚合物的结构式为：

3.如权利要求1-2任一项所述的多功能型复合压井液，其特征在于：所述增稠剂为HPC(羟丙基纤维素)、聚合物KYP或两者的混合物，优选为聚合物KYP。

4.如权利要求1-3任一项所述的多功能型复合压井液，其特征在于：所述抗高温滤失剂为HTFLA、腐植酸钾、SMC(磺化褐煤)中的一种或任何多种的混合物，优选为HTFLA。

5.如权利要求1-4任一项所述的多功能型复合压井液，其特征在于：所述密度调节剂为甲酸钾、甲酸铯、乙二酸钠中的任意一种或任意多种的混合物，优选为甲酸钾与乙二酸钠的混合物。

6.如权利要求1-5任一项所述的多功能型复合压井液，其特征在于：所述助剂为AA-MA(丙烯酸-马来酸酐共聚物)、EDTMPS(乙二胺四甲叉膦酸钠)、FHCIR中的任意一种或任意多种的混合物，优选为FHCIR。

7.如权利要求6所述的多功能型复合压井液，其特征在于：所述FHCIR是钼酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠及磺化木质素的混合物，钼酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠及磺化木质素的质量比为1:2-4:0.5-1.5，优选为1:3:1。

8.权利要求1-7任一项所述的多功能型复合压井液的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(2)向水中依次加入季铵盐阳离子聚合物、增稠剂、抗高温降滤失剂、密度调节剂与助剂，然后在常温下搅拌20-40分钟，便得所述多功能复合型压井液。

9.权利要求1-7任一项所述的多功能型复合压井液在石油勘探与开发中的用途。

10.如权利要求9所述的用途，其特征在于：所述石油勘探与开发是油气层开发的修井领域。