CN104263339A

CN104263339A - 油基钻井液井筒完井清洗液及其制备方法

Info

Publication number: CN104263339A
Application number: CN201410535641.7A
Authority: CN
Inventors: 王茂仁; 冯建建; 王晨; 王军; 肖达士; 张梁; 肖露
Original assignee: Karamay Jinxin Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Karamay Jinxin Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2015-01-07

Abstract

本发明涉及钻井液清洗液技术领域，是一种油基钻井液井筒完井清洗液及其制备方法，该油基钻井液井筒完井清洗液的原料按重量百分数计包括：有机酸溶液 25% 至 30% 、乳化剂 1% 至 3% 、有机溶剂 0.5% 至 0.7% 、快速渗透剂 0.5% 至 2% 、缓蚀剂 0.05% 至 0.1% 和余量的基础油。本发明的油基钻井液井筒完井清洗液是一种油基清洗液，是一种油包酸乳化液，应用在裸眼完井或筛管（割缝管）完井后，能够恢复井筒与地层之间的近井壁孔隙，打开油气通道，具有较高的清洗率，不仅可以清除井筒粘附物，还可以疏通近井壁储层通道，清洗筛管（割缝管），保护油气层。

Description

油基钻井液井筒完井清洗液及其制备方法

技术领域

本发明涉及钻井液清洗液技术领域，是一种油基钻井液井筒完井清洗液及其制备方法。

背景技术

钻井与完井的最终目的是钻开储层并形成油气流动的通道，建立油气井良好的生产条件，任何阻碍流体从井眼周围储层流入井底的现象均称为对储层的伤害。在钻开油气层前，油气藏岩石及其矿物组分、所含有的流体都相对地处于一种物理的、化学的、热动力学的以及水动力学的平衡状态，在钻井、完井的施工过程中均可能由于物理、化学等因素的作用，破坏原有的平衡状态，严重的伤害储层，极大地影响油气井的产能。油基钻井液与完井液技术由于其具有对储层保护效果好、润滑性能好等优点已经应用于大位移井、水平井中，国内外大位移井、水平井多以裸眼、筛管（割缝管）完井为主，裸眼、筛管（割缝管）完井方式下，储层保护面临以下难点尚未有效解决：（1）如何防止钻井液固液相对储层的损害；（2）裸眼、筛管（割缝管）完井时，如何解除储层井壁上的内外泥饼；（3）如何防止筛管下入过程中，钻井液与钻屑对筛管的堵塞；（4）如何防止储层井壁上脱落的泥饼对筛管的堵塞。

因此，油基钻井液裸眼、筛管（割缝管）完井时是否能清洗干净对储层保护效果有着至关重要的作用。

公开号为103589412A的中国专利文献公开了一种页岩气开发油基钻井液泥饼清洗液，其组成为清洗剂、加重剂、水;各组分的重量百分比为:清洗剂:10%～30%;加重剂:0%～60%;水:余量;清洗剂由非离了表面活性剂与互溶剂组成，非离了表面活性剂与互溶剂的重量比为1:9～9:1;非离了表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪酸酯,聚氧丙烯脂肪酸酯等;互溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇等;加重剂为超细铁矿粉粉末，密度为4. 90-5. 20g/cm3。该发明清洗液主要目的为冲洗页岩气开发油基钻井液粘附在井筒表面的虚泥饼，改变井筒表面的水润湿情况，应用在固井前，提高固井质量，不能有效对钻进过程中近井壁带的暂堵层的清洗。

目前国内也有资料公开了油基钻井液井筒清洗液，能在很短时间内将套管内壁上的油浆和油膜清洗干净，从而使井壁和套管壁从“油润湿”转变为“水润湿”，也都是主要用于固井前清洗，而不是对储层孔隙的恢复。例如初光友等2012年在《油基钻井液井筒清洗液的研制及现场应用》中公开了一种井筒清洗液：海水+0.5%氢氧化钠+0.5%清洗剂+1.5%渗透剂+1.5%清洗助剂；2008年王荐等在《油基钻井液井筒清洗技术室内研究》中公开了一种油基钻井液清洗液主要由有机溶剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、螯合剂和稳定剂及相应助剂等组成。

从上面可以看出，当前公开的油基钻井液清洗液都是水基清洗液，其主要作用机理是在井壁快速形成润湿反转，水基清洗液主要针对的是水基钻井液，一般情况来说，清洗液必须与钻井液配套使用，因为清洗液是否有明显效果，取决于钻井液的成分，水基清洗液针对水基钻井液的主要作用有三点：首先是破坏大分子聚合物，剪短其分子链；其次是大量的酸溶性颗粒组成的滤饼，使用酸类物质反应溶解；最后是表面活性物质，改变孔隙的亲水亲油性质，水基清洗液针对油基钻井液来说，除了第二点作用相同外，首先存在的问题便是水基清洗液无法直接与油基钻井液的滤饼反应，油水不相容，所以，对于油基钻井液应当使用油基清洗液来清洗，而油基清洗液作用有四点：首先是使油包水微乳液体系破乳，其次渗透剂使滤饼松动，然后酸溶性物质溶解反应，最后油包酸微乳液清洗疏通孔道。

另外，出于对保护油气层的原因，采用油基钻井液的原因多为储层水敏性较强，若采用水基清洗液来清洗油基钻井液，就会与油基钻井液保护储层的目的完全矛盾和相反了。

因此，目前公开使用的水基清洗液其实并不适用于油基钻井液，但是目前又尚无专门针对油基钻井液的油基清洗液。

发明内容

本发明提供了一种油基钻井液井筒完井清洗液及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决目前尚无专门针对油基钻井液的油基清洗液的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种油基钻井液井筒完井清洗液，其原料按重量百分数计包括：有机酸溶液25%至30%、乳化剂1%至3%、有机溶剂0.5%至0.7%、快速渗透剂0.5%至2%、缓蚀剂0.05%至0.1%和余量的基础油。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述有机酸溶液的质量浓度为2%至5%；或/和，有机酸为苯甲酸、肌醇六磷酸和环己烷甲酸中的一种以上；或/和，乳化剂为双子表面活性剂与HLB值为3至6的普通表面活性剂按照重量比1:1至1:9进行复配得到；或/和，有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、戊烷、己烷、环己烷、甲酸甲酯、醋酸乙酯、三乙醇胺中的一种以上；或/和，快速渗透剂为琥珀酸脂磺酸钠；或/和，缓蚀剂为亚硝酸钠、亚硝酸钾、硅酸钠、磺化木质素、苯并三唑和十六烷胺中的一种以上；或/和，基础油为柴油、白油、气制油、航空煤油中的一种以上。

上述双子表面活性剂为C12至C18链长的烷双烷基季铵盐中的一种；或/和，普通表面活性剂为植物油酸、油酸二乙酰胺、Span80、OP-4和环烷酸钙中的一种；或/和，白油为3#白油、4#白油、5#白油中的一种以上。

上述油基钻井液井筒完井清洗液还包括水溶性加重剂，水溶性加重剂的使用量为水溶性加重剂在有机酸溶液中的质量浓度为5%至饱和，其中，水溶性加重剂为氯化钾、氯化钠、甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、甲酸溴中的一种以上。

上述油基钻井液井筒完井清洗液按下述方法得到：将基础油和乳化剂加入至有机酸溶液中搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

上述油基钻井液井筒完井清洗液按下述方法得到：将水溶性加重剂溶解到有机酸溶液中，然后再向加了水溶性加重剂的有机酸溶液中加入基础油和乳化剂搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

上述每次搅拌的搅拌时间为0.5小时至1小时、搅拌速率为1000r/min至10000r/min。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种油基钻井液井筒完井清洗液的制备方法，其按下述方法进行：将基础油和乳化剂加入至有机酸溶液中搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

本发明的油基钻井液井筒完井清洗液是一种油基清洗液，是一种油包酸乳化液，应用在裸眼完井或筛管（割缝管）完井后，能够恢复井筒与地层之间的近井壁孔隙，打开油气通道，具有较高的清洗率，不仅可以清除井筒粘附物，还可以疏通近井壁储层通道，清洗筛管（割缝管），保护油气层。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。除非特别说明，本发明中的%均为质量百分数；除非特别说明，制备过程在常温、常压状态下进行；除非特别说明，本发明中采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备；除非特别说明，本发明中所用试剂均为市购；除非特别说明，本发明中的水为自来水；除非特别说明，本发明中的溶液均为溶剂为水的水溶液，例如，若未做特别说明，盐酸溶液为盐酸水溶液。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1，该油基钻井液井筒完井清洗液的原料按重量百分数计包括：有机酸溶液25%至30%、乳化剂1%至3%、有机溶剂0.5%至0.7%、快速渗透剂0.5%至2%、缓蚀剂0.05%至0.1%和余量的基础油。

实施例2，该油基钻井液井筒完井清洗液的原料按重量百分数计包括：有机酸溶液25%或30%、乳化剂1%或3%、有机溶剂0.5%或0.7%、快速渗透剂0.5%或2%、缓蚀剂0.05%或0.1%和余量的基础油。

实施例3，该油基钻井液井筒完井清洗液的原料按重量百分数计包括：有机酸溶液25%、乳化剂1%、有机溶剂0.5%、快速渗透剂0.5%、缓蚀剂0.05%和72.95%的基础油。

实施例4，该油基钻井液井筒完井清洗液的原料按重量百分数计包括：有机酸溶液30%、乳化剂3%、有机溶剂0.7%、快速渗透剂2%、缓蚀剂0.1%和64.2%的基础油。

实施例5，作为上述实施例的优选，有机酸溶液的质量浓度为2%至5%；或/和，有机酸为苯甲酸、肌醇六磷酸和环己烷甲酸中的一种以上；或/和，乳化剂为双子表面活性剂与HLB值为3至6的普通表面活性剂按照重量比1:1至1:9进行复配得到；或/和，有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、戊烷、己烷、环己烷、甲酸甲酯、醋酸乙酯、三乙醇胺中的一种以上；或/和，快速渗透剂为琥珀酸脂磺酸钠；或/和，缓蚀剂为亚硝酸钠、亚硝酸钾、硅酸钠、磺化木质素、苯并三唑和十六烷胺中的一种以上；或/和，基础油为柴油、白油、气制油、航空煤油中的一种以上。

实施例6，作为上述实施例的优选，双子表面活性剂为C12至C18链长的烷双烷基季铵盐中的一种；或/和，普通表面活性剂为植物油酸、油酸二乙酰胺、Span80、OP-4和环烷酸钙中的一种；或/和，白油为3#白油、4#白油、5#白油中的一种以上。

实施例7，作为上述实施例的优选，油基钻井液井筒完井清洗液还包括水溶性加重剂，水溶性加重剂的使用量为水溶性加重剂在有机酸溶液中的质量浓度为5%至饱和，其中，水溶性加重剂为氯化钾、氯化钠、甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、甲酸溴中的一种以上。在现场施工时，根据不同井况地层密度，需要配制不同密度的油基钻井液井筒完井清洗液以满足不同井况的需求，根据需要的油基钻井液井筒完井清洗液的密度，加入所需量的水溶性加重剂使油基钻井液井筒完井清洗液的密度达到要求。

实施例8，作为上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6的优选，油基钻井液井筒完井清洗液按下述制备方法得到：将基础油和乳化剂加入至有机酸溶液中搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

实施例9，作为上述实施例7的优选，油基钻井液井筒完井清洗液按下述制备方法得到：将水溶性加重剂溶解到有机酸溶液中，然后再向加了水溶性加重剂的有机酸溶液中加入基础油和乳化剂搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

实施例10，作为上述实施例8和实施例9的优选，每次搅拌的搅拌时间为0.5小时至1小时、搅拌速率为1000r/min至10000r/min。

对根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液进行性能测试：

1、清洗液的腐蚀性能测试

试验参照石油天然气行业标准SY/T5273-2000的油田采出水用缓蚀剂性能评价中静态挂片失重法进行，结果见表1。

石油天然气行业标准SY/T5273-2000的油田采出水用缓蚀剂性能评价中静态挂片失重法是一种腐蚀性评价方法，据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液中清洗液中含有的有机酸相对盐酸酸性弱得多，对于油田来说，腐蚀速率越低越好，这样对套管及工作金属件的腐蚀影响越小，目前行业内普遍认为钻井液的腐蚀速率最好不要高于1.0g/（m2.h）。由表1中数据可以看出，根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液反应后，试件均光亮，腐蚀速率能控制在1.0g/m2.h以下，可以较好的满足现场施工需求。

2、清洗剂的清洗率评价

清洗率是评价清洗液清洗效率的一个定量指标，可以采取泥饼失重测量法和清洗仪模拟井筒测量法两种。

2.1泥饼失重测量法

（1）将配制好的的油基钻井液按高温高压失水的方法进行压制泥饼；

（2）用橡皮筋将泥饼固定在流速旋转粘度计的外筒上；

（3）将根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液装入清洗杯中，打开粘度计开关，在6r/min转速下旋转2h的时间后，取出泥饼，查看泥饼清除效果。

清洗率通过以下公式来计算：

A=（G1-G2）/（G1-G0）×100%

式中：A——清洗剂的清洗率，%；

G0、G1、G2——分别依次为转筒和滤纸的质量、压制泥饼后转筒和滤纸的质量、泥饼清洗后转筒和滤纸的质量，g。

测量结果见表2。

由表2可以看出，采用泥饼失重法测量根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液的清洗率均达到了90%以上，具有良好的清洗效果。

2.2清洗仪模拟井筒测量法

把模拟套管的装置（W原）在油基钻井液中浸泡12h；提出，放置在烘箱中于80℃下老化24h后称重（W总）；然后把装置放入清洗实验装置中，用清洗液以一定速率（0.8～1.0m/s），70℃～80℃清洗一定时间在烘箱中于80℃下老化24h后再称重（W冲）；最后按如下公式计算清洗率：

清洗率=（W总-W冲）/（W总-W原）×100%

测量结果见表3。

由表3可以看出，清洗2h以上，根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液的清洗率可以达到90%以上，具有良好的清洗效果。

但是油基滤饼，若采用水基清洗液清洗，若油基钻井液中未加入酸溶性颗粒，水基清洗液的清洗率＜10%，若含有酸溶性物质，酸溶性物质含量越高，清洗率越高，但是水基清洗液的清洗率仍＜50%，远远低于油基清洗液清洗率。

3、清洗液渗透率恢复值评价

根据达西定律，在实验设定的条件下注入各种与地层损害有关的流体，或改变渗流条件(流速、净围压等)，测定岩样的渗透率及其变化，从而评价储层渗透率的损害程度。参照中国石油天然气行业标准SY/T6540-2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》来评价其储层保护性能。实验条件:围压为3.5MPa，压差为3.OMPa，速度梯度为300s-1，损害时间为125min。取根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液分别对1#、2#、3#人造岩心进行清洗液渗透率恢复值测定，测量结果平均值见表4。

从表4可以看出，采用根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液清洗前渗透率恢复值在85％以上，说明钻井液对储层伤害小；解堵后渗透率恢复值在95％以上，采用根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液清洗液解堵效果明显，孔隙通道恢复效果好，储层保护性能好。

渗透率恢复值是评价储层伤害的相对数据，渗透率恢复值越高，相对而言对于储层的伤害越小，目前行业内认为采用SY/T6540-2002标准测量的渗透率恢复值≥75%（钻井液技术手册（第一版）），就是对储层伤害较小，100%几乎对储层没有伤害，大于100%的情况较少，对储层不但没有伤害，还有改进作用。

因此，由上述性能测试可以看出，根据本发明上述实施例得到的油基钻井液井筒完井清洗液是一种油基清洗液，是一种油包酸乳化液，应用在裸眼完井或筛管（割缝管）完井后，能够恢复井筒与地层之间的近井壁孔隙，打开油气通道，具有较高的清洗率，不仅可以清除井筒粘附物，还可以疏通近井壁储层通道，清洗筛管（割缝管），保护油气层。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims

1.一种油基钻井液井筒完井清洗液，其特征在于原料按重量百分数计包括：有机酸溶液25%至30%、乳化剂1%至3%、有机溶剂0.5%至0.7%、快速渗透剂0.5%至2%、缓蚀剂0.05%至0.1%和余量的基础油。

2.根据权利要求1所述的油基钻井液井筒完井清洗液，其特征在于有机酸溶液的质量浓度为2%至5%；或/和，有机酸为苯甲酸、肌醇六磷酸和环己烷甲酸中的一种以上；或/和，乳化剂为双子表面活性剂与HLB值为3至6的普通表面活性剂按照重量比1:1至1:9进行复配得到；或/和，有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、戊烷、己烷、环己烷、甲酸甲酯、醋酸乙酯、三乙醇胺中的一种以上；或/和，快速渗透剂为琥珀酸脂磺酸钠；或/和，缓蚀剂为亚硝酸钠、亚硝酸钾、硅酸钠、磺化木质素、苯并三唑和十六烷胺中的一种以上；或/和，基础油为柴油、白油、气制油、航空煤油中的一种以上。

3.根据权利要求2所述的油基钻井液井筒完井清洗液，其特征在于双子表面活性剂为C12至C18链长的烷双烷基季铵盐中的一种；或/和，普通表面活性剂为植物油酸、油酸二乙酰胺、Span80、OP-4和环烷酸钙中的一种；或/和，白油为3#白油、4#白油、5#白油中的一种以上。

4.根据权利要求1或2或3所述的油基钻井液井筒完井清洗液，其特征在于还包括水溶性加重剂，水溶性加重剂的使用量为水溶性加重剂在有机酸溶液中的质量浓度为5%至饱和，其中，水溶性加重剂为氯化钾、氯化钠、甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯、甲酸溴中的一种以上。

5.根据权利要求1或2或3所述的油基钻井液井筒完井清洗液，其特征在于按下述方法得到：将基础油和乳化剂加入至有机酸溶液中搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

6.根据权利要求4所述的油基钻井液井筒完井清洗液，其特征在于按下述方法得到：将水溶性加重剂溶解到有机酸溶液中，然后再向加了水溶性加重剂的有机酸溶液中加入基础油和乳化剂搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

7.根据权利要求5或6所述的油基钻井液井筒完井清洗液，其特征在于每次搅拌的搅拌时间为0.5小时至1小时、搅拌速率为1000r/min至10000r/min。

8.一种根据权利要求1或2或3所述的油基钻井液井筒完井清洗液的制备方法，其特征在于按下述方法进行：将基础油和乳化剂加入至有机酸溶液中搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

9.根据权利要求4所述的油基钻井液井筒完井清洗液的制备方法，其特征在于按下述方法进行：将水溶性加重剂溶解到有机酸溶液中，然后再向加了水溶性加重剂的有机酸溶液中加入基础油和乳化剂搅拌混合均匀后，再向其中加入有机溶剂、快速渗透剂和缓蚀剂经过搅拌混合均匀得到油基钻井液井筒清洗液。

10.根据权利要求8或9所述的油基钻井液井筒完井清洗液的制备方法，其特征在于每次搅拌的搅拌时间为0.5小时至1小时、搅拌速率为1000r/min至10000r/min。