CN104745165B - 固井用含盐冲洗液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固井用含盐冲洗液的配方：100份水、10～36份氯化钠、1～3份碳酸钠、1～10份甜菜碱类两性表面活性剂和0.1～5份木质素磺酸钠；本发明还公开了一种固井用含盐冲洗液的制备方法：将氯化钠、碳酸钠和木质素磺酸钠完全溶解在水中，再向其中加入甜菜碱类两性表面活性剂，继续搅拌10～20min即得到固井用含盐冲洗液；该固井用含盐冲洗液对盐膏层进行固井作业时减少或防止对盐膏层的溶解，避免因冲洗液对盐膏层过度溶解造成的井壁坍塌，并且还能够有效地冲洗套管壁，提高水泥浆和套管的界面胶结强度，提高固井质量，可适用于油基钻井液和水基钻井液。

Description

固井用含盐冲洗液及其制备方法

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，特别涉及一种固井用含盐冲洗液及其制备方法。

背景技术

在钻井作业中，泥浆的长期循环会在井壁和套管上形成较厚的虚泥饼，虚泥饼的存在会使井壁、套管壁与水泥浆之间的胶结质量变差，甚至不胶结，严重影响固井质量。因此在固井施工作业中，需要在注水泥之前注入一定量含有表面活性剂的冲洗液，稀释并清除虚泥饼，改善两个界面的亲和性，达到提高水泥浆与两界面的胶结质量，提高固井质量的目的。针对此情况，国内各大油田开发了一系列冲洗液，应用于固井现场施工中，有效地提高了固井质量。

然而，随着石油钻探工程的发展，各种复杂地层固井问题逐渐出现。盐膏层是近年来国内外油田常见的复杂地层。在对盐膏层进行固井作业时，需要在冲洗液中溶解一定浓度的盐，以防止因冲洗液对盐膏层过度溶解造成的井壁坍塌。然而，目前国内开发的冲洗液中使用在盐膏层时的表面活性剂抗盐效果差，在高浓度盐条件下的溶解性变差，即高浓度的盐溶液中无法溶解足量的表面活性剂导致冲洗液的冲洗效果变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对盐膏层进行固井作业时减少或防止对盐膏层的溶解，避免因冲洗液对盐膏层过度溶解造成的井壁坍塌，并且还能够有效地冲洗套管壁，提高水泥浆和套管的界面胶结强度，提高固井质量的固井用含盐固井冲洗液。

本发明还提供了一种既适用于油基钻井液同时适用于水基钻井液的固井用含盐固井冲洗液的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所述固井用含盐冲洗液，由以下重量份的原料混合而成：

其中，所述氯化钠减少或防止在盐膏层固井作业中冲洗液对盐膏层的溶解，避免因冲洗液对盐膏层过度溶解而造成的井壁坍塌；甜菜碱类两性表面活性剂的加入使该冲洗液的冲洗效果更好，同时提高水泥浆与套管的界面胶结强度。

优选地，所述氯化钠的加入量为20～36重量份，使溶液接近饱和状态下，冲洗效果更好。

优选地，所述甜菜碱类两性表面活性剂为椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱或月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱。这两种磺化甜菜碱类两性表面活性剂本身具有良好的抗盐性，并且在饱和盐水条件下具有较强的清洗效果。

该固井用含盐冲洗液的制备方法，包括下述步骤：

(1)向容器内加入水，之后向容器内加入的氯化钠、碳酸钠和木质素磺酸钠，搅拌至完全溶解，得到混合溶液(I)；

(2)向混合溶液(I)内加入甜菜碱类两性表面活性剂，继续搅拌10～20min，即得到固井用含盐冲洗液。

与现有技术相比，在盐膏层固井作业中使用该固井用含盐冲洗液能够减少或防止对盐膏层的溶解，避免因冲洗液对盐膏层过度溶解造成的井壁坍塌；冲洗效果好，对水基钻井液和油基钻井液均具有较强的冲洗效果，同时能提高水泥浆与套管的界面胶结强度；与钻井液、水泥浆均有良好的相容性；同时抗温性能好，其适用温度可达到高温200℃。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例1

在100mL清水中依次加入15g氯化钠、1.5g碳酸钠和2g木质素磺酸钠，搅拌至完全溶解后，加入6g椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，搅拌10min得到固井用含盐固井冲洗液。

实施例2

在100mL清水中依次加入20g氯化钠、2g碳酸钠和1.5g木质素磺酸钠，搅拌至完全溶解后，加入5g月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，搅拌18min得到固井用含盐固井冲洗液。

实施例3

在100mL清水中依次加入25g氯化钠、1g碳酸钠和1g木质素磺酸钠，搅拌至完全溶解后，加入3g椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，搅拌20min得到固井用含盐固井冲洗液。

性能测试：

对实施例1～3制备的固井用含盐冲洗液(以下简称为冲洗液)按照标准SY/T5374-2000油气井注水泥前置液使用方法进行评价。

(1)冲洗效率实验

试验钻井液为施工现场用的水基钻井液及油基钻井液。其中水基钻井液选取有机盐钻井液进行实验，实验仪器采用六速旋转粘度计。

冲洗效率实验的实验方法如下：

(1)将钻井液倒入旋转粘度计杯中，称取粘度计杯子及钻井液质量W₀；

(2)将旋转粘度计外筒刻度线以下部分浸入钻井液中，在300rpm下搅拌5min，静滴3min，称取粘度计杯子及钻井液质量W₁；

(3)将配制好的冲洗液在不同温度养护后，倒入旋转粘度计杯中，称取杯子及冲洗液质量W₂；

(4)将沾有钻井液的旋转粘度计外筒浸入冲洗液中，在300rpm下冲洗5min，静滴3min，称取杯子及冲洗液质量W₃。

(5)冲洗率η按式(1)计算，进行3组平行实验取平均值，平行试验间误差不超过5％，试验数据结果如表12所示。。

………………………(1)

式中:

η—冲洗效率；

W₀—旋转粘度计杯子及钻井液质量，单位为克(g)；

W₁—旋转粘度计外筒沾满钻井液后粘度计杯子及钻井液质量，单位为克(g)；

W₂——旋转粘度计杯子及冲洗液质量，单位为克(g)；

W₃——冲洗后旋转粘度计杯子及冲洗液质量，单位为克(g)。

表1 常温下冲洗液冲洗效果数据表

实验结果表明，该固井用含盐冲洗液对水基钻井液和油基钻井液均具有较强的冲洗效果。

(2)抗高温试验

选取实施例3制备的固井用含盐固井冲洗液为例进行抗高温性能测试。

选取120℃、160℃、200℃三个温度点进行抗高温试验，将实施例3制备的固井用含盐冲洗液在增压稠化仪中养护120min，降温至90℃后，将冲洗液取出并测定其在90℃条件下对水基钻井液及油基钻井液的冲洗效果，试验数据结果如表2所示。

表2 高温下冲洗液冲洗效果数据表

实验结果表明，该冲洗液在高温度条件下对水基及油基钻井液均具有良好的冲洗效果，说明该固井用含盐冲洗液具有良好的抗温效果。

(3)流变性相容试验

选取实施例3制备的固井用含盐固井冲洗液为例进行流变性相容试验。其中，钻井液选用密度为1.18g/cm³的水基钻井液，水泥浆选用密度为1.88g/cm³的抗盐水泥浆，实验数据结果如表3所示。

表3 冲洗液与钻井液、水泥浆相容性实验

上述试验数据表明，该固井用含盐冲洗液与钻井液、水泥浆以不同比例混合，测试得到的混合物的粘度采用六速旋转粘度计进行测试及换算，所得数据如上表所示。从表3可以看出，流型指数n值变高，稠度系数K值变低，表明该固井用含盐冲洗液与钻井液、水泥浆具有良好的流变相容性。

(4)冲洗液对水泥浆稠化时间影响

冲洗液与水泥浆混浆的稠化时间按照GB/T19139-2012测定，选取实施例3制备的固井用含盐固井冲洗液为例进行试验，水泥浆选用密度为1.88g/cm³的抗盐水泥浆，实验条件：温度：52℃、压强：26.5MPa、升温时间：28min。实验数据结果如下表4所示。

表4 固井用含盐冲洗液对水泥浆稠化时间影响

混合流体体积分数	初始稠度(Bc)	稠化时间(min)
			100％水泥浆	22.4	108
95％水泥浆5％冲洗液	21.7	112
			75％水泥浆25％冲洗液	14.9	135
50％水泥浆50％冲洗液	10.6	186
			25％水泥浆75％冲洗液	9.5	＞200
5％水泥浆液95％冲洗液	9.1	＞200

试验数据表明，在水泥浆中混入冲洗液后，水泥浆的稠化时间均延长，并且该固井用含盐冲洗液不会使水泥浆发生变稠、絮凝、闪凝等现象。

以上评价试验数据表明，所研制的含盐固井冲洗液冲洗效率高、适用于油基和水基钻井液中，与钻井液和水泥浆有很好的相容性、有效提高固井质量，可以在盐膏层固井作业中得到广泛应用，有效地提高了该地区固井质量，现场应用效果良好。

Claims (3)

1.一种固井用含盐冲洗液，其特征在于，由以下重量份的原料混合而成：

2.根据权利要求1所述的固井用含盐冲洗液，其特征在于，所述甜菜碱类两性表面活性剂为椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱或月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱。

3.一种权利要求1或2所述的固井用含盐冲洗液的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)向容器内加入水，之后依次加入的氯化钠、碳酸钠和木质素磺酸钠，搅拌至完全溶解，得到混合溶液(I)；

(2)向混合溶液(I)内加入甜菜碱类两性表面活性剂，继续搅拌10～20min，即得到固井用含盐冲洗液。