CN104910885B - 阴‑非离子复合高效冲洗液及其制备方法 - Google Patents

阴‑非离子复合高效冲洗液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阴‑非离子复合高效冲洗液及其制备方法，它包含以下质量百分比的原料：聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯6%~10%；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10%~15%；壬基酚聚氧乙烯醚6%~10%；三聚磷酸钠3%~6%；消泡剂0.5~1.0%；余量为水。其制备方法是先将水预热；然后加入三聚磷酸钠搅拌20~30分钟使之充分溶解；接着加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚在800~1200rmp下搅拌80~100分钟，最后加入硅醚共聚消泡剂。硅醚共聚消泡剂耐酸、碱和无机盐，它的使用能对冲洗液的冲洗效果起到促进作用；该冲洗液能用于25~160℃温度范围，且低温下也具有良好的冲洗效果；与油基泥浆和水泥浆能够相容性好；稳定性好，能适应高温、高盐等环境。

Description

阴-非离子复合高效冲洗液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阴-非离子复合高效冲洗液，主要作用是稀释和分散钻井液，防止钻井液或水泥浆的絮凝和胶凝，能够有效冲刷井壁及套管上的疏松泥饼，提高水泥环第一胶结面和第二胶结面的胶结强度，从而提高固井质量。
背景技术
在注水泥施工前，一般会使用冲洗液进行洗井作业，将黏附在套管和井壁上残留的钻井液冲洗干净，提高固井质量。油基泥浆具有低滤失、低伤害的优点，在油气田钻井中广泛使用，不足之处就是残留在套管的泥浆和形成的滤饼难以清除，严重影响水泥石的胶结性能，易发生水窜和气窜。当油基泥浆与水泥浆直接接触时，会污染水泥浆，使水泥浆增稠，稠化时间缩短，流动性变差，降低顶替效率，影响固井质量。
申请号为02148985.8的中国专利公开了一种包含2.5-3.5份氢氧化钠，4.0-5.0分乙二胺四乙酸再加入12.0-12.5份油酸的冲洗液，将其加入清水中搅拌20-30分钟，然后再加入2.0-2.2份十二烷基硫酸钠和5.0-5.5份烷基脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌55-65分钟，最后再加入有机硅消泡剂。该工艺在控制成本方面能够起到很好的效果，但清洗效果不是特别好，而且水量需求大，相应会产生较大的环保压力。
申请号为201210507184.1的中国专利公开了一种油基钻井液固井用冲洗液：在70重量份淡水中加入1重量份悬浮剂，在4000rpm下搅拌3分钟，溶解30分钟；加入1～3重量份螯合剂和1～6重量份清洗助剂，在4000rpm下搅拌10分钟，并在其搅拌速率下20秒内加入20重量份的固相颗粒并搅拌1分钟；称取30重量份40℃淡水将5～15重量份清洗剂溶解水中，最后将清洗剂溶液与上述配液混合混匀，配制出冲洗液。其中悬浮剂由100重量份羟乙基纤维素和8重量份黄原胶组成；螯合剂为聚乙烯吡咯烷酮；清洗剂为100重量份壬基酚聚氧乙烯醚和20重量份十二烷基苯磺酸钠；清洗助剂为多聚磷酸钠；固相颗粒由100重量份二氧化硅微粉、10重量份粉煤灰和20重量份的600目矿渣组成。该冲洗液在冲洗效果上与同类冲洗液相比冲洗效果明显，但该冲洗液工艺过程复杂，生产成本高，实用具有局限性。
美国专利6,686,323公开的一种洗液，是利用烷基聚葡萄糖苷类表面活性剂及酯类溶剂的混合盐水溶液来清洗油基泥浆。该专利公开的冲洗液虽然工艺简单，但最佳冲洗效率只有85％左右，对目前逐渐发展的深井、超深井作用不大。
油气田的勘探开发逐渐向深井、超深井、复杂地层井发展，常规的油基泥浆冲洗液已不能满足固井要求，必须使用热稳定性好，在高温条件下能够保持良好冲洗效果的冲洗液。当钻遇盐膏层时，使用的冲洗液还应具有优良的抗盐性能，在盐水中也能起到很好的冲洗效果。因此，在深井、复杂地层井固井时，需要一种冲洗液不仅能够稀释降粘、改善泥浆的流动性、与水泥浆的相容性好，还应具有抗温抗盐的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阴-非离子复合高效冲洗液及制备方法，该方法制备的冲洗液能对油基泥浆具有很好的冲洗效果，并能适应高温、高盐等环境。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：阴-非离子复合高效冲洗液，它由以下质量百分比的原料制备而成：
余量为水。
所述的阴-非离子复合高效冲洗液，它还包括硅醚共聚消泡剂，其质量百分比为0.5％～1.0％。
阴-非离子复合高效冲洗液的制备方法，它包括以下步骤：
S1.称量所需质量百分比的原料，并将所需的水加热到45～55℃；
S2.加入三聚磷酸钠，在800～1200rpm下搅拌20～30分钟使之充分溶解；
S3.向步骤S2所得到的溶液中加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚在800～1200rpm下搅拌80～100分钟，最后在制备好的溶液中加入硅醚共聚消泡剂搅拌均匀即可。
本发明的有益效果是：
(1)能用于25～160℃的温度范围，低温下也具有良好的冲洗效率；
(2)稳定性好，冲洗液的加入对水泥浆的强度影响不大，冲洗液与油基泥浆和水泥浆均具有很好的相容性；
(3)盐的加入对冲洗效果无影响，能加入占水重量为36％的氯化钠；
(4)硅醚共聚消泡剂耐酸、碱和无机盐，可用于苛刻条件下的消泡，它的使用能对冲洗液的冲洗效果起到促进作用。
(5)工艺过程简单，能够有效地控制生产成本。
附图说明
图1是冲洗液与水泥浆0:100的稠化曲线图；
图2是冲洗液与水泥浆5:95的稠化曲线图；
图3是冲洗液与水泥浆25:75的稠化曲线图；
图4是冲洗液与水泥浆50:50的稠化曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述。
【实施例1】阴-非离子复合高效冲洗液，它由以下质量百分比的原料制备而成：
所述的阴-非离子复合高效冲洗液，它还包括硅醚共聚消泡剂0.5g。
阴-非离子复合高效冲洗液的制备方法，它包括以下步骤：
S1.称量所需质量百分比的原料，并将所需的水加热到45℃；
S2.加入三聚磷酸钠在800rpm下搅拌20分钟使之充分溶解；
S3.向步骤S2所得到的溶液中加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚在800rpm下搅拌80分钟，最后在制备好的溶液中加入硅醚共聚消泡剂搅拌均匀即可。将制备的冲洗液与水配成5％的溶液进行测试。
【实施例2】阴-非离子复合高效冲洗液，它由以下质量百分比的原料制备而成：
所述的阴-非离子复合高效冲洗液，它还包括硅醚共聚消泡剂0.8g。
阴-非离子复合高效冲洗液的制备方法，它包括以下步骤：
S1.称量所需质量百分比的原料，并将所需的水加热到50℃；
S2.加入三聚磷酸钠在1000rpm下搅拌25分钟使之充分溶解；
S3.向步骤S2所得到的溶液中加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚在1000rpm下搅拌100分钟，最后在制备好的溶液中加入硅醚共聚消泡剂搅拌均匀即可，将制备好的冲洗液配制成10％的水溶液待用。
【实施例3】阴-非离子复合高效冲洗液，它由以下质量百分比的原料制备而成：
所述的阴-非离子复合高效冲洗液，它还包括硅醚共聚消泡剂1.0g。
阴-非离子复合高效冲洗液的制备方法，它包括以下步骤：
S1.称量所需质量百分比的原料，并将所需的水加热到55℃；
S2.加入三聚磷酸钠在1200rpm下搅拌30分钟使之充分溶解；
S3.向步骤S2所得到的溶液中加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚在1200rpm下搅拌90分钟，最后在制备好的溶液中加入硅醚共聚消泡剂搅拌均匀即可。将制备的冲洗液与水配成15％的溶液进行测试。
按照标准SY/T5374-2000油气井注水泥前置液使用方法对冲洗液进行性能评价。
(1)冲洗效率评价
实验用六速旋转粘度计测试，所用泥浆为现场取得的油基泥浆，实验步骤如下：
①将旋转粘度计外筒取下，称其重量为W0g；
②用毛刷将旋转粘度计刻度线以下用油基泥浆均匀涂抹，静滴3分钟，称取粘有油基泥浆的外筒重量为W1g；
③把粘有油基泥浆的外筒放入盛有冲洗液的样品杯中，以300r/min的转速旋转5min后，取出称重W2g。
冲洗效率η＝(W1-W2)/(W1-W0)×100％
测试了常温下不同加量的冲洗液(实施例1)在不同油基泥浆中的冲洗效率。如表1所示：
表1常温下冲洗液对不同油基泥浆的冲洗效率(在25℃下)
从表1中可以看出，该冲洗液对油包水乳化泥浆和全油基泥浆都有很好的冲洗效果。
(2)温度对冲洗液流变性能影响
将制备的冲洗液(实施例1)分别置于25℃、90℃、120℃和160℃测定其流变值，其中120℃和160℃是在高温高压稠化仪中养护120min后降温至90℃测出，实验数据如表2：
表2温度对冲洗液流变性的影响
从表2可以看出，随着温度的升高，冲洗液的流变值虽有所降低，但变化不大，说明该冲洗液具有较好的高温稳定性。
(3)抗温性试验
将制备的冲洗液(实施例2)利用高温高压稠化仪，分别在120℃、140℃和160℃下搅拌120min后，降温到90℃后取出，然后配制成10％的溶液于全油基泥浆中测试其冲洗效率，结果见表3：
表3冲洗液耐温性评价
温度(℃) 冲洗效率(％)
120 93.4
140 89.7
160 86.9
从表3可以看出，配制的冲洗液在高温在120℃、140℃和160℃养护120min后仍具有很好的冲洗效率，说明该冲洗液具有良好的抗温性能。
(4)抗盐性实验
将制备的冲洗液(实施例3)配成10％的溶液，在其中加入NaCl，考察NaCl加量为0％、12％、18％和36％时在不同温度下对冲洗液冲洗效率的影响，实验结果见表4：
表4不同盐含量在不同温度下对冲洗液冲洗效率的影响
从表4可以看出，在相同NaCl加量下，随着温度的升高，冲洗效率逐渐增加，且随着NaCl含量增大，对冲洗效率影响不大，说明该冲洗液具有很好的抗盐性能。
(5)流变相容性实验
将冲洗液(实施例3)以不同比例与水泥浆、钻井液混合，将混合液在93℃常压稠化仪中养护20min后取出，测定其流变值，实验结果见表5：
表5水泥浆、钻井液和冲洗液流变相容性实验数据(93℃)
从表5可以看出，冲洗液以不同比例与水泥浆、钻井液混合，得到的混合物流性指数n值逐渐增大，稠度系数K值逐渐减小，说明流变相容性好，不会使水泥浆增稠，对钻井液具很好的稀释降粘的作用。
(6)改变润湿性能力的评价
一般油是不良导体，在测定其电阻时电阻很大通常表现为测不通，而自来水则常常是良导体,其电阻为100KΩ～400KΩ，因此可以通过测定含油物被清洗前后的电阻值来衡量清洗油污的效果。电阻越小，说明油基泥浆泥饼的润湿性改变的越彻底。但是，为了避免清洗液中的水相进入地层、达到保护储层的目的，还必须使原有油基泥浆的泥饼不被彻底破坏，因此本评价方法通过测定由油基泥浆压制成的滤饼在清洗前后的电阻变化来衡量清洗效果。本评价方法确定清洗速度为300rpm/min、清洗时间为5min。
取油基泥浆在常温、中压(0.7MPa)下做15min失水制得滤饼,测定滤饼电阻，记录为R，此时测得的数据非常大，多数时间测不通。将滤饼固定在六速旋转粘度计外筒上，浆杯中装入冲洗液，以300rpm/min转速旋转冲洗5min，取下滤饼测定其电阻，记录为R1，此即为清洗效率R1。实验结果见表6.
表6润湿性改变能力评价
配方 R(KΩ) R1(KΩ)
实施例1 测不通 470～540
实施例2 测不通 450～510
实施例3 测不通 480～560
注：R为未清洗前滤饼电阻值，R1为清洗后滤饼电阻值。
从表中可以看出，三种冲洗液对油基泥浆泥饼的清洗效果好，能很好的改变油基泥浆泥饼的润湿性。
(7)冲洗液对水泥浆稠化时间的影响
将冲洗液(实施例3)与水泥浆以不同比例混合，考察冲洗液的加入对稠化时间的影响，结果见表7：
表7冲洗液对稠化时间的影响
冲洗液与水泥浆混合体积比 初稠/BC 稠化时间/min
0:100 15.2 156
5:95 13.5 186
25:75 10.7 247
50:50 8.4 >330
注：实验条件：80℃/46.5MPa/45min
从表7可以看出，冲洗液与水泥浆以不同比例混合后，稠化时间有所增加，由图1、2、3、4可知，随冲洗液比例的加大，稠化曲线正常，没有发生增稠、絮凝、闪凝等现象，说明该冲洗液与水泥浆具有较好的相容性。
(8)冲洗液对水泥浆抗压强度的影响
将冲洗液(实施例3)与水泥浆以不同比例混合，考察冲洗液的加入对水泥浆强度的影响，见表8：
表8冲洗液对水泥浆强度的影响
从表8可以看出，冲洗液与水泥浆以不同比例混合后，水泥浆强度有所降低，随冲洗液比例的加大，强度降低的幅度不大，说明该冲洗液对水泥浆强度影响不大。
通过对冲洗液进行室内评价，试验数据表明阴-非离子复合高效冲洗液对不同种类油基泥浆冲洗效率高、与钻井液和水泥浆有很好的相容性、对油基泥浆能够起到很好的稀释降粘作用，有利于提高固井质量。

Claims (2)

1.阴-非离子复合高效冲洗液，其特征在于，它包含以下质量百分比的原料：
聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯 6%~10%；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 10%~15%；
壬基酚聚氧乙烯醚 6%~10%；
三聚磷酸钠 3%~6%；
硅醚共聚消泡剂 0.5%~1.0%；
余量为水。
2.阴-非离子复合高效冲洗液的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1.称量所需质量百分比的原料，并将所需的水加热到45~55℃；
S2.加入三聚磷酸钠，在800~1200rpm下搅拌20~30分钟使之充分溶解；
S3.向步骤S2所得到的溶液中加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚在800~1200rpm下搅拌80~100分钟，最后在制备好的溶液中加入硅醚共聚消泡剂搅拌均匀即可。
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