CN105086970A - 油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂及其制备方法 - Google Patents

油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂及其制备方法，由100质量份的阴离子丁苯胶乳原浆、3-8质量份非离子表面活性剂A、0.5-2.5质量份非离子表面活性剂B、0.6-1.8质量份阴离子表面活性剂C、1.0-2.5质量份阴离子表面活性剂D、0.2-0.8质量份消泡剂和20-30质量份水组成。本发明制备的阴离子丁苯胶乳具有较高的耐温和抗盐性能，耐温性达200℃，抗氯化钠盐水达到半饱和，而且在高温下可以有效的控制水泥浆的失水量，并且可以提高水泥浆体系的防窜性能，水泥石的韧性和弹性，以及增加水泥石的致密度，从而有效阻止地层气体侵入水泥石，保证固井质量。

Description

油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油井用胶乳防窜剂，尤其是一种油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂及其制备方法。
背景技术
目前，国内对于适应于定向井、复杂结构井固井的油井水泥浆体系研究较少，胶乳水泥因其具有优异的性能，可以解决上述问题。胶乳水泥具有较强的抗折强度和良好的力学性能；良好的防气窜性能以及具有较好的抗腐蚀性能等。另一方面，胶乳水泥具有致密性和非渗透性，从而有利于延长生产井的寿命。根据所用乳化剂种类的不同，胶乳可分为阳离子型胶乳、阴离子型胶乳及非离子型胶乳。靳建洲等介绍了胶乳BCT-800L中加入稳定剂BCT-830L，复配后的胶乳具有较高的机械稳定性和高温稳定性，抗温达到150℃。张小光等介绍了羧基丁苯胶乳中加入两种非离子表面活性剂作为稳定剂，复配后的胶乳具有较好高温稳定性，抗温达到140℃。陈大钧报道了以一种非离子表面活性剂OP-10和一种阴离子表面活性剂烷基二苯醚磺酸二钠盐作为胶乳稳定剂制备的胶乳，具有较高的抗盐稳定性。专利CN106864274A报道了采用烷基酚聚氧乙烯醚、α-烯基磺酸钠、AMPS三元聚合物和羧甲基羟乙基纤维素作为稳定剂和降失水剂制备的胶乳防窜剂，抗温达到180℃。上述所报道的胶乳可以满足一般深井固井的要求，然而对于高温深井和超高温固井，其性能指标不能满足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂及其制备方法，制备的阴离子丁苯胶乳对水泥浆中的离子敏感性低、控制水泥浆的降失水量低。改性丁苯胶乳的抗温达到200℃，抗氯化钠盐水达到半饱和，而且可以防止油气水窜，该产品成本较低，制备简单，是一类经济环保类固井材料。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂，按照质量份数包括如下组分：
所述阴离子丁苯胶乳原浆中的质量固含量为40-43％，粘度为35mPa·s-45mPa·s，pH值为6-8；
所述非离子表面活性剂A的分子结构含有C7-C13的烷基、-C6H5和-O(CH2CH2)n，n为5-15的整数；
所述非离子表面活性剂B的分子结构含有C7-C13的烷基、-C6H5和-O(CH2CH2)n，n为15-60的整数；
所述阴离子表面活性剂C的分子结构含有C6-C18的烷基、-SO3 -和Na+；
所述阴离子表面活性剂D的分子结构含有C6-C16的烷基、-O(CH2CH2)n、-SO3 -和Na+，n为2-8的整数。
所述消泡剂为硅氧共聚物和C5-C8的脂肪醇酯，其中硅氧共聚物含-Si-O和-CH3的结构。
优选，按照质量包括如下组分：100份阴离子丁苯胶乳原浆、4-7份非离子表面活性剂A、0.8-2.0份非离子表面活性剂B、0.6-1.5份阴离子表面活性剂C、1.5-2.2份阴离子表面活性剂D、0.3-0.7份消泡剂和20-25份去离子水；其中表面活性剂A为聚合度为10的壬基酚聚氧乙烯醚；表面活性剂B为聚合度为40壬基酚聚氧乙烯醚；表面活性剂C为十二烷基磺酸钠；表面活性剂D为聚合度为3的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；消泡剂为硅氧共聚物和仲己醇酯。
所述的油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂的制备方法，将非离子表面活性剂A、非离子表面活性剂B、阴离子表面活性剂C、阴离子表面活性剂D和水按相应的比例依次加入反应釜中，升温至40-45℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至30-35℃，再加入阴离子胶乳原浆和消泡剂，继续搅拌1h，即制备出油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用丁苯胶乳原浆进行加入稳定剂和护凝剂等，使其能够应用于油田固井作业中，该制备方法简单，对设备要求较低；
(2)该阴离子丁苯胶乳具有良好的降失水和防气窜的双重效果，特别是配合AMPS型的降失水剂使用效果更佳；
(3)该阴离子丁苯胶乳适用于深井高温井固井作业，最高耐温可达200℃，同时可以增加水泥石的韧性，减少水泥石的收缩率。
附图说明
图1是实施例1的稠化曲线图；
图2是JR-1胶乳在200℃下的稠化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
本发明的油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂，按照质量份数包括如下组分：
所述阴离子丁苯胶乳原浆中的质量固含量为40-43％，粘度为35mPa·s-45mPa·s，pH值为6-8；
所述非离子表面活性剂A的分子结构含有C7-C13的烷基、-C6H5和-O(CH2CH2)n，n为5-15的整数；
所述非离子表面活性剂B的分子结构含有C7-C13的烷基、-C6H5和-O(CH2CH2)n，n为15-60的整数；
所述阴离子表面活性剂C的分子结构含有C6-C18的烷基、-SO3 -和Na+；
所述阴离子表面活性剂D的分子结构含有C6-C16的烷基、-O(CH2CH2)n、-SO3 -和Na+，n为2-8的整数。
所述消泡剂为硅氧共聚物和C5-C8的脂肪醇酯，其中硅氧共聚物含-Si-O和-CH3的结构。
优选，按照质量包括如下组分：100份阴离子丁苯胶乳原浆、4-7份非离子表面活性剂A、0.8-2.0份非离子表面活性剂B、0.6-1.5份阴离子表面活性剂C、1.5-2.2份阴离子表面活性剂D、0.3-0.7份消泡剂和20-25份去离子水；其中表面活性剂A为聚合度为10的壬基酚聚氧乙烯醚；表面活性剂B为聚合度为40壬基酚聚氧乙烯醚；表面活性剂C为十二烷基磺酸钠；表面活性剂D为聚合度为3的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；消泡剂为硅氧共聚物和仲己醇酯。
所述油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂的制备方法，将非离子表面活性剂A、非离子表面活性剂B、阴离子表面活性剂C、阴离子表面活性剂D和水按相应的比例依次加入反应釜中，升温至40-45℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至30-35℃，再加入阴离子胶乳原浆和消泡剂，继续搅拌1h，即制备出油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂。
本发明使用的阴离子丁苯胶乳，Zeta电位为-30-50mV，胶乳粒径为0.05-0.2μm，是油井水泥颗粒粒径的1/200—1/100，它可以填充水泥的缝隙，使水泥石更加致密，降低水泥石的渗透率，另一方面，胶乳粒子在压差的作用下在水泥颗粒间聚集成膜，阻止水泥浆的失水。
本发明使用的非离子表面活性剂A和B，一方面可以提高胶乳在水泥中的分散性，另一方面增加胶乳在水泥中的稳定性。采用非离子表面活性剂，可以提高丁苯胶乳抗多价离子的干扰能力，从而提高阴离子丁苯胶乳的机械稳定性和抗温性能。本发明加入阴离子表面活性剂C和D，使胶乳体系中的丁苯胶乳粒子形成负离子双电保护层，以避免在水泥浆中的多价正离子Ca2+、Al3+对胶乳的破坏。
因为丁苯胶乳中的表面活性剂的加入，在制备过程中会产生大量的气泡，所以加入硅氧共聚物和C5-C8的脂肪醇酯可以抑制泡沫的产生，同时具有消泡的功能。
下面结合实施例作进一步详细说明，括号中的数字表示聚合度。
实施例1
将5份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(10)、1.5份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(40)、1.2份阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、1.8份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(3)和20份水按相应的比例依次加入反应釜中，升温至45℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至35℃以下，再加入100份的阴离子胶乳原浆和0.3份消泡剂，继续搅拌1h，即制备出阴离子丁苯胶乳成品JR-1。
实施例2
将6份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(10)、1.2份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(40)、1.0份阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、1.3份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(3)和20份水按相应的比例依次加入反应釜中，升温至45℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至35℃以下，再加入100份的阴离子胶乳原浆和0.3份消泡剂，继续搅拌1h，即制备出阴离子丁苯胶乳成品JR-2。
实施例3
将4份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(10)、1.5份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(40)、1.6份阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、2.0份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(3)和20份水按相应的比例依次加入反应釜中，升温至45℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至35℃以下，再加入100份的阴离子胶乳原浆和0.5份消泡剂，继续搅拌1h，即制备出阴离子丁苯胶乳成品JR-3。
对比例
将8份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(10)、1.6份阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、2.0份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(3)和20份水按相应的比例依次加入反应釜中，升温至45℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至35℃以下，再加入100份的阴离子胶乳原浆和0.5份消泡剂，继续搅拌1h，即制备出阴离子丁苯胶乳成品JR-1’。
本发明制备的固井用胶乳在油井水泥中的相容性、抗温性以及稳定性在高温高压稠化仪器上进行。首先按照GB/T19139-2012标准配制胶乳水泥浆，水泥浆组成为：G级别水泥600g，硅粉180g，微硅30g，GF-11.8g，丁苯胶乳64g，降失水剂BXF-200L24g，缓凝剂BXR-200L6g，去离子水260g，胶乳专用消泡剂D506g。其中G级水泥为山东华银水泥厂生产，BXF-200L、BXR-200L和D50为天津中油渤星工程科技有限公司生产。稠化条件：150℃，75MPa，升温时间75min(见图1、2)。
表1150℃下胶乳水泥浆的性能
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂，其特征在于，按照质量份数包括如下组分：
所述阴离子丁苯胶乳原浆中的质量固含量为40-43％，粘度为35mPa·s-45mPa·s，pH值为6-8；
所述非离子表面活性剂A的分子结构含有C7-C13的烷基、-C6H5和-O(CH2CH2)n，n为5-15的整数；
所述非离子表面活性剂B的分子结构含有C7-C13的烷基、-C6H5和-O(CH2CH2)n，n为15-60的整数；
所述阴离子表面活性剂C的分子结构含有C6-C18的烷基、-SO3 -和Na+；
所述阴离子表面活性剂D的分子结构含有C6-C16的烷基、-O(CH2CH2)n、-SO3 -和Na+，n为2-8的整数。
2.根据权利要求1所述的油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂，其特征在于，所述消泡剂为硅氧共聚物和C5-C8的脂肪醇酯，其中硅氧共聚物含-Si-O和-CH3的结构。
3.根据权利要求1所述的油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂，其特征在于，按照质量包括如下组分：100份阴离子丁苯胶乳原浆、4-7份非离子表面活性剂A、0.8-2.0份非离子表面活性剂B、0.6-1.5份阴离子表面活性剂C、1.5-2.2份阴离子表面活性剂D、0.3-0.7份消泡剂和20-25份去离子水；其中表面活性剂A为聚合度为10的壬基酚聚氧乙烯醚；表面活性剂B为聚合度为40壬基酚聚氧乙烯醚；表面活性剂C为十二烷基磺酸钠；表面活性剂D为聚合度为3的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；消泡剂为硅氧共聚物和仲己醇酯。
4.一种如权利要求1所述的油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂的制备方法，其特征在于，将非离子表面活性剂A、非离子表面活性剂B、阴离子表面活性剂C、阴离子表面活性剂D和水按相应的比例依次加入反应釜中，升温至40-45℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至30-35℃，再加入阴离子胶乳原浆和消泡剂，继续搅拌1h，即制备出油田固井用阴离子丁苯胶乳防窜剂。
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