CN105732888B - 一种抗盐型冲洗液及其制备方法 - Google Patents

一种抗盐型冲洗液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗盐型冲洗液及其制备方法，该冲洗液包括如下重量份数的组分：水100份；分散剂0.5～1份；稀释剂1～1.5份；调节剂3～8份，该冲洗液制备方法包括如下步骤：按比例将分散剂、稀释剂以及调节剂与水共混搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。本发明所述的冲洗液用于盐水层和大段盐膏层固井中，配合抗盐型水泥浆体系解决盐层固井过程中发生的体系稠度过高，流动性差，顶替效率难以保证等问题，从而提高固井质量，延长油气井寿命。

Description

一种抗盐型冲洗液及其制备方法
技术领域
本发明属于石油天然气行业中固井技术领域，尤其是涉及一种抗盐型冲洗液及其制备方法。
背景技术
绝大多数钻井液，不论是水基钻井液还是油基钻井液与水泥浆都是不相容的。在固井施工中，如果水泥浆与钻井液直接接触，钻井液将发生水泥浸，水泥浆相受到钻井液污染而产生粘稠的团块状絮凝物质，危及固井施工安全影响固井质量。因此，在固井施工前，在注入水泥浆之前，先泵入另一种液体，将水泥浆与钻井液隔开，这种液体叫前置液。
前置液按其功能可分为冲洗液和隔离液，冲洗液通常用作稀释、冲洗钻井液，提高水泥浆对钻井液的顶替效率，从而提高固井二界面的胶结质量；而隔离液侧重于隔开钻井液和水泥浆、防止钻井液与水泥浆相互接触污染。
一般冲洗液对钻井液的稀释、冲洗效率不高时，为确保施工安全需要再打入一段隔离液塞，将残留在井壁及套管上的钻井液与水泥浆隔离开，防止接触污染，确保固井施工的安全。
冲洗液对钻井液的冲洗效率较高时，井况不复杂时可直接加入冲洗液后，用水泥浆进行固井施工。
目前国内外各大油田钻探过程中都会不同程度的遇到大段盐膏层，而如何固好此类地层一直是困扰国内外固井界的技术难题。此类复杂固井需要采用抗盐固井液体系进行施工作业，目前该体系使用过程中经常出现如下问题：体系稠度过高，流动性差；外加剂抗盐性能不理想，出现失水过多，水泥浆闪凝等现象；水泥浆体系过渡时间缓慢，防窜性能差；水泥石强度发展缓慢，不能满足长封固段固井作业要求；钻井液高粘高切，顶替效率难以保证等。
本发明是针对含盐膏层井研发的一种抗盐型冲洗液，配套抗盐型水泥浆体系进行现场应用。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种抗盐型冲洗液及其制备方法，用于盐水层和大段盐膏层固井中，配合抗盐型水泥浆体系解决盐层固井过程中发生的体系稠度过高，流动性差，顶替效率难以保证等问题，从而提高固井质量，延长油气井寿命。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种调节剂，由包括如下的原料制备得到：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体、衣康酸单体、丙烯酸单体、引发剂和水，其中：
所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量占单体总质量的70～75％；
所述衣康酸单体的质量占单体总质量的20～25％；
所述丙烯酸单体的质量占单体总质量的5～10％；
所述引发剂的质量为单体总质量的1～2％；
所述水的质量为单体总质量的3-4倍。
进一步的，所述引发剂包括氧化剂和还原剂，所述氧化剂为过硫酸钾，所述还原剂为偏重亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠。
进一步的，所述引发剂中氧化剂与还原剂的摩尔比为1：(0.6～0.8)。
一种上述调节剂的制备方法，包括如下步骤：将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体、衣康酸单体和丙烯酸单体按比例溶解于水中，除氧后加入引发剂在50～65℃条件下反应3～4h，然后冷却至室温，即得调节剂。
一种抗盐型冲洗液，该抗盐型冲洗液所用的调节剂为上述调节剂。
进一步的，所述抗盐型冲洗液，包括如下重量份数的组分：
水：100份；
分散剂：0.5～1份；
稀释剂：1～1.5份；
调节剂：3～8份；
其中，所述分散剂为磺化丙酮-甲醛缩聚物，所述稀释剂为钻井液用硅氟类降粘剂。
一种应用上述调节剂的抗盐型冲洗液的制备方法，包括如下步骤：按比例将分散剂、稀释剂以及调节剂与水共混搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
相对于现有技术，本发明所述的抗盐型冲洗液具有以下优势：
该冲洗液用于盐水层和大段盐膏层固井中，用在水泥浆施工之前，施工时先泵入该抗盐型冲洗液对钻井液进行有效稀释，降粘、降切和降低触变性，使钻井液易于被驱替，同时井下形成抗盐、缓凝的环境，再泵入抗盐型水泥浆体系进行固井施工，防止盐层固井过程中发生体系稠度过高，流动性差，顶替效率难以保证等问题，从而提高固井质量，延长油气井寿命。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
本发明中所述的分散剂使用的是河南卫辉化工有限公司生产的USZ型分散剂；稀释剂使用的是河北硅谷化工有限公司生产的SF260钻井液用硅氟高温降粘剂。
下面结合具体实施例来详细说明本发明。
实施例1
调节剂的制备：将占单体总质量70％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体、25％的衣康酸单体和5％的丙烯酸单体溶解于质量为单体总质量3倍的水中，通入氮气除氧20min后，加入占单体总质量1.8％的过硫酸钾与偏重亚硫酸钠混合物，其中过硫酸钾与偏重亚硫酸钠摩尔比为1：0.6，在55℃条件下反应3h，然后冷却至室温，即得所述调节剂。
冲洗液的制备：100份水中加入0.5份分散剂、1份稀释剂、3份调节剂搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
实施例2
调节剂的制备：将占单体总质量75％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体、20％的衣康酸单体和5％的丙烯酸单体溶解于质量为单体总质量3倍的水中，通入氮气除氧20min、加入占单体总质量1.2％的过硫酸钾和偏重亚硫酸钠混合物，其中过硫酸钾与偏重亚硫酸钠摩尔比为1：0.8，在60℃条件下反应4h，然后冷却至室温，即得所述调节剂。
抗盐型冲洗液的制备：100份水中加入0.3份分散剂、1.5份稀释剂、4份调节剂搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
实施例3
调节剂的制备：将占单体总质量70％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体、23％的衣康酸单体和7％的丙烯酸单体溶解于质量为单体总质量4倍的水中，通入氮气除氧20min、加入占单体总质量1.5％的过硫酸钾和偏重亚硫酸钠混合物，其中过硫酸钾与偏重亚硫酸钠摩尔比为1：0.8，在65℃条件下反应3h，然后冷却至室温，即得所述调节剂。
抗盐型冲洗液的制备：100份水中加入0.8份分散剂、1.2份稀释剂、8份调节剂搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
将实施例1-3制得的抗盐型冲洗液(以下简称冲洗液)进行性能测试：
(1)冲洗效率测试
将冲洗液按实验温度在高温高压稠化仪中养护120min，降温100℃左右拆出后，测试其对饱和盐水钻井液的冲洗效率。
采取六速旋转粘度计模拟实验的实验方法，使用的六速旋转粘度计外筒的尺寸不变，侧面和底部不开口。该方法目的是评价冲洗液对井壁岩石和套管壁表面附着钻井液的冲洗效果，来判断冲洗液对界面胶结情况的影响。实验步骤如下：
①将钻井液倒入六速旋转粘度计杯中，称取粘度计杯子及饱和盐水钻井液质量W0；
②将旋转粘度计外筒浸入饱和盐水钻井液中，在200r/min下搅拌5min，静滴3min，称取杯子及钻井液质量W1；
③将配好的冲洗液倒入旋转粘度计杯中，称取杯子及冲洗液质量W2；
④将沾满饱和盐水钻井液的旋转粘度计外筒浸在冲洗液中，在200r/min下冲洗8min，静滴3min，称取杯子及冲洗液质量W3；
⑤将干净的旋转粘度计外筒浸入装满冲洗液的浆杯中，在200r/min下搅拌5min，静滴3min，测试旋转粘度计外筒沾满冲洗液前后杯子及冲洗液的质量差W4。
⑥冲洗效率η按照下式计算进行3组平行实验取平均值，平行实验间误差不超过5％，实验数据结果如表1所示：
η＝[(W3-W2+W4)/(W0-W1)]×100％
式中：
η—冲洗效率；
W0—旋转粘度计杯子及钻井液质量，单位为g；
W1—旋转粘度计外筒沾满饱和盐水钻井液后粘度计杯子及饱和盐水钻
井液质量，单位为g；
W2—旋转粘度计杯子及冲洗液质量，单位为g；
W3—冲洗后旋转粘度计杯子及冲洗液质量，单位为g；
W4—旋转粘度计外筒沾满冲洗液前后杯子及冲洗液的质量差W4，单位为g。
表1冲洗液对饱和盐水钻井液的冲洗效率
(2)流变性相容实验
以实施例2制备的冲洗液测试该冲洗液与钻井液、水泥浆相容性，其中，钻井液选用密度为1.3g/cm3的饱和盐水钻井液，水泥浆选用密度为1.85g/cm3的抗盐型水泥浆，实验数据见表2、表3。
表2冲洗液对饱和盐水钻井液的相容性及稀释实验数据
表3冲洗液与水泥浆相容性实验数据
从上述表中可以看出，冲洗液与钻井液和水泥浆混合后，旋转粘度计各读数都降低，说明该冲洗液与钻井液和水泥浆都有很好的相容性，不会造成钻井液和水泥浆的增稠作用。
(3)水泥浆稠化时间实验
以实施例2制备的冲洗液进行水泥浆稠化实验来测试冲洗液对水泥浆稠化时间的影响，水泥浆选用密度为1.85g/cm3的抗盐型水泥浆，实验结果见表4：
表4冲洗液对水泥浆稠化时间的影响
通过上述实验数据可以看出，该冲洗液对水泥浆不会产生增稠的作用，也不会使稠化时间缩短，能够满足安全施工的要求。
通过上述性能测试实验可知该抗盐型冲洗液适用于各类水基钻井液，可在多口井的油田(如新疆吐哈油田)中应用，大大提高当地含盐膏层井的固井质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抗盐型冲洗液，其特征在于：该冲洗液包括如下重量份数的组分：
水：100份；
分散剂：0.5～1份；
稀释剂：1～1.5份；
调节剂：3～8份；
其中，所述分散剂为磺化丙酮-甲醛缩聚物，所述稀释剂为钻井液用硅氟类降粘剂；
所述调节剂由包括如下的原料制备得到：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体、衣康酸单体、丙烯酸单体、引发剂和水，其中：
所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量占单体总质量的70～75％；
所述衣康酸单体的质量占单体总质量的20～25％；
所述丙烯酸单体的质量占单体总质量的5～10％；
所述引发剂的质量为单体总质量的1～2％；
所述水的质量为单体总质量的3-4倍。
2.根据权利要求1所述的抗盐型冲洗液，其特征在于：所述引发剂包括氧化剂和还原剂，所述氧化剂为过硫酸钾，所述还原剂为偏重亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠。
3.根据权利要求2所述的抗盐型冲洗液，其特征在于：所述引发剂中氧化剂与还原剂的摩尔比为1：(0.6～0.8)。
4.权利要求1-3中任一项中所述抗盐型冲洗液，其特征在于：所述调节剂的制备方法包括如下步骤：将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体、衣康酸单体和丙烯酸单体按比例溶解于水中，除氧后加入引发剂在50～65℃条件下反应3～4h，然后冷却至室温，即得调节剂。
5.一种权利要求1-4任一所述抗盐型冲洗液的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：按比例将分散剂、稀释剂以及调节剂与水共混搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
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