CN107642357A - 一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田钻完井领域，具体而言，涉及一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液及其制备方法。一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其原料主要包括0.02‑0.05wt％的除氧剂以及10‑70wt％的磷酸盐。本发明提供新型低腐蚀高密度无固相测试液，密度最高可达1.82g/cm³。适用于陆地和海洋油气田的完井测试作业。且能在180℃保持性能稳定，并在低温和高温下相对传统测试液体系具备低腐蚀优势(80℃下腐蚀率低至0.0007mm/a，180℃下腐蚀率低至0.0214mm/a)，可以适应深层高温高压储层的施工条件。该测试液与传统甲酸钾盐水体系相比，可降低成本44％以上。

Description

一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液及其制备方法

技术领域

本发明涉及油气田钻完井领域，具体而言，涉及一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液及其制备方法。

背景技术

在油气资源的勘探和开发过程中，能直接取得地层流体特性和地层参数的手段主要有五个，它们依次是地震勘探、岩屑录井、取芯、电测以及地层测试，其中获得产能数据和评价储层的最直接的方法就是地层测试。地层测试在我国被分为两种：钻井过程中进行的地层测试被称为中途测试，套管完井后的测试被称为完井测试。这两种测试都需要用钻杆或油管将测试工具下入待测层段，然后开始不稳定试井作业，获取储层的产量、温度、压力等数据，绘制井底压力-时间关系曲线，并取得地层流体样品。

测试液是油气测试及完井施工的血液，测试液性能的好坏直接影响到完井测试作业的质量以及施工的安全。如今随着油田勘探开发工作的进展，新开采油藏层位的不断加深，储层的温度、压力也随之提高，油气井完井测试过程中对测试液的要求也越来越高。如东海地区某大型气田，储量达到百亿方级，但主力气层埋藏较深，大部分位于3500-4000m以下，具备高温高压和低渗致密的特点。其中某主力产气层温度超过160℃，地层压力系数超过1.60，平均气测渗透率小于1mD。而且如果继续往更深的层位开发，储层的压力系数和温度还会进一步提高。目前国内在致密气藏完井和油气测试作业中多使用对储层无固相侵入损害的低腐蚀清洁盐水测试液，其密度最高仅能达到1.50g/cm³左右，难以满足东海地区深层高温高压气藏勘探开发和完井测试的需要。

因此亟需开发出一种低腐蚀、高密度和低损害的无固相测试液，从而保证深层高温高压气井完井测试作业的安全高效以及其后的投产效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液及其制备方法，其旨在解决现有溴盐无固相测试液腐蚀性强和现有高密度甲酸盐测试液成本过高不能获得广泛应用的问题。

本发明提供一种技术方案：

一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的原料主要包括按质量百分数计的以下组分：0.02-0.05％的除氧剂以及10-70％的磷酸盐。

除氧剂为硫脲、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、连二亚硫酸钠以及联氨中的至少一种。

在本发明的其他实施例中，上述磷酸盐为磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾以及焦磷酸钾中的至少一种。

在本发明的其他实施例中，上述除氧剂为硫脲和\或硫代硫酸钠。

在本发明的其他实施例中，上述原料还包括0.02-2％的增粘剂；增粘剂为黄原胶、聚丙烯酰胺、丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物以及羟乙基纤维素中的至少一种。

在本发明的其他实施例中，上述增粘剂为聚丙烯酰胺、黄原胶中的至少一种。

在本发明的其他实施例中，上述原料还包括0.02-2％的阻垢剂；阻垢剂为水解聚马来酸酐、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸中的至少一种。

在本发明的其他实施例中，上述原料还包括0.02-20％的可溶性甲酸盐。

在本发明的其他实施例中，上述可溶性甲酸盐为甲酸钠和\或甲酸钾。

在本发明的其他实施例中，上述可溶性甲酸盐的纯度大于98％。

本发明还提供一种技术方案：

一种制备上述抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的方法，其包括：

用水将原料溶解后混合均匀得到混合液，将混合液冷却至室温。

本发明实施例提供的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液及其制备方法的有益效果是：

磷酸盐具有较高的溶解度，可以有效提高抗温型低腐蚀高密度无固相测试液密度。磷酸盐显碱性，磷酸盐具有缓蚀剂的作用，降低抗温型低腐蚀高密度无固相测试液对井下金属管材和设备的腐蚀强度。除氧剂可以降低抗温型低腐蚀高密度无固相测试液中的氧含量，避免氧含量过高对金属管材和设备腐蚀。

本发明实施例提供的测试液为低腐蚀高密度无固相的测试液，在低温和高温下相对传统测试液体系具备低腐蚀优势(80℃下腐蚀率低至0.0007mm/a，180℃下腐蚀率低至0.0214mm/a)，可以适应海上油气田深层HTHP储层的施工条件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液及其制备方法进行具体说明。

一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的原料主要包括按质量百分数计的以下组分：0.02-0.05％的除氧剂以及10-70％的磷酸盐。

除氧剂为硫脲、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、连二亚硫酸钠以及联氨中的至少一种。

磷酸盐具有较高的溶解度，可以有效提高抗温型低腐蚀高密度无固相测试液密度。磷酸盐显碱性，磷酸盐具有缓蚀剂的作用，降低抗温型低腐蚀高密度无固相测试液对井下金属管材和设备的腐蚀强度。

在本实施例中，上述磷酸盐为磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾以及焦磷酸钾中的至少一种。

除氧剂可以降低抗温型低腐蚀高密度无固相测试液中的氧含量，避免氧含量过高对金属管材和设备腐蚀。在本发明的其他实施例中，除氧剂为硫脲、硫代硫酸钠中的一种或者两种。

进一步地，上述原料还包括0.02-2％的增粘剂；增粘剂为黄原胶、聚丙烯酰胺、丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物以及羟乙基纤维素中的至少一种。优选地，增粘剂为聚丙烯酰胺、黄原胶，抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的矿化度较高，黄原胶具有更好的增粘效果。

增粘剂可以减少抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的滤失。此外，除氧剂也可以防止增粘剂降解，使抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的黏度不因增粘剂降解而下降，从而减少抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的滤失量。

对于水分较少的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液以及粘度较大的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液而言，可以不加入增粘剂。

进一步地，上述原料还包括0.02-2％的阻垢剂；阻垢剂为水解聚马来酸酐、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸中的至少一种。

阻垢剂尽可能避免抗温型低腐蚀高密度无固相测试液在金属管体内结垢。因为抗温型低腐蚀高密度无固相测试液在测试过程中的时间较短，所以，在本发明的其他实施例中，抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的原料中也可以不添加抗温型低腐蚀高密度无固相测试液。

在本发明的其他实施例中，上述原料还包括0.02-2％的可溶性甲酸盐。

在本实施例中，上述可溶性甲酸盐为甲酸钠和\或甲酸钾。在其他实施例中，也可以为其他可溶性甲酸盐。进一步地，上述可溶性甲酸盐的纯度大于98％。

可溶性甲酸盐作为加重剂用于抗温型低腐蚀高密度无固相测试液中，它能够提高抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的密度，提高抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的稳定性、抑制性。

本发明实施例提供的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液为低腐蚀高密度无固相的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，在低温和高温下相对传统抗温型低腐蚀高密度无固相测试液体系具备低腐蚀优势(80℃下腐蚀率低至0.0007mm/a，180℃下腐蚀率低至0.0214mm/a)，可以适应海上油气田深层HTHP储层的施工条件。

相比于甲酸盐体系，本发明实施例提供的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液可降低成本44％-66％；相比传统溴化锌、溴化钙盐水，成本降低26％-60％。因此，与传统抗温型低腐蚀高密度无固相测试液体系相比，本发明实施例提供的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液体系具备明显的成本优势。

本发明还提供一种技术方案：

一种制备上述抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的方法，其包括：

用水将原料溶解后混合均匀得到混合液，将混合液冷却至室温。

详细地，将抗温型低腐蚀高密度无固相测试液原料按照比例混合均匀，将混合后的原料加入水中，搅拌直至原料全部溶解；溶解后的体系自然冷却至室温，保存在密闭容器中即可。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入26.45g去离子水，然后加入73.75g七水合磷酸氢二钾作为可溶型加重材料，搅拌15min至完全溶解，溶解过程中会有明显吸热现象，可伴以水浴加热加速其溶解；最后加入10％硫脲溶液0.4g作为除氧剂，搅拌均匀。

制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液密度为1.546g/cm³。

实施例2

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入37.9g去离子水，然后加入61.6g无水磷酸氢二钾，搅拌25min至完全溶解，溶解过程中会有大量热量放出，需注意防护以免烫伤；最后加入10％硫脲溶液0.4g作为除氧剂，搅拌均匀；制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液密度为1.739g/cm³。

实施例3

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入68ml去离子水，然后加入31.96g焦磷酸钾，搅拌25min至完全溶解；最后加入10％硫脲溶液0.4g，搅拌均匀；制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液密度为1.373g/cm³。

实施例4

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入269.4ml去离子水，然后加入187.127g磷酸氢二钾盐，搅拌25min至完全溶解；最后加入1.2g10％硫脲溶液，搅拌均匀；制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液密度为1.425g/cm³。

实施例5

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入65g去离子水，然后加入11g磷酸氢二钾、3g磷酸钾，搅拌至完全溶解，加入1g黄原胶、1g水解聚马来酸酐、1g羟基乙叉二膦酸以及20g甲酸钾混合均匀，最后加入10％连二亚硫酸钠0.2g作为除氧剂，搅拌均匀。

实施例6

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入40g去离子水，然后加入46g磷酸氢二钾、8g磷酸钾，搅拌至完全溶解，加入1g黄原胶、1g聚丙烯酰胺、1g水解聚马来酸酐、1g羟基乙叉二膦酸以及10g甲酸钠混合均匀，最后加入10％连二亚硫酸钠0.2g作为除氧剂，搅拌均匀。

实施例7

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入55g去离子水，然后加入40g磷酸氢二钾、2g磷酸钾，搅拌至完全溶解，加入2g黄原胶、2g水解聚马来酸酐，混合均匀，最后加入10％连二亚硫酸钠0.3g作为除氧剂，搅拌均匀。

实施例8

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入90g去离子水，然后加入10g磷酸二氢钾作为可溶型加重材料，搅拌至完全溶解，最后加入10％联氨0.5g作为除氧剂，搅拌均匀。

实施例9

本实施例提供一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，主要由以下步骤制得：

在1000mL烧杯中加入30g去离子水，然后加入35g磷酸氢二钾、25g磷酸钾，水浴加热加速其溶解；搅拌至完全溶解，最后加入10％亚硫酸钠0.3g作为除氧剂，搅拌均匀。

试验例1

将实施例1-实施例3制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液配置为不同质量浓度的体积，检测其密度。检测结果如表1。

表1实施例1-实施例3抗温型低腐蚀高密度无固相测试液在不同质量浓度下的密度测试

从表1中的数据可知，抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的密度可以通过改变其质量浓度来加以控制。

试验例2

通过上述公式可知，粘度与测试液漏失量之间呈负相关关系，因此高粘度本发明实施例提供的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液体系的优点之一。抗温型低腐蚀高密度无固相测试液粘温关系在水锁损害评估等数值模拟分析中是非常重要的。

对实施例1-实施例3抗温型低腐蚀高密度无固相测试液在不同温度下进行粘度检测，检测结果如表2所示。

表2抗温型低腐蚀高密度无固相测试液粘温数据一览

试验例3

对实施例1-实施例9制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液进行温度为180℃、48h的热滚实验，发现均无晶体析出，且其密度、粘度在热滚前后没有明显变化。由此可知，本发明实施例制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液抗温可达180℃。

热滚实验前后抗温型低腐蚀高密度无固相测试液各项测试数据如表3所示。

表3热滚实验前后抗温型低腐蚀高密度无固相测试液密度、粘度一览表

试验例4

向密度为1.55g/cm³的甲酸钾溶液加入0.05％的硫脲0.5g制成抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，标为对照组1；向密度为1.55g/cm³的溴化钙溶液加入0.05％的硫脲0.5g制成抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，标为对照组2。

腐蚀性测试，将实施例1-实施例9制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液与对照组1、对照组2的测试液进行静态挂片腐蚀实验。其中实施例1-实施例9制备得到的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液密度均为1.55g/cm³(密度误差控制在1.5％以内)。

将上述十一组抗温型低腐蚀高密度无固相测试液体系装入高温反应容器中，并分别挂入N80钢片(标准I型)，密封容器，放入高温烘箱内，进行静态挂片腐蚀实验。130h后打开烘箱，取出高温反应容器，待其冷却后，取出其中的腐蚀试片，用去膜液处理后称量试片质量，与初始质量进行对比，计算腐蚀率。静态挂片腐蚀试验的具体数据如表4所示。

其中，腐蚀级别判定参照NACE RP0775-2005标准：腐蚀率<0.025mm/a，为低腐蚀；<0.12mm/a，为中度腐蚀；<0.25mm/a，为强腐蚀；>0.25mm/a，为严重腐蚀。

表4腐蚀率评价实验数据汇总表

由表4中的数据可知，本发明实施例1-9提供的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液具备低腐蚀优势。实施例1体系在180℃下的腐蚀率最低，但实施例2与实施例3体系在高温下的腐蚀率较高，在使用时需要适量添加缓蚀剂。实施例8采用磷酸二氢钾作为可溶型加重材料，磷酸二氢根电离会产生氢离子，单独使用腐蚀率较大。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的原料主要包括按质量百分数计的以下组分：0.02-0.05％的除氧剂以及10-70％的磷酸盐；

所述除氧剂为硫脲、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、连二亚硫酸钠以及联氨中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾以及焦磷酸钾中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述除氧剂为硫脲和\或硫代硫酸钠。

4.根据权利要求1所述的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述原料还包括0.02-2％的增粘剂；所述增粘剂为黄原胶、聚丙烯酰胺、丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物以及羟乙基纤维素中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述增粘剂为聚丙烯酰胺、黄原胶中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述原料还包括0.02-2％的阻垢剂；所述阻垢剂为水解聚马来酸酐、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述原料还包括0.02-20％的可溶性甲酸盐。

8.根据权利要求7所述的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述可溶性甲酸盐为甲酸钠和\或甲酸钾。

9.根据权利要求7所述的抗温型低腐蚀高密度无固相测试液，其特征在于，所述可溶性甲酸盐的纯度大于98％。

10.一种制备权利要求1-9任一项所述抗温型低腐蚀高密度无固相测试液的方法，其特征在于，包括：

用水将所述原料溶解后混合均匀得到混合液，将所述混合液冷却至室温。