CN107987806A - 一种一价盐加重剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一价盐加重剂及其制备方法和应用，属于油田化学领域。该一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：28‑48份一价有机盐、4‑6份工业盐、20‑33份磷酸二氢钠、19‑32份磷酸氢二钠、3‑5份磷酸钾。在上述重量配比的一价有机盐、工业盐、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾的协同作用下，将其和压井液配合使用时，能使压井液的密度达到1.40‑1.65g/cm3，突破了常规无固相饱和压井液的密度的上限，将其用于压井液中能给予地层流体稳定的压力作用，防止发生井涌和井喷。并且使用该加重剂的压井液不会发生沉淀，漏失量小，不会破坏储油层及堵塞储油层的孔喉及井下工具，而且，该一价盐加重剂成分简单，便于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及油田化学领域，特别涉及一种一价盐加重剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着对油气井勘探开发的深入，地层能量将不断减少，油气井容易出现异常或停产，因此必须进行修井、完井作业，更换及优化油井管柱，使油气井恢复生产。在对油气井进行修井、完井时，需要在油气井的井筒内壁灌满压井液，使压井液形成的静水液柱给予地层流体向下的压力，进而防止发生井涌或井喷，而且压井液还能起到支撑油管的作用，以防止井壁坍塌，保证修井及完井作业的安全。其中，压井液的重要成分为加重剂，加重剂可以提高压井液的密度，以满足压井液压制地层流体的需求。因此，提供一种用于压井液的加重剂是十分必要的。
现有技术提供的用于压井液的加重剂主要包括含固相加重剂、无固相加重剂两类。其中，含固相加重剂中的固相成分主要包括碳酸钙粉、铁矿粉、重晶石粉，含固相加重剂还需要添加其他处理剂以维护其流变性能；无固相加重剂主要包括氯化钠、氯化钙、氯化锌、溴化钙、溴化锌、甲酸盐。含固相加重剂和无固相加重剂均可提高压井液的密度，进而压制地层流体，防止井涌或井喷。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术提供的使用含固相加重剂的压井液容易产生沉淀，堵塞储油层的孔喉及井下工具，使用无固相加重剂的压井液的漏失量大、密度小，易破坏储油层。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种可使压井液的漏失量小、密度大、不易产生沉淀的一价盐加重剂及其制备方法和应用。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种一价盐加重剂，包括以下重量份数的组分：28-48份一价有机盐、4-6份工业盐、20-33份磷酸二氢钠、19-32份磷酸氢二钠、3-5份磷酸钾。
具体地，作为优选，所述一价盐加重剂还包括3-6重量份防腐蚀剂。
具体地，作为优选，所述一价有机盐选自甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠中的至少一种。
具体地，作为优选，所述防腐蚀剂选自无水亚硫酸钠、无水亚硫酸钾、次磷酸钠中的至少一种。
具体地，作为优选，所述一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：28-48份一价有机盐、4-6份工业盐、20-33份磷酸二氢钠、19-32份磷酸氢二钠、3-5份磷酸钾、3-6份无水亚硫酸钠。
具体地，作为优选，所述一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：30-45份甲酸钠、4-5份工业盐、22-30份磷酸二氢钠、20-30份磷酸氢二钠、4-5份磷酸钾、4-6份无水亚硫酸钠。
第二方面，本发明实施例还提供了上述一价盐加重剂的制备方法，所述制备方法包括：按照各组分的重量份数，将一价有机盐、工业盐、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾以及可选的防腐蚀剂混合并搅拌均匀，得到所述一价盐加重剂。
具体地，作为优选，使用搅拌器或者混配机进行所述搅拌，并使所述搅拌的时间为15-22min。
第三方面，本发明实施例还提供了上述一价盐加重剂在油气井生产作业领域中的应用。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的一价盐加重剂，在上述重量配比的一价有机盐、工业盐、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾的协同作用下，将其和压井液配合使用时，能使压井液的密度达到1.40-1.65g/cm3，突破了常规无固相饱和压井液的密度的上限，将其用于压井液中能给予地层流体稳定的压力作用，防止发生井涌和井喷。并且使用该加重剂的压井液不会发生沉淀，漏失量小，不会破坏储油层及堵塞储油层的孔喉及井下工具，而且，该一价盐加重剂成分简单，便于推广使用。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一方面，本发明实施例提供了一种一价盐加重剂，该一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：28-48份一价有机盐、4-6份工业盐、20-33份磷酸二氢钠、19-32份磷酸氢二钠、3-5份磷酸钾。
本发明实施例提供的一价盐加重剂，在上述重量配比的一价有机盐、工业盐、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾的协同作用下，将其和压井液配合使用时，能使压井液的密度达到1.40-1.65g/cm3，突破了常规无固相饱和压井液的密度的上限，能给予地层流体稳定的压力作用，防止发生井涌和井喷。并且使用该加重剂的压井液不会发生沉淀，漏失量小，不会破坏储油层及堵塞储油层的孔喉及井下工具，而且，该一价盐加重剂成分简单，便于推广使用。
在本发明实施例中，使用一价有机盐来保证该一价盐加重剂的密度稳定在期望的范围内，作为优选，一价有机盐选自甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠中的至少一种，例如一价有机盐选自上述三种有机盐中的任意一种、任意两种或者全部三种。选用上述种类的一价有机盐不仅能满足加重剂的密度需求，并且不会堵塞储油层及井下工具，对储油层和环境均具有保护作用，并且上述种类的一价有机盐的价格低廉，容易获取。
具体地，在本发明实施例中，磷酸二氢钠在水溶液中以电离为主，会释放多余的氢离子，而磷酸氢二钠以水解为主，会吸收多余的氢离子，采用磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的缓冲增溶体系为基液会增加磷酸二氢钠的电离程度，同时还可以保持体系pH值在一个相对中性的环境下，从而使一价有机盐的抗腐蚀性好。通过一价有机盐与磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾之间的缔合增溶可形成一种分子量更大的复盐，从而提高了一价有机盐、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾的饱和溶液的溶解度，同时这三种磷酸盐本身也是一种水溶性加重剂，可提高密度，进一步提高了本发明实施例提供的一价盐加重剂的密度，使其密度在1.40-1.65g/cm3范围内，超过了常规无固相饱和压井液的密度的上限值，同时可降低该饱和压井液的漏失量。磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾这三种磷酸盐均具有高效缓冲和缔合溶解的作用，可与一价有机盐，尤其是甲酸钠、甲酸钾或乙酸钠形成分子量更大的复盐，从而提高一价有机盐及磷酸盐的溶解度，进而提高饱和压井液的密度，并且上述磷酸盐的价格低廉，容易获取。
其中，工业盐为本领域所常见的，其主要成分为氯化钠，工业盐中氯化钠的质量含量在97％以上，工业盐为工业生产中的常用产品，价格低廉，通过市购即可容易地得到。工业盐可以与其他组分配合作用，进一步地增加使用上述一价盐加重剂的压井液的密度。
具体地，本发明实施例提供的一价盐加重剂还包括3-6重量份防腐蚀剂，例如可以为3份、4份、5份、6份等，使用防腐蚀剂来保证使用上述一价盐加重剂配制的压井液具有防腐蚀性能。基于上述对一价有机盐以及磷酸盐的具体限定，作为优选，防腐蚀剂选自无水亚硫酸钠、无水亚硫酸钾、次磷酸钠中的至少一种，例如防腐蚀剂为无水硫酸钠、无水亚硫酸钾、次磷酸钠中的任意一种、任意两种或者全部三种的混合物。上述种类的防腐蚀剂可以与上述的一价盐加重剂中的其他组分协同作用，以使添加该一价盐加重剂的压井液具有防腐蚀的效果，避免井下工具被腐蚀损害，同时还不会影响加重性能。并且，上述种类的防腐蚀剂的价格低廉，容易获取，对储油层无损害。
在此基础上，作为一种优选方式，一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：28-48份一价有机盐、4-6份工业盐、20-33份磷酸二氢钠、19-32份磷酸氢二钠、3-5份磷酸钾、3-6份无水亚硫酸钠，例如一价有机盐的重量份数可以为28份、32份、34份、36份、38份、40份、44份、48份等，工业盐的重量份数可以为4份、5份、6份等，磷酸二氢钠的重量份数可以为20份、22份、24份、26份、28份、30份、32份、33份等，磷酸氢二钠的重量份数可以为19份、21份、23份、25份、27份、29份、31份、32份等，磷酸钾的重量份数可以为3份、4份、5份等，无水亚硫酸钠的重量份数可以为3份、4份、5份、6份等。如此设置各组分的重量份数可以使一价有机盐在磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾的协同作用下形成分子量更大的复盐，且磷酸二氢钠和磷酸氢二钠均具有高效缓冲和缔合增溶作用，这提高了一价有机盐、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠的溶解度的上限值，同时添加无水亚硫酸钠与该一价盐加重剂的其他组分协同作用，进一步提高了使用该一价盐加重剂配制的压井液的防腐蚀性能，上述各组分的协同作用，使该一价盐加重剂的压井液的稳定性、防腐蚀性好，且可耐180℃的高温，还可以使压井液稳定地作用在地层流体上，防止发生井涌和井喷。
作为再一种优选方式，本发明实施例提供的一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：30-45份甲酸钠、4-5份工业盐、22-30份磷酸二氢钠、20-30份磷酸氢二钠、4-5份磷酸钾、4-6份无水亚硫酸钠。如此设置各组分的种类及其重量份数，可以使本发明实施例提供的一价盐加重剂的价格最低，且使用该一价盐加重剂可以提高压井液的密度，使饱和压井液的密度在1.40-1.65g/cm3的范围内，超出了使用普通无固相加重剂的压井液的密度，可满足现场的使用需求。
第二方面，本发明实施例提供了上述一价盐加重剂的制备方法，该制备方法包括：按照各组分的重量份数，将一价有机盐、工业盐、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾以及可选的防腐蚀剂混合并搅拌均匀，得到一价盐加重剂。
具体地，可以使用搅拌器或者混配机进行搅拌，以使一价有机盐、磷酸盐及可选的防腐蚀剂混合并搅拌均匀，其中，搅拌的时间为15-22min，例如搅拌的时间可以为15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min等。上述制备方法简单，耗时短，可现场配制，便于推广使用。
第三方面，本发明实施例还提供了上述一价盐加重剂在油气井生产作业领域中的应用，如修井作业及完井作业。
本发明实施例提供的一价盐加重剂可用于油气井生产作业领域，通过在压井液中加入上述一价盐加重剂可实现提高压井液密度的功能。具体应用本发明实施例提供的一价盐加重剂的过程为：在配液罐或配液池中将适量的上述一价盐加重剂与水搅拌均匀，以配制成压井液，再利用注水泵将压井液注入油气井内，以给予地层流体稳定的压力作用，防止发生井涌或井喷。
其中，采用本发明实施例提供的一价盐加重剂配制的饱和压井液的密度为1.40-1.65g/cm3，例如其密度可以为1.40g/cm3、1.45g/cm3、1.50g/cm3、1.55g/cm3、1.60g/cm3、1.65g/cm3等。通过调整上述一价盐加重剂的组分种类及其重量份数，可使添加上述一价盐加重剂的饱和压井液的密度在1.40-1.65g/cm3范围内波动，以满足现场使用的需求。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种一价盐加重剂，将甲酸钠30公斤、工业盐4公斤、磷酸二氢钠33公斤、磷酸氢二钠32公斤、磷酸钾3公斤置于搅拌器中搅拌15min，即可得到本实施例提供的一价盐加重剂。
实施例2
本实施例提供了一种一价盐加重剂，将甲酸钠48公斤、工业盐5公斤、磷酸二氢钠20公斤、磷酸氢二钠20公斤、磷酸钾4公斤、无水亚硫酸钠3公斤置于混配机中搅拌18min，即可得到本实施例提供的一价盐加重剂。
实施例3
本实施例提供了一种一价盐加重剂，将甲酸钠42公斤、工业盐6公斤、磷酸二氢钠26公斤、磷酸氢二钠25公斤、磷酸钾5公斤、无水亚硫酸钠6公斤置于搅拌器中搅拌20min，即可得到本实施例提供的一价盐加重剂。
实施例4
本实施例提供了一种一价盐加重剂，将甲酸钠45公斤、工业盐6公斤、磷酸二氢钠22公斤、磷酸氢二钠28公斤、磷酸钾3公斤、无水亚硫酸钠4公斤置于混配机中搅拌22min，即可得到本实施例提供的一价盐加重剂。
应用实施例1
本应用实施例将实施例1-4提供的一价盐加重剂加入清水中，配制饱和压井液，然后对各饱和压井液的密度进行测试。其中，饱和压井液的配制过程如下所示：分别用烧杯量取200mL的清水，然后在搅拌条件下向四个烧杯中分别添加实施例1-4提供的一价盐加重剂，直至一价盐加重剂不再溶解，得到四杯饱和压井液，并分别编号为1号、2号、3号、4号，根据相应烧杯的刻度分别记录四种饱和压井液的体积，然后根据密度公式计算各饱和压井液的密度，相应参数如表1所示：
表1
由表1可知，使用实施例1-4提供的一价盐加重剂配制的饱和压井液的密度能满足油气井现场修井使用的要求，能够给予地层流体压力作用，以防止发生井涌或井喷。当然，通过调整本发明实施例提供的一价盐加重剂中各组分的种类及其重量份数，可以使饱和压井液的密度在1.40-1.65g/cm3的范围内波动，以满足不同的现场需求。
应用实施例2
本应用实施例对应用实施例1提供的四种饱和压井液的稳定性进行测试。首先，将四种饱和压井液静置6天后，测试相应饱和压井液的密度，以判断各饱和压井液的稳定性，然后，再静置6天后(即共静置12天)，再次测试相应饱和压井液的密度，进一步地判断各饱和压井液的稳定性，相应参数如表2所示：
表2
由表2可知，使用实施例1-4提供的一价盐加重剂配制的饱和压井液在静置6天及12天后，其密度均未发生变化，可见，使用本发明实施例提供的一价盐加重剂配制的饱和压井液的稳定性好，便于推广使用。
应用实施例3
本应用实施例对应用实施例1提供的四种饱和压井液的耐高温性能进行评价。具体评价过程为：配制相同的三组应用实施例1提供的四种饱和压井液，并分别测试四种饱和压井液的密度和pH值，然后将三组饱和压井液分别置于180℃、190℃、200℃的加热炉中加热6h，再次测试相应饱和压井液的密度和pH值，以对应用实施例1提供的四种饱和压井液的耐高温性能进行评价，相应参数如表3、表4、表5所示：
表3
表4
表5
由表3、表4及表5可知，应用实施例1提供的四种饱和压井液在180℃、190℃、200℃高温处理后的密度和pH值的数值均未发生变化，可见，使用实施例1-4提供的一价盐加重剂配制成的饱和压井液的耐高温性能好。由此可知，本发明实施例提供的一价盐加重剂的耐高温性好，适用于储油层的高温环境。
应用实施例4
本应用实施例采用应用实施例1提供的四种饱和压井液对储油层岩层的伤害程度进行评价。根据《SY/T 5358-2010储层敏感性流动实验评价方法》标准提供的方法对大港油田的6#井中的储油层的岩心在接触上述四种饱和压井液前后的渗透率进行测试，进一步地判断各饱和压井液对储油层岩层的伤害程度，相应参数如表6所示。
表6
由表6可知，在使用实施例1-4提供的一价盐加重剂配制的饱和压井液后，储油层的岩心渗透率的恢复值均在98.78％以上，可见，使用本发明实施例提供的一价盐加重剂配制的压井液对储油层岩层的伤害小，储油层岩层渗透率的恢复值高，能够满足现场使用要求，可推广使用。
应用实施例5
本应用实施例采用应用实施例1提供的四种饱和压井液对井下工具的腐蚀程度进行评价。根据《SY/T 0026-1999水腐蚀性测试方法》提供的方法，测试分别浸泡在四种饱和压井液中的四个钢铁试样被腐蚀前后的质量及腐蚀速率，其中，四种饱和压井液的温度为180℃，钢铁试样浸泡的时间为72h，具体参数如表7所示：
表7
由表7可知，使用实施例1-4提供的一价盐加重剂配制的饱和压井液对钢铁试样的腐蚀速率小，进一步地说明采用本发明实施例提供的一价盐加重剂配制的饱和压井液对井下工具的腐蚀速率小，能够满足现场使用的需求。
应用实施例6
本应用实施例对应用实施例1提供的四种饱和压井液的成本进行评价。配制与应用实施例1提供的四种饱和压井液的密度相同的甲酸盐(即甲酸钾、甲酸铯)体系加重剂的饱和压井液，然后对相同密度压井液的成本进行比较，具体参数如表8所示：
表8
由表8可知，应用实施例1提供的四种饱和压井液的成本比相同密度的甲酸盐体系的饱和压井液的成本降低50％以上，可见，采用本发明实施例提供的一价盐加重剂配制的压井液的成本低廉，便于推广使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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 (9)
1.一种一价盐加重剂，其特征在于，所述一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：28-48份一价有机盐、4-6份工业盐、20-33份磷酸二氢钠、19-32份磷酸氢二钠、3-5份磷酸钾。
2.根据权利要求1所述的一价盐加重剂，其特征在于，所述一价盐加重剂还包括3-6重量份防腐蚀剂。
3.根据权利要求2所述的一价盐加重剂，其特征在于，所述一价有机盐选自甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一价盐加重剂，其特征在于，所述防腐蚀剂选自无水亚硫酸钠、无水亚硫酸钾、次磷酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一价盐加重剂，其特征在于，所述一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：28-48份一价有机盐、4-6份工业盐、20-33份磷酸二氢钠、19-32份磷酸氢二钠、3-5份磷酸钾、3-6份无水亚硫酸钠。
6.根据权利要求4所述的一价盐加重剂，其特征在于，所述一价盐加重剂包括以下重量份数的组分：30-45份甲酸钠、4-5份工业盐、22-30份磷酸二氢钠、20-30份磷酸氢二钠、4-5份磷酸钾、4-6份无水亚硫酸钠。
7.权利要求1-6任一项所述的一价盐加重剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：按照各组分的重量份数，将一价有机盐、工业盐、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾以及可选的防腐蚀剂混合并搅拌均匀，得到所述一价盐加重剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，使用搅拌器或者混配机进行所述搅拌，并使所述搅拌的时间为15-22min。
9.权利要求1-6任一项所述的一价盐加重剂在油气井生产作业领域中的应用。
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