CN107987819B - 一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，主要原料为(以重量份计)：基础油45‑70份、大豆油脂肪酸5‑10份、腰果酚类表面活性剂20‑30份；其中，所述的腰果酚类表面活性剂包括两种不同HLB值的腰果酚类表面活性剂，分别为HLB值8‑9的腰果酚类表面活性剂和HLB值10‑12的腰果酚类表面活性剂。本发明的冲洗剂对油基泥浆和泥饼具有极好的冲洗效果，将本发明的冲洗剂配制成不同浓度冲洗液，起泡率极低。实验证明，使用本发明冲洗剂添加量为20％的冲洗液，起泡率低于10％；使用本发明冲洗剂添加量为10％的冲洗液，对模拟井壁的冲洗效率最高接近98％，冲洗后的模拟井壁与水泥浆直接的胶结程度良好。

Description

一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油钻井固井领域，特别涉及一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂及其制备方法。

背景技术

冲洗液属于固井前置液，用在固井注水泥之前，主要是用于清洗井壁油污和胶凝钻井液，改善固井二界面亲水性能，提高二界面与水泥环的胶结强度，并通过提高水泥浆顶替钻井液的效率，达到提高固井质量的目的。

油基钻井液具有良好的页岩抑制性和优异的润滑性，被普遍地应用于页岩气井、长水平井段等地区，并取得了良好的钻井施工效果。然而对于固井施工来说，油基泥浆在套管壁与井壁上生成的油膜与油基泥饼会严重影响固井水泥环在二界面的胶结强度，无法有效封隔油气层，在油气井的后期压裂、生产过程中造成严重隐患。因此，在固井施工前必须注入具有高效清洗效果的冲洗液，将粘附在二界面的油基泥浆、油膜、油基泥饼进行最大程度的清洗，从而改善固井注入的水泥浆在固化后与二界面的胶结环境、提高水泥环的完整性、保证固井质量、延长油气井使用寿命。

表面活性剂类化学冲洗剂是目前针对油基泥浆应用效果最好的一类产品。该类冲洗剂以某种表面活性剂或复配表面活性剂为主剂，利用其润湿性、渗透性及乳化性作用于油基泥浆残留物，起到对二界面的润湿和冲洗作用。而在表面活性剂的选择上，通常是单独使用非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配使用。这是因为单独使用非离子表面活性剂时，产品的浊点往往处在较低水平，无法适用于较高温度的油气井；而选用阴离子与非离子表面活性剂复配体系时，阴离子极易起泡的特性又会严重影响现场使用施工。

表面活性剂的生物降解与环境保护的关系极为密切。常用的表面活性剂在排放至水生环境时会杀死环境中微生物，抑制其他有毒物质降解，同时导致水中溶解氧减少，造成水体富营养化；排放至土壤中的表面活性剂会对土壤微生物的生长产生影响，从而影响土壤植物的生长，甚至在向下迁移时对地下水产生潜在危害。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，主要原料为(以重量份计)：基础油45-70份、大豆油脂肪酸5-10份、腰果酚类表面活性剂20-30份；其中，所述的腰果酚类表面活性剂包括两种不同HLB值的腰果酚类表面活性剂，分别为HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂和HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂。

所述的HLB值8-9和HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂的重量比为1：1。

所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，由以下原料组成(以重量份计)：基础油45-70份、大豆油脂肪酸5-10份、腰果酚类表面活性剂20-30份和蒸馏水10-20份；其中，所述的腰果酚类表面活性剂包括HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂和HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂，二者的重量比为1：1。

所述的基础油为白油；所述的HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂为HLB值8-9的腰果酚聚氧乙烯醚，所述的HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂为HLB值10-12的腰果酚聚氧乙烯醚。

所述的白油为5#白油。

一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂的制备方法，将两种不同HLB值的腰果酚类表面活性剂溶于基础油中，再加入大豆油脂肪酸和蒸馏水搅拌均匀即可。

本发明的有益效果：

本发明的冲洗剂对油基泥浆和泥饼具有极好的冲洗效果，将本发明的冲洗剂配制成不同浓度冲洗液，起泡率极低。实验证明，使用本发明冲洗剂添加量为20％的冲洗液，起泡率低于10％；使用本发明冲洗剂添加量为10％的冲洗液，对模拟井壁的冲洗效率最高接近98％，冲洗后的模拟井壁与水泥浆直接的胶结程度良好。

附图说明

图1为使用现场油基泥浆对砂纸按照冲洗实验要求进行挂浆后的照片。

图2为使用冲洗剂(实施例1)添加量为10％的冲洗液按照冲洗实验要求对挂浆后砂纸进行冲洗后的照片。

图3为将图2的砂纸取下烘干后的照片。

图4为另外一组使用冲洗剂(实施例1)添加量为10％的冲洗液按照冲洗实验要求对挂浆后砂纸进行冲洗后，分别在挂浆面、冲洗面滴一滴清水来判断润湿性的照片。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1

一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，由以下原料组成(以重量份计)：5#白油65份、大豆油脂肪酸5份、腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值8)10份、腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值12)10份和蒸馏水10份。

所述的冲洗剂的制备方法为，将腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值8)和腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值12)溶于5#白油中，再加入大豆油脂肪酸和蒸馏水搅拌均匀配制而成。

实施例2

一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，由以下原料组成(以重量份计)：5#白油55份、大豆油脂肪酸5份、腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值8)10份、腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值12)10份和蒸馏水15份。

所述的冲洗剂的制备方法同实施例1。

实施例3

一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，由以下原料组成(以重量份计)：5#白油65份、大豆油脂肪酸10份、腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值8)10份、腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值12)10份和蒸馏水15份。

所述的冲洗剂的制备方法同实施例1。

实施例4

一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，由以下原料组成(以重量份计)：5#白油45份、大豆油脂肪酸5份、腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值8)15份、腰果酚聚氧乙烯醚(HLB值12)15份和蒸馏水20份。

所述的冲洗剂的制备方法同实施例1。

应用例1、起泡率测定

1、冲洗液的配置

分别将实施例1至实施例4配制成冲洗液，冲洗剂的添加量20％(即100kg水中加入20kg实施例1至实施例4中所得冲洗剂)。

2、起泡率的测定

(1)用500ml量筒量取添加量为20％的冲洗液300ml，倒入泥浆专用高搅杯中；

(2)设定泥浆专用高速搅拌器转速为8000r/min，对冲洗液进行5min的高速搅拌；

(3)搅拌结束后，在10s内将冲洗液倒回500ml量筒中，并读取10s时的体积读数，则起泡率计算公式如下：

3、结果分析

试验样品起泡率评价结果见表1。

表1起泡率评价结果

实验序号	冲洗液样品	冲洗液添加量	高搅前体积	高搅后体积	起泡率
						1	WH-5	20％	300ml	495ml	65％
2	WH-1	20％	300ml	大于500ml	＞67％
						3	实施例1	20％	300ml	307ml	2.3％
4	实施例2	20％	300ml	315ml	5.0％
						5	实施例3	20％	300ml	320ml	6.7％
6	实施例4	20％	300ml	325ml	8.3％

(注：WH-5为卫辉市化工有限公司生产的油基冲洗剂、WH-1为卫辉市化工有限公司生产的冲洗剂产品)

表1结果表明，本发明的冲洗剂在较高添加量的条件下(添加量20％)，起泡率低于10％，说明本发明的冲洗剂具有极低的起泡现象。

应用例2、冲洗效率直观检测

为了更直观的表现本发明冲洗剂对油基泥浆的冲洗效果，采用以下操作对冲洗剂(实施例1)添加量10％(即100kg水中加入10kg冲洗剂)的冲洗液进行评价：

①将180目砂纸裁剪成132mm×55mm的小块，然后利用皮筋将其固定在六度旋转粘度计外筒上；

②量取养护后的油基泥浆300ml倒入六速旋转粘度计测量杯中，将测量杯置于测量台上，淹没砂纸的下2/3部分。开启电机以600r/min的速度模拟泥浆造壁，造壁时间10min；

③停机后，将装有油基泥浆的测量杯撤下，同时将养护后的泥浆冲洗液倒入另一干净测量杯中，将测量杯置于测量台上，淹没砂纸的下1/3部分。开启电机以300r/min的速度模拟冲洗液冲刷井壁的过程，冲刷时间10min，冲洗完毕后目测砂纸冲洗部分颜色，并在冲洗部分滴一滴水验证冲洗后砂纸表面的润湿性。

图1为使用现场油基泥浆对砂纸按照冲洗实验要求进行挂浆后的照片。

图2为使用冲洗剂(实施例1)添加量为10％的冲洗液按照冲洗实验要求对挂浆后砂纸进行冲洗后的照片。

图3为将图2的砂纸取下烘干后的照片。

图4为另外一组使用冲洗剂(实施例1)添加量为10％的冲洗液按照冲洗实验要求对挂浆后砂纸进行冲洗后，分别在挂浆面、冲洗面滴一滴清水来判断润湿性的照片。

从图1-4可以看出，本发明的冲洗液在较低添加量(添加量10％)的条件下，对油基泥浆仍具有超高的冲洗效率，冲洗后的砂纸具有良好的润湿性。

应用例3、冲洗效率测定

1、冲洗效率的测定

(1)实验流体的制备：

①油基泥浆：将油气井现场带回泥浆搅拌均匀并倒出约500ml备用；

②泥浆冲洗液：用500ml量筒量取添加量10％的冲洗液300ml，并使用水泥浆搅拌器在1000r/min的速度下搅拌2min，然后倒入93℃常压养护仪浆杯中养护20min。

(2)冲洗实验的步骤：

①将180目砂纸裁剪成132mm×55mm的小块，并称量记录砂纸的质量，记为m0，然后利用皮筋将其固定在六度旋转粘度计外筒上；

②量取养护后的油基泥浆300ml倒入六速旋转粘度计测量杯中，将测量杯置于测量台上，淹没砂纸的下2/3部分。开启电机以600r/min的速度模拟泥浆造壁，造壁时间10min，造壁后再次称量记录砂纸质量，记为m2；

③停机后，将装有油基泥浆的测量杯撤下，同时将养护后的泥浆冲洗液倒入另一干净测量杯中，将测量杯置于测量台上，淹没砂纸的挂浆部分。开启电机以300r/min的速度模拟冲洗液冲刷井壁的过程，冲刷时间10min，冲洗完毕后目测砂纸冲洗部分颜色，并在冲洗部分滴一滴水验证冲洗后砂纸表面的润湿性；

④冲洗完毕后称量记录砂纸质量，记为m3，则冲洗效率如下：

现场带回油基泥浆配方见表2。

表2现场油基泥浆配方

成分	加量
		柴油	280kg
25％(w/v)氯化钙溶液	120L
		主乳化剂OCL-OPE(北京奥凯立科技发展股份有限公司)	14kg
辅乳化剂OCL-OSE(北京奥凯立科技发展股份有限公司)	8kg
		有机土(浙江华特实业集团有限公司)	18kg
氧化沥青(新乡市第七化工有限公司)	16kg
		氧化钙	8kg

2、结果分析

试验样品冲洗效率评价结果见表3。

表3冲洗效率评价结果

表3结果表明，本发明的冲洗液在较低添加量(添加量10％)的条件下，对油基泥浆仍具有超高的冲洗效率，该冲洗液冲洗效率最高接近98％。

以上所述仅为本发明最佳的实施例，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 (9)

1.一种固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，其特征在于，以重量份计，主要原料为：基础油45-70份、大豆油脂肪酸5-10份、腰果酚类表面活性剂20-30份；其中，所述的腰果酚类表面活性剂包括两种不同HLB值的腰果酚类表面活性剂，分别为HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂和HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂；所述的基础油为白油；所述的HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂为HLB值8-9的腰果酚聚氧乙烯醚，所述的HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂为HLB值10-12的腰果酚聚氧乙烯醚。

2.根据权利要求1所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，其特征在于，所述的HLB值8-9和HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂的重量比为1：1。

3.根据权利要求2所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，其特征在于，以重量份计，由以下原料组成：基础油45-70份、大豆油脂肪酸5-10份、腰果酚类表面活性剂20-30份和蒸馏水10-20份；其中，所述的腰果酚类表面活性剂包括HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂和HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂，二者的重量比为1：1。

4.根据权利要求1所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，其特征在于，以重量份计，由以下原料组成：基础油65份、大豆油脂肪酸5份、HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂10份、HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂10份和蒸馏水10份。

5.根据权利要求1所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，其特征在于，以重量份计，由以下原料组成：基础油55份、大豆油脂肪酸5份、HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂10份、HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂10份和蒸馏水15份。

6.根据权利要求1所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，其特征在于，以重量份计，由以下原料组成：基础油65份、大豆油脂肪酸10份、HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂10份、HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂10份和蒸馏水15份。

7.根据权利要求1所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，其特征在于，以重量份计，由以下原料组成：基础油45份、大豆油脂肪酸5份、HLB值8-9的腰果酚类表面活性剂15份、HLB值10-12的腰果酚类表面活性剂15份和蒸馏水20份。

8.根据权利要求1-7任一项所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂，其特征在于，所述的白油为5#白油。

9.一种如权利要求1-7任一项所述的固井用低毒、低泡油基泥浆冲洗剂的制备方法，其特征在于，将两种不同HLB值的腰果酚类表面活性剂溶于基础油中，再加入大豆油脂肪酸和蒸馏水搅拌均匀即可。

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