CN108084978B - 一种用于油基钻井液的乳液型清洗液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于油基钻井液的乳液型清洗液。它包括水相，油相，乳化剂，互溶剂，加重剂；水相为100份，油相为15‑60份，乳化剂按重量份数计为1‑15份，互溶剂按重量份数计为1‑15份，加重剂按重量份数计为0‑200份。本发明克服了现有技术安全性差、与水泥浆配伍性不好的缺点；具有安全性高，清洗效果良好，能够实现润湿反转，具有较宽的使用温度范围、可达30‑150℃，与固井水泥浆的配伍性良好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井工程油田化学技术领域，更具体地说它是一种用于油基钻井液的乳液型清洗液。
背景技术
油基钻井液相比于水基钻井液，油基钻井液抗污染能力强，抑制性好，润滑性好，有利于保持井壁稳定，能最大限度地保护油气层。油基钻井液在深井、超深井、大斜度定向井、水平井、水敏性复杂地层以及页岩气钻井中已广泛应用。
油基钻井液在钻井作业中会在井壁生成含油泥饼、套管壁上也会附着油基钻井液，而油基钻井液与后续的固井施工中的水泥浆不相容，如果含油泥饼和套管上附着的钻井液不被清洗掉将会影响固井水泥环胶结强度，导致第一、第二界面固井质量欠佳；同时由于裸眼段长、环空间隙小，固井顶替效率较低。
中国专利，申请号：201310545773.3，专利名称《一种页岩气开发油基钻井液泥饼清洗液》公开了一种页岩气开发油基钻井液泥饼清洗液，其组成为清洗剂、加重剂、水；各组分的重量百分比为：清洗剂；10％～30％；加重剂：0％～60％；水；余量；清洗剂由非离子表面活性剂与互溶剂组成，非离子表面活性剂与互溶剂的重量比为1:9～9:1；非离子表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪酸酯，聚氧丙烯脂肪酸酯等；互溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇等；加重剂为超细铁矿粉粉末，密度为4.90-5.20g/cm3，该发明的清洗液，有较低的粘度，能够形成紊流顶替，能够有效清除附着在井壁的油基泥浆泥饼，改变井壁的水润湿情况，清洗效果相对较好。
中国专利，申请号：201610438760.X，专利名称：《一种适用于油基钻井液的微乳液型冲洗液体系及制备方法》公开了一种适用于油基钻井液的微乳液型冲洗液体系及制备方法，主要解决现有冲洗液存在的冲洗效率低、润湿反转能力弱、界面胶结质量差等不足。该冲洗液体系由微乳液型冲洗剂和基液组成。微乳液型冲洗剂各组份及重量比例为：清水100份、阴离子表面活性剂4～6份、非离子表面活性剂3～6份、助表面活性剂6～10份、盐7～15份。基液为含有一定质量百分浓度加重剂、聚合物的水溶液。该冲洗液与油基钻井液中油相接触时能够自发形成微乳液，可以高效清除残留的油基钻井液，润湿反转能力强，保证水泥环与环空界面的胶结，应用前景广阔。
中国专利，申请号：201510990331.9，专利名称：《一种适用于油基钻井液的固井冲洗液体系及制备方法》公开了一种适用于油基钻井液的固井冲洗液体系及制备方法，主要解决现有冲洗液存在的冲洗效率低、润湿反转能力弱、界面胶结质量差等不足。该冲洗液体系各组份及重量比例为：清水100份、阴离子表面活性剂0.8～1.2份、非离子表面活性剂0.6～0.8份、助表面活性剂0.7～1.0份、油相6.0～10.0份、盐水相8.0～12份、聚合物0.15～5.0份、加重剂0.0～150份、盐1.0～2.5份。密度在1.01g/cm3～1.90g/cm 3可调，适用温度范围20℃～130℃，能够快速地清除残留的油基钻井液，润湿反转能力强，保证水泥环与环空界面的胶结，应用前景广阔。
综上所述，两个中国专利(申请号：201310545773.3，申请号：201610438760.X)公布的实质为纯表面活性剂类清洗液，依靠表面活性剂对油基钻井液中的油进行乳化、增溶来实现清洗的目的，但这种纯表面活性剂的清洗效果主要依赖于表面活性剂的种类选择以及对油基钻井液受较小污染情况下有效，一旦油基钻井液重复利用多次，受污染较严重，效果会打折扣；中国专利，申请号：201510990331.9，公布的实质是一种微乳液型清洗液，但其所用到油相为低碳链烷烃，该种烷烃极具危险性，易燃易爆有毒，虽然具有较好的清洗效果，但其无法在现场应用，无法保证安全。油基钻井液的清洗液最终目的是为固井水泥浆做铺垫，在现场作业过程中不可避免的会与水泥浆相接触，而大多数表面活性剂都会对水泥浆的凝固时间产生影响，如果配伍性不好，会导致整个固井施工失败，因此，清洗液必须与水泥浆具有良好的配伍性，但已公开的专利中都未提及。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，安全性高，对严重污染的油基钻井液泥饼清洗效果好，能够实现润湿反转，具有较宽的使用温度范围、可达30-150℃，与固井水泥浆良好的配伍性。
为实现上述的发明目的，本发明的技术方案为：一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：包括水相，油相，乳化剂，互溶剂，加重剂；水相为100份，油相为15-60份，乳化剂为1-15份，互溶剂为1-15份，加重剂为0-200份；
所述乳化剂由20-40份异构十三醇聚氧乙烯醚，10-30份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，10-30份脂肪酸聚氧乙烯酯，5-10份脂肪酸二乙醇酰胺复配而成；
所述互溶剂由30-50份乙二醇单丁醚，20-30份丙二醇丙醚，5-10份异构十三醇复配而成。
在上述技术方案中，所述清洗液由水相，油相，乳化剂，互溶剂和加重剂组成；所述水相为100份，油相为20-60份，乳化剂为5-15份，互溶剂为1-15份，加重剂为20-200份；密度1.25g/cm3-2.15g/cm3；
所述乳化剂由25-40份异构十三醇聚氧乙烯醚，10-20份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，10-30份脂肪酸聚氧乙烯酯，5-10份脂肪酸二乙醇酰胺复配而成；
所述互溶剂由30-50份乙二醇单丁醚，25-30份丙二醇丙醚，8-10份异构十三醇复配而成。
在上述技术方案中，所述乳化剂由异构十三醇聚氧乙烯醚15-25份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15-20份，脂肪酸聚氧乙烯酯15-20份，脂肪酸二乙醇酰胺5-8份复配而成；
所述互溶剂由乙二醇单丁醚40-50份，丙二醇丙醚25-30份，异构十三醇8-10份复配而成。
在上述技术方案中，所述水相选自淡水、海水；油相选自3#白油、5#白油、气制油；加重剂选自重晶石、铁矿粉、四氧化三锰微粉；所述重晶石密度大于4.2g/cm3；所述铁矿粉密度大于5.0g/cm3，20-40份中值粒径D50在5-9微米，60-80份中值粒径D50在40-75微米；所述四氧化三锰微粉密度大于4.5g/cm3，粒径D90小于5微米。
在上述技术方案中，所述淡水为100份，3#白油为15份，乳化剂为1份，互溶剂为5份；密度1.02g/cm3；
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚按重量份数计为20份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯为30份，脂肪酸聚氧乙烯酯为10份，脂肪酸二乙醇酰胺为5份复配而成；
互溶剂为乙二醇单丁醚为30份，丙二醇丙醚为20份，异构十三醇为5份复配而成。
在上述技术方案中，所述淡水100份，5#白油35份，乳化剂5份，互溶剂1份，加重剂20份，密度1.25g/cm3；
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚30份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯20份，脂肪酸聚氧乙烯酯20份，脂肪酸二乙醇酰胺8份复配而成；
互溶剂为乙二醇单丁醚40份，丙二醇丙醚25份，异构十三醇8份复配而成；
加重剂为铁矿粉，铁矿粉密度大于5.0g/cm3，40份中值粒径D50在5-9微米，60份中值粒径D50在40-75微米。
在上述技术方案中，所述海水为100份，5#白油按为60份，乳化剂为15份，互溶剂为10份，加重剂为100份，密度1.8g/cm3；
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚25份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15份，脂肪酸聚氧乙烯酯15份，脂肪酸二乙醇酰胺5份复配而成；
互溶剂为乙二醇单丁醚30份，丙二醇丙醚30份，异构十三醇10份；
加重剂为铁矿粉，铁矿粉密度大于5.0g/cm3，20份中值粒径D50在5-9微米，80份中值粒径D50在40-75微米。
在上述技术方案中，所述淡水为100份，3#白油为50份，乳化剂10份，互溶剂5份，加重剂200份，密度2.15g/cm3；
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚40份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯10份，脂肪酸聚氧乙烯酯10份，脂肪酸二乙醇酰胺5份复配而成；
互溶剂为乙二醇单丁醚50份，丙二醇丙醚30份，异构十三醇10份复配而成；
加重剂为四氧化三锰微粉，四氧化三锰微粉密度大于4.5g/cm3，粒径D90小于5微米。
本发明具有如下优点：
(1)本发明的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液配方简单，所用到的化学药品安全性高；
(2)本发明的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液对受污染的油基钻井液泥饼具有良好的清洗效果，能够实现润湿反转；乳化剂是具有乳化、润湿、清洗等多种功能的，本发明的复配的乳化剂在乳化、清洗方面比单一的乳化剂要好；另外，清洗液所针对的对象是一个复杂多变的成分，复配后的乳化剂作用比单一的乳化剂更强一些；本发明的复配的互溶剂的助溶效果比单一互溶剂更好；本发明的复配加重剂通过不同粒径的复配之后，提高加重效果，提高稳定性；
(3)本发明的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液具有较宽的使用温度范围，可达30-150℃；
(4)本发明的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液具有与固井水泥浆良好的配伍性，不会在水泥浆泵送过程造成事故。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。在本申请中各组分均为重量份。
一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，包括水相，油相，乳化剂，互溶剂，加重剂；水相为100份，油相为15-60份，乳化剂为1-15份，互溶剂为1-15份，加重剂为0-200份；
所述乳化剂由20-40份异构十三醇聚氧乙烯醚，10-30份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，10-30份脂肪酸聚氧乙烯酯，5-10份脂肪酸二乙醇酰胺复配而成；
所述互溶剂由30-50份乙二醇单丁醚，20-30份丙二醇丙醚，5-10份异构十三醇复配而成。
所述清洗液由水相，油相，乳化剂，互溶剂和加重剂组成；所述水相为100份，油相为20-60份，乳化剂为5-15份，互溶剂为1-15份，加重剂为20-200份；密度1.25g/cm3-2.15g/cm3；
所述乳化剂由25-40份异构十三醇聚氧乙烯醚，10-20份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，10-30份脂肪酸聚氧乙烯酯，5-10份脂肪酸二乙醇酰胺复配而成；
所述互溶剂由30-50份乙二醇单丁醚，25-30份丙二醇丙醚，8-10份异构十三醇复配而成。
所述乳化剂由异构十三醇聚氧乙烯醚15-25份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15-20份，脂肪酸聚氧乙烯酯15-20份，脂肪酸二乙醇酰胺5-8份复配而成；
所述互溶剂由乙二醇单丁醚40-50份，丙二醇丙醚25-30份，异构十三醇8-10份复配而成。
所述水相选自淡水、海水；油相选自3#白油、5#白油、气制油；加重剂选自重晶石、铁矿粉、四氧化三锰微粉；所述重晶石密度大于4.2g/cm3；所述铁矿粉密度大于5.0g/cm3，20-40份中值粒径D50在5-9微米，60-80份中值粒径D50在40-75微米；所述四氧化三锰微粉密度大于4.5g/cm3，粒径D90小于5微米。
实施例1
一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，它由淡水为100份，3#白油为15份，乳化剂为1份，互溶剂为5份组成；密度1.02g/cm3。
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚按重量份数计为20份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯为30份，脂肪酸聚氧乙烯酯为10份，脂肪酸二乙醇酰胺为5份复配而成。
互溶剂为乙二醇单丁醚为30份，丙二醇丙醚为20份，异构十三醇为5份复配而成。
实施例2
一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，它由海水为100份，气制油为20份，乳化剂为5份，互溶剂为15份，加重剂为50份组成，密度1.5g/cm3。
乳化剂由异构十三醇聚氧乙烯醚15份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯10份，脂肪酸聚氧乙烯酯30份，脂肪酸二乙醇酰胺10份复配而成。
互溶剂由乙二醇单丁醚50份，丙二醇丙醚30份，异构十三醇10份复配而成。
加重剂为重晶石，要求重晶石密度大于4.2g/cm3，市售。
实施例3
一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，它由淡水100份，5#白油35份，乳化剂5份，互溶剂1份，加重剂20份组成，密度1.25g/cm3。
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚30份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯20份，脂肪酸聚氧乙烯酯20份，脂肪酸二乙醇酰胺8份复配而成。
互溶剂为乙二醇单丁醚40份，丙二醇丙醚25份，异构十三醇8份复配而成。
加重剂为铁矿粉，铁矿粉密度大于5.0g/cm3，40份中值粒径D50在5-9微米，60份中值粒径D50在40-75微米(前面的出现加重剂20份是指整个清洗液配方中加重剂的重量份；后面的出现的40份中值粒径D50在5-9微米，60份中值粒径D50在40-75微米中的40份和60份分别是加重剂中各组分的复配比例，通过不同粒径的复配之后，提高加重效果，提高稳定性)。
实施例4
一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，淡水为100份，3#白油为50份，乳化剂10份，互溶剂5份，加重剂200份，密度2.15g/cm3。
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚40份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯10份，脂肪酸聚氧乙烯酯10份，脂肪酸二乙醇酰胺5份复配而成。
互溶剂为乙二醇单丁醚50份，丙二醇丙醚30份，异构十三醇10份复配而成。
加重剂为四氧化三锰微粉，四氧化三锰微粉密度大于4.5g/cm3，粒径D90小于5微米。
实施例5
一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，海水为100份，5#白油按为60份，乳化剂为15份，互溶剂为10份，加重剂为100份，密度1.8g/cm3。
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚25份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15份，脂肪酸聚氧乙烯酯15份，脂肪酸二乙醇酰胺5份复配而成。
互溶剂为乙二醇单丁醚30份，丙二醇丙醚30份，异构十三醇10份。
加重剂为铁矿粉，铁矿粉密度大于5.0g/cm3，20份中值粒径D50在5-9微米，80份中值粒径D50在40-75微米。
(前面出现的加重剂100份是指整个清洗液配方中加重剂的重量份；后面的出现的20份中值粒径D50在5-9微米，80份中值粒径D50在40-75微米中的20份和80份分别是加重剂中各组分的复配比例，通过不同粒径的复配之后，提高加重效果，提高稳定性)
对本发明上述实施例制得的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液的清洗效果进行检测，清洗效果如表1所示：
表1清洗效果
其中，ρ：清洗液密度，g/cm3；
AV：清洗液表观黏度，mPa·s
从表1可以看出，本发明对套管和模拟井壁均具有较好的清洗效果，并且套管和模拟井壁均从油润湿转变为水润湿。
现以实施例1和实施例5为例，本发明制得的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液对水泥浆的配伍性，如表2所示。
表2清洗液对水泥浆性能的影响
从表2可以看出，随着清洗液侵入到水泥浆中，稠化时间延长，未出现缩短的现象；抗压强度适当的降低，但仍然能够保持较高的抗压强度，说明本发明与水泥浆的配伍性较好。
选用本发明中其它实施例的清洗液与对水泥浆性能的影响进行评价，得到的结果与实施例1和实施例5基本一致。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (8)
1.一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：包括水相，油相，乳化剂，互溶剂，加重剂；水相为100份，油相为15-60份，乳化剂为1-15份，互溶剂为1-15份，加重剂为0-200份；
所述乳化剂由20-40份异构十三醇聚氧乙烯醚，10-30份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，10-30份脂肪酸聚氧乙烯酯，5-10份脂肪酸二乙醇酰胺复配而成；
所述互溶剂由30-50份乙二醇单丁醚，20-30份丙二醇丙醚，5-10份异构十三醇复配而成。
2.根据权利要求1所述的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：所述清洗液由水相，油相，乳化剂，互溶剂和加重剂组成；所述水相为100份，油相为20-60份，乳化剂为5-15份，互溶剂为1-15份，加重剂为20-200份；密度1.25g/cm3-2.15g/cm3；
所述乳化剂由25-40份异构十三醇聚氧乙烯醚，10-20份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，10-30份脂肪酸聚氧乙烯酯，5-10份脂肪酸二乙醇酰胺复配而成；
所述互溶剂由30-50份乙二醇单丁醚，25-30份丙二醇丙醚，8-10份异构十三醇复配而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：所述乳化剂由异构十三醇聚氧乙烯醚15-25份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15-20份，脂肪酸聚氧乙烯酯15-20份，脂肪酸二乙醇酰胺5-8份复配而成；
所述互溶剂由乙二醇单丁醚40-50份，丙二醇丙醚25-30份，异构十三醇8-10份复配而成。
4.根据权利要求3所述的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：所述水相选自淡水、海水；油相选自3#白油、5#白油、气制油；加重剂选自重晶石、铁矿粉、四氧化三锰微粉；所述重晶石密度大于4.2g/cm3；所述铁矿粉密度大于5.0g/cm3，20-40份中值粒径D50在5-9微米，60-80份中值粒径D50在40-75微米；所述四氧化三锰微粉密度大于4.5g/cm3，粒径D90小于5微米。
5.根据权利要求1所述的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：所述淡水为100份，3#白油为15份，乳化剂为1份，互溶剂为5份；密度1.02g/cm3；
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚按重量份数计为20份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯为30份，脂肪酸聚氧乙烯酯为10份，脂肪酸二乙醇酰胺为5份复配而成；
互溶剂为乙二醇单丁醚为30份，丙二醇丙醚为20份，异构十三醇为5份复配而成。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：所述淡水100份，5#白油35份，乳化剂5份，互溶剂1份，加重剂20份，密度1.25g/cm3；
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚30份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯20份，脂肪酸聚氧乙烯酯20份，脂肪酸二乙醇酰胺8份复配而成；
互溶剂为乙二醇单丁醚40份，丙二醇丙醚25份，异构十三醇8份复配而成；
加重剂为铁矿粉，铁矿粉密度大于5.0g/cm3，40份中值粒径D50在5-9微米，60份中值粒径D50在40-75微米。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：所述海水为100份，5#白油按为60份，乳化剂为15份，互溶剂为10份，加重剂为100份，密度1.8g/cm3；
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚25份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15份，脂肪酸聚氧乙烯酯15份，脂肪酸二乙醇酰胺5份复配而成；
互溶剂为乙二醇单丁醚30份，丙二醇丙醚30份，异构十三醇10份；
加重剂为铁矿粉，铁矿粉密度大于5.0g/cm3，20份中值粒径D50在5-9微米，80份中值粒径D50在40-75微米。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于油基钻井液的乳液型清洗液，其特征在于：所述淡水为100份，3#白油为50份，乳化剂10份，互溶剂5份，加重剂200份，密度2.15g/cm3；
乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚40份，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯10份，脂肪酸聚氧乙烯酯10份，脂肪酸二乙醇酰胺5份复配而成；
互溶剂为乙二醇单丁醚50份，丙二醇丙醚30份，异构十三醇10份复配而成；
加重剂为四氧化三锰微粉，四氧化三锰微粉密度大于4.5g/cm3，粒径D90小于5微米。
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