CN109085659A - 一种针对深水单层隔水管的一体化保温测试液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对深水单层隔水管的一体化保温测试液。本发明的一体化保温测试液由下列重量份的组分组成：低导热系数非水基液100份，增粘剂5‑10份，加重剂2‑180份，其中，低导热系数非水基液由合成多元醇与还原糖醇复配而成。本发明的一体化保温测试液导热系数≤0.30W/（m•K）、密度能在1.05～1.50S.G.或者1.50～1.05S.G.间由低到高或由高到低调节、可泵性好、低温‑高温‑低温流变性好、气体水合物抑制能力强、抗高温沉降稳定性好（抗温可达150℃），且抑制防膨性好、腐蚀性小、储层保护性能好；不仅环境友好，能满足一级海域使用要求，而且还可回收再利用，可大大节约测试成本；可以用于深水单层隔水管测试作业。

Description

一种针对深水单层隔水管的一体化保温测试液

技术领域

本发明涉及一种深水单层隔水管测试作业中的工作液及其制备方法，具体地说，是一种针对深水单层隔水管的一体化保温测试液及其制备方法，属于油田化学技术领域。

背景技术

在深水测试作业过程中，通常在泥线或泥线以上500m之间形成2℃-4℃低温段，气体水合物生成风险高，而气体水合物的生成将对测试作业带来巨大的危害，造成严重经济损失。在测试作业中，气体水合物生成将导致：

（1）堵塞节流管线、压井管线、隔水管和堵塞防喷器等，给井控带来较大隐患；

（2）堵塞测试管柱及地面流程，造成测试作业无法进行，无法取得地层资料；

（3）影响测试环空压力操作工具的正常工作，带来复杂情况和事故等。

为了避免深水测试作业过程中气体水合物生成，国外深水测试作业通常采用双层保温测试管柱，其具有以下特点：

（1）内外双层隔水管，隔热性强；

（2）泥线以上内外双层隔水管环空下部填充具有凝胶结构的保温隔离液，上部充填氮气进一步加强隔热；

（3）保温隔离液与测试液独立存在，保温隔离液只需满足保温性，对测试性、传压性和储层保护性没有要求；

（4）测试液则需满足测试性、传压性和储层保护性，对保温性没有要求。

因此，国外深水通常使用SPA剪切稀释体系、延迟交联体系和高温自交联体系作为上部保温隔离液，这些体系均具有凝胶结构形成前流变性好，凝胶结构形成后体系整体固化呈果冻状的特点，其保温性较好，但测试性、传压性和储层保护性无法满足测试技术要求。

但国内深水测试作业却采用的单层隔水测试管柱，其具有以下特点：

（1）单层隔水管，隔热性差；

（2）上部隔水管环空与下部油套环空连通，在测试作业过程中上部保温隔离液与下部测试液会发生顶替混合；

（3）保温隔离液与测试液，不能独立存在，保温隔离液不仅要满足保温性，而且要满足测试性、传压性和储层保护性；

（4）测试液也必须同时满足测试性、传压性和储层保护性，还要满足保温性。

目前，国内基本都用海水/盐水或者低比重钻井液作为测试液，常规测试液隔热性能差，而采取向单层隔水管环空泵注大量甲醇抑制剂来防止水合物生成。现有技术只考虑了测试性、传压性，没有考虑保温性和储层保护性。另外，测试现场还发现随着产量变化，井筒温度也没有改善，也就意味着泵注量无法满足防止气体水合物生成的风险；而且甲醇抑制剂消耗大，成本高，甲醇闪点低，只有11℃，易燃，安全风险大。

现有技术中未有针对深水单层隔水管的一体化保温测试液。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种适用于深水单层隔水管测试作业的一体化保温测试液，该一体化保温测试液以合成多元醇与还原糖醇作为低导热系数非水基液，不仅导热系数低（导热系数≤0.30W/（m•K））、密度可调性强（能在1.05～1.50S.G.或者1.50～1.05S.G.间由低到高或由高到低调节）、可泵性好、低温-高温-低温流变性好、气体水合物抑制能力强、抗高温沉降稳定性好（抗温可达150℃），而且抑制防膨性好、腐蚀性小、储层保护性能好；不仅环境友好（含油量为零），能满足GB18420.1-2009《海洋石油勘探开发污染物生物毒性 第1部分：分级》标准中一级海域使用要求，而且还可回收再利用，可大大节约测试成本。

本发明的另一个目的在于提供上述一种一体化保温测试液的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取以下方案：一种针对深水单层隔水管的一体化保温测试液，由下列重量份的组分组成：低导热系数非水基液100份，增粘剂5-10份，加重剂2-180份；其中，低导热系数非水基液由合成多元醇与还原糖醇复配而成。

优选的，所述低导热系数非水基液是由45-95%合成多元醇和5-55%还原糖醇复配而成。

进一步优选的，所述的合成多元醇是乙二醇、丙二醇、二甘醇中的一种。

进一步优选的，所述的还原糖醇是麦芽糖醇、山梨糖醇、乳糖醇中的一种。

本发明技术方案中，所述的增粘剂可以是黄原胶胶液或羟丙基瓜尔胶胶液。

更进一步的，所述黄原胶胶液或羟丙基瓜尔胶胶液配制的具体步骤如下：在100份淡水中，边搅拌边缓慢加入1份黄原胶或羟丙基瓜尔胶，加完后继续搅拌溶解20-30分钟，搅拌结束，取样观察，胶液呈透明状且无分散颗粒或无未溶解的胶团，即得。

本发明技术方案中，所述的加重剂是饱和焦磷酸钾溶液。

更进一步的，所述饱和焦磷酸钾溶液配制具体步骤如下：在100份淡水中，边升温，边搅拌边加入160份焦磷酸钾，保持淡水温度不超过50℃，焦磷酸钾加完后继续搅拌60-120分钟，使焦磷酸钾完全溶解，即得。

本发明的一种针对深水单层隔水管的一体化保温测试液制备方法具体步骤如下：取100份低导热系数非水基液，升温，温度不超过50℃，边搅拌边加入2-180份加重剂，加重剂加完后继续搅拌20-30分钟；然后边搅拌边加入5-10份增粘剂，加完后继续搅拌10-20分钟，混合均匀，即可。

本发明技术方案中各组分在一体化保温测试液中的作用说明如下：

（1）低导热系数非水基液：减少体系含水率，降低一体化保温测试液导热系数，增强保温性；低导热系数非水基液为醇基基液，是很好的腐蚀抑制剂，使得一体化保温测试液具有较小的腐蚀性，可较好的保护管材；醇基基液也是性能优良的深水气体水合物抑制剂，还具有较好的防膨性和储层保护性；本发明低导热系数非水基液采用合成多元醇（如乙二醇、丙二醇、二甘醇）与还原糖醇（麦芽糖醇、山梨糖醇、乳糖醇）复配，满足一体化保温测试液体系在1.50～1.05S.G.间由高到低调节的需要；

（2）增粘剂：本发明增粘剂采用黄原胶或羟丙基瓜尔胶，在保证泵送性的前提下，增粘剂可进一步增大一体化保温测试体系粘度和切力，增强体系保温性和稳定性；

（3）加重剂：深水测试作业，对其测试液比重有严格的要求，为了降低测试成本，满足回收再利用要求，本发明一体化保温测试采用饱和焦磷酸钾溶液作为加重剂，充分满足了保温测试液体系在1.05～1.50S.G.间由低到高调节的需要。

本发明相对于现有技术具有如下有益技术效果：

（1）本发明的一体化保温测试液为非水基测试液，导热系数低，导热系数≤0.30W/（m•K）），保温性好，明显低于海水/盐水或者低比重钻井液测试液（导热系数在0.60 W/（m•K）左右）；

（2）本发明的一体化保温测试液密度可调性强，能在1.05～1.50S.G.或者1.50～1.05S.G.间由低到高或由高到低调节，方便回收再利用，可大大节约测试液成本；

（3）本发明的一体化保温测试液抗高温沉降稳定性好，抗温可达150℃，150℃静止15d后无沉淀产生，沉降因子=0.50；

（4）本发明的一体化保温测试液低温-高温-低温流变性好，经过“低温-高温-低温”模拟工况条件转换后，25℃下AV≤70 mPa.s，4℃下静切力≤3 Pa，具有较好的传压性；

（5）本发明的一体化保温测试液腐蚀性小，pH值在7～9对DST工具腐蚀性小，腐蚀速率≤0.076mm/a对管材腐蚀性小；

（6）本发明的一体化保温测试液储层保护性能好，能防止储层敏感性伤害，与地层流体及泥浆滤液等有良好的配伍性，岩心渗透率恢复值达95%以上。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1采用以下步骤制备本发明的一体化保温测试液：

（1）低导热系数非水基液配制：取950ml丙二醇、50ml乳糖醇，搅拌混合均匀，制得低导热系数非水基液；

（2）增粘剂配制：在1000g淡水中，边搅拌边缓慢加入10g黄原胶，切忌加快，容易形成胶团，造成溶解困难，加完后继续搅拌溶解20分钟，搅拌结束，取样观察，胶液呈透明状且无分散颗粒或无未溶解的胶团即可；

（3）加重剂配制：在1000g淡水中，边升温，温度不超过50℃，边搅拌边加入1600g焦磷酸钾，加完后继续搅拌溶解70分钟，焦磷酸钾完全溶解制得加重剂；

（4）一体化保温测试液配制：在1000ml低导热系数非水基液中，边升温，温度不超过50℃，边搅拌边加入20g加重剂，加重剂加完后继续搅拌20分钟；然后边搅拌边加入100g增粘剂，加完后继续搅拌20分钟，混合均匀即得密度为1.05g/cm³的一体化保温测试液。

实施例2采用以下步骤制备本发明的一体化保温测试液：

（1）低导热系数非水基液配制：取800ml二甘醇、200ml山梨糖醇，搅拌混合均匀，制得低导热系数非水基液；

（2）增粘剂配制：在1000g淡水中，边搅拌边缓慢加入10g羟丙基瓜尔胶，切忌加快，容易形成胶团，造成溶解困难，加完后继续搅拌溶解30分钟搅拌结束，取样观察，胶液呈透明状且无分散颗粒或无未溶解的胶团即可；

（3）加重剂配制：在1000g淡水中，边升温，温度不超过50℃，边搅拌边加入1600g焦磷酸钾，加完后继续搅拌溶解90分钟，焦磷酸钾完全溶解制得加重剂；

（4）一体化保温测试液配制：在1000ml低导热系数非水基液中，边升温，温度不超过50℃，边搅拌边加入800g加重剂，加重剂加完后继续搅拌25分钟；然后边搅拌边加入75g增粘剂，加完后继续搅拌15分钟，混合均匀即得密度为1.25g/cm³的一体化保温测试液。

实施例3采用以下步骤制备本发明的一体化保温测试液：

（1）低导热系数非水基液配制：取450ml乙二醇、550ml麦芽糖醇，搅拌混合均匀，制得低导热系数非水基液；

（2）增粘剂配制：在1000g淡水中，边搅拌边缓慢加入10g黄原胶，切忌加快，容易形成胶团，造成溶解困难，加完后继续搅拌溶解25分钟搅拌结束，取样观察，胶液呈透明状且无分散颗粒或无未溶解的胶团即可；

（3）加重剂配制：在1000g淡水中，边升温，温度不超过50℃，边搅拌边加入1600g焦磷酸钾，加完后继续搅拌溶解80分钟，焦磷酸钾完全溶解制得加重剂；

（4）一体化保温测试液配制：在1000ml低导热系数非水基液中，边升温，温度不超过50℃，边搅拌边加入1800g加重剂，加重剂加完后继续搅拌30分钟；然后边搅拌边加入50g增粘剂，加完后继续搅拌10分钟，混合均匀即得密度为1.50g/cm³的一体化保温测试液。

试验例 对实施例1-3制备的一体化保温测试液进行评价试验

1、一体化保温测试液保温性评价：用导热系数测定仪，分别测定按照实施例1-3配制的一体化保温测试液的导热系数，同时分别用氯化钾、氯化钙和甲酸钾加重配制成相应密度的测试液，与按照实施例1-3配制的密度分别为1.05g/cm³、1.25g/cm³、1.50g/cm³的一体化保温测试液进行对比，结果见表1。

由表1可以看出，一体化保温测试液采用合成多元醇与还原糖醇作为低导热系数非水基液，为非水基测试液，导热系数低，实施例1-3均小于0.30W/（m•K）；而氯化钾、氯化钙和甲酸钾配制成的水基测试液，导热系数高，均在0.60W/（m•K）左右。

2、一体化保温测试液可调性评价：为了方便现场回收再利用，提供了两种密度调节方式，一种是降低密度（用低比重低导热系数非水基液作为稀释剂）调节，一种是升高密度（用加重剂继续加重）调节，并分别对实施例1-3进行了密度升高或降低调控，其调控情况见表2。

由表2可以看出，一体化保温测试液密度可调性强，实施例1-3能在1.05～1.50S.G.或者1.50～1.05S.G.间由低到高或由高到低调节，回收再用可大大节约测试液成本。

3、一体化保温测试液抗高温沉降稳定性评价：将按照实施例1-3配制的一体化保温测试液加入不锈钢罐中，在150℃温度下静态放置一段时间后，分别测量实施例1-3一体化保温测试液柱上部（游离液体下层）密度ρ_top和底部的密度ρ_bottom。

静态沉降因子SF的计算公式如下：

SF=ρ_bottom/（ρ_bottom＋ρ_top）

SF为0.50时说明未发生静态沉降，SF大于0.52时说明静态沉降稳定性较差。

实施例1-3一体化保温测试液抗高温沉降稳定性评价结果见表3。

由表3可以看出，实施例1-3一体化保温测试液抗高温沉降稳定性好，抗温可达150℃，150℃静止15d后无沉淀产生，沉降因子=0.50。

4、一体化保温测试液低温-高温-低温流变性评价：为了模拟现场测试施工时顶替过程中出现的井口低温、井底高温的情况，将按照实施例1-3配制的一体化保温测试液分别在低温和高温下放置不同的时间，然后测定不同温度下的流变性，其评价结果见表4。

表4 一体化保温测试液低温-高温-低温流变性评价结果

由表4可以看出，实施例1-3一体化保温测试液低温-高温-低温流变性好，经过“低温-高温-低温”模拟工况条件转换后，25℃下AV≤70 mPa.s，4℃下静切力≤3 Pa，具有较好的传压性。

5、一体化保温测试液腐蚀性评价：腐蚀试验是参照石油天然气行业标准SY/T5273-2000《油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》中静态挂片失重法进行的，其评价结果见表5。

由表5可以看出，实施例1-3一体化保温测试液腐蚀性小，150℃×3d平均腐蚀速率均≤0.076mm/a。

6、一体化保温测试液储层保护性评价：岩心称重M1后，测定岩心气测渗透率Ka；岩心抽真空饱和模拟地层水，备用；正向在0.2MPa下驱替240min后，测定岩心污染前岩心初始渗透率K0； 150℃下反向挤入2PV一体化保温测试液，关井反应16h；正向在0.20MPa下驱替不同时间（30-240min），测定岩心污染后渗透率Kn；计算渗透率恢复值=Kn×100/K0。评价结果见表6。

由表6可以看出，实施例1-3一体化保温测试液储层保护性能好，能防止储层敏感性伤害，与地层流体及泥浆滤液等有良好的配伍性，岩心渗透率恢复值达95%以上。

Claims (9)

1.一种针对深水单层隔水管的一体化保温测试液，其特征在于：由下列重量份的组分组成：低导热系数非水基液100份，增粘剂5-10份，加重剂2-180份；其中，低导热系数非水基液由合成多元醇与还原糖醇复配而成。

2.根据权利要求1所述的一体化保温测试液，其特征在于：所述低导热系数非水基液由45-95%合成多元醇和5-55%还原糖醇复配而成。

3.根据权利要求1或2所述的一体化保温测试液，其特征在于：所述合成多元醇是乙二醇、丙二醇、二甘醇中的一种。

4.根据权利要求1或2所述的一体化保温测试液，其特征在于：所述还原糖醇是麦芽糖醇、山梨糖醇、乳糖醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的一体化保温测试液，其特征在于：所述增粘剂是黄原胶胶液或羟丙基瓜尔胶胶液。

6.根据权利要求5所述的一体化保温测试液，其特征在于：所述黄原胶胶液或羟丙基瓜尔胶胶液配制的具体步骤如下：在100份淡水中，边搅拌边缓慢加入1份黄原胶或羟丙基瓜尔胶，加完后继续搅拌溶解20-30分钟，搅拌结束，取样观察，胶液呈透明状且无分散颗粒或无未溶解的胶团，即得。

7.根据权利要求1所述的一体化保温测试液，其特征在于：所述加重剂是饱和焦磷酸钾溶液。

8.根据权利要求7所述的一体化保温测试液，其特征在于：所述饱和焦磷酸钾溶液配制的步骤如下：在100份淡水中，边升温边搅拌边加入160份焦磷酸钾，保持淡水温度不超过50℃，焦磷酸钾加完后继续搅拌60-120分钟，使焦磷酸钾完全溶解，即得。

9.一种权利要求1所述针对深水单层隔水管的一体化保温测试液的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：取100份低导热系数非水基液，升温，温度不超过50℃，边搅拌边加入2-180份加重剂，加重剂加完后继续搅拌20-30分钟；然后边搅拌边加入5-10份增粘剂，加完后继续搅拌10-20分钟，混合均匀，即可。