CN109913188A - 一种抗污染清洗型隔离液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗污染清洗型隔离液，包括如下重量份的各组分：水100重量份；悬浮稳定剂1‑2重量份；抗污染剂1‑3重量份；清洗剂3‑4重量份；降失水剂5‑7重量份；消泡剂0.2‑0.5重量份；加重剂30‑290重量份；制备方法为：在浆杯中放入清水，在搅拌的同时加入悬浮稳定剂，并搅拌，然后向其中依次加入加重剂、清洗剂、降失水剂、抗污染剂，在2000r/min的转速下搅拌1‑3min，在搅拌的过程中加入消泡剂，得到隔离液。本发明解决固井施工过程中钻井液与水泥浆接触污染流变性能恶化、顶替效率低、水泥环胶结质量差等问题，从而提高冲洗效率，有效冲刷、携带井壁和套管壁上的虚泥饼。
Description
技术领域
本发明属于油气田勘探开发技术领域，尤其涉及一种抗污染清洗型隔离液及其制备方法。
背景技术
随着勘探开发深入，复杂井、深井超深井不断增多，地质及工程作业环境也日益复杂，固井难度增大。钻井液和水泥浆的化学不相容性造成了两者直接接触后就会产生混浆污染现象，从而极大地影响固井质量，其主要表现为：(1)钻井液和水泥浆混浆极易絮凝，并且具有一定触变性，其流动性能恶化，难以泵注；(2)混浆会在套管和井壁上吸附，不易驱替并且难以胶结固化，形成了滞留区，为油、气、水提供了窜槽通道；(3)套管和井壁环空体系间受钻井液污染的水泥浆胶结固化形成水泥环的抗压强度大幅衰减，水泥环和固井第一、二界面的胶结质量下降。
传统的解决方法是在钻井液与水泥浆之间注入冲洗液和隔离液，但浆柱结构复杂，施工成本增高，同时传统隔离液与钻井液、水泥浆相容性较差，对套管和井壁虚泥饼冲洗能力有限，不能很好的同时解决钻井液与水泥浆污染及提高冲洗效率的难题。
针对钻井液与水泥浆直接接触污染的现象，提供了一种解决固井施工过程中钻井液与水泥浆接触污染流变性能恶化、顶替效率低、水泥环胶结质量差等问题，从而提高冲洗效率，有效冲刷、携带井壁和套管壁上的虚泥饼的抗污染清洗型隔离液及其制备方法，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种解决固井施工过程中钻井液与水泥浆接触污染流变性能恶化、顶替效率低、水泥环胶结质量差等问题，从而提高冲洗效率，有效冲刷、携带井壁和套管壁上的虚泥饼的抗污染清洗型隔离液及其制备方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种抗污染清洗型隔离液，包括如下重量份的各组分：
需要指出的是，所述抗污染剂制备方法如下：
在100重量份的水加入2-3重量份的木质素磺酸钠和5-7重量份的氢氧化钠，均匀搅拌，再向该溶液中加入8-10重量份的磷酸，调节pH值为8-9，最后，加入7-9重量份的羟基乙叉二膦酸四钠和0.3-0.7重量份的磷酸三丁酯，搅拌至均匀，最后制得该抗污染剂。
进一步的，所述消泡剂为磷酸三丁酯。
进一步的，所述加重剂为重晶石粉或铁矿粉。
进一步的，所述悬浮稳定剂是由OCMA型钠基膨润土、海泡石混合物、改性定优胶、高分子聚合物、无机盐和白炭黑复配而成。
进一步的，所述清洗剂是由阴离子、非离子表面活性剂和无机盐复配而成。
进一步的，所述降失水剂为AMPS聚合物类降失水剂。
一种抗污染清洗型隔离液的制备方法，在浆杯中放入100重量份清水，在搅拌的同时加入1-2重量份悬浮稳定剂，并在4000r/min的转速下搅拌1min，然后向其中依次加入30-290重量份加重剂、3-4重量份清洗剂、5-7重量份降失水剂、1-3重量份抗污染剂，在2000r/min的转速下搅拌1-3min，在搅拌的过程中加入0.2-0.5重量份消泡剂消除隔离液配置过程中产生的气泡，即得到所述抗污染清洗型隔离液。
本发明的优点和积极效果是：
本发明抗污染清洗型隔离液生产简单，现场施工容易，密度在1.20g/cm3-2.40g/cm3范围内可调节，具有优良的抗污染性能和冲洗性能，能明显改善水泥浆、钻井液、隔离液三相混浆流动性，提高井壁“虚泥饼”冲刷效率，提高顶替效率，为提高固井质量提供保证。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为单独水泥浆的稠化曲线图；
图2为水泥浆：实施例3制得的隔离液：钻井液＝1:1:1稠化曲线图；
图3为水泥浆：实施例3制得的隔离液：钻井液＝7:2:1稠化曲线图；
图4为水泥浆：对比例1制得的隔离液：钻井液＝1:1:1稠化曲线图；
图5为水泥浆：对比例1制得的隔离液：钻井液＝7:2:1稠化曲线图；
图6为水泥浆：对比例2制得的隔离液：钻井液＝1:1:1稠化曲线图；
图7为水泥浆：对比例2制得的隔离液：钻井液＝7:2:1稠化曲线图；
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面就结合图1至图7来具体说明本发明。其中：图1为单独水泥浆的稠化曲线图；图2为水泥浆：实施例3制得的隔离液：钻井液＝1:1:1稠化曲线图；图3为水泥浆：实施例3制得的隔离液：钻井液＝7:2:1稠化曲线图；图4为水泥浆：对比例1制得的隔离液：钻井液＝1:1:1稠化曲线图；图5为水泥浆：对比例1制得的隔离液：钻井液＝7:2:1稠化曲线图；图6为水泥浆：对比例2制得的隔离液：钻井液＝1:1:1稠化曲线图；图7为水泥浆：对比例2制得的隔离液：钻井液＝7:2:1稠化曲线图；
实施例1
一种抗污染清洗型隔离液，包括如下重量份的各组分：
所述消泡剂采用磷酸三丁酯。
所述加重剂采用重晶石粉。
所述悬浮稳定剂选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-HS004S型悬浮稳定剂；该悬浮稳定剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN107325798A中。
所述清洗剂是选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-Q812L型清洗剂；该清洗剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN107418540A中。
所述降失水剂选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-F201L型降失水剂；该降失水剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN104059623A中，具体结构为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
具体制备方法如下：
在浆杯中倒入100份水，缓慢加入2份悬浮稳定剂，在瓦林搅拌器中用4000r/min的转速搅拌1min，再缓慢加入30份的重晶石粉，然后加入5份降失水剂BH-F201L、3份清洗剂BH-Q812L、1份抗污染剂，用2000r/min的转速搅拌1min，最后加入0.2份磷酸三丁酯，搅拌均匀，即得到密度为1.2g/cm3的抗污染清洗型隔离液。
实施例2
一种抗污染清洗型隔离液，包括如下重量份的各组分：
所述消泡剂采用磷酸三丁酯。
所述加重剂采用重晶石粉。
所述悬浮稳定剂选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-HS004S型悬浮稳定剂；该悬浮稳定剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN107325798A中。
所述清洗剂是选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-Q812L型清洗剂；该清洗剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN107418540A中。
所述降失水剂选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-F201L型降失水剂；该降失水剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN104059623A中，具体结构为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
具体制备方法如下：
在浆杯中倒入100份水，缓慢加入2份悬浮稳定剂，在瓦林搅拌器中用4000r/min的转速搅拌1min，再缓慢加入100份的重晶石粉，然后加入5份降失水剂BH-F201L、3份清洗剂BH-Q812L、1份抗污染剂，用2000r/min的转速搅拌1.5min，最后加入0.3份磷酸三丁酯，搅拌均匀，即得到密度为1.6g/cm3的抗污染清洗型隔离液。
实施例3
一种抗污染清洗型隔离液，包括如下重量份的各组分：
所述消泡剂采用磷酸三丁酯。
所述加重剂采用重晶石粉。
所述悬浮稳定剂选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-HS004S型悬浮稳定剂；该悬浮稳定剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN107325798A中。
所述清洗剂是选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-Q812L型清洗剂；该清洗剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN107418540A中。
所述降失水剂选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-F201L型降失水剂；该降失水剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN104059623A中，具体结构为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
具体制备方法如下：
在浆杯中倒入100份水，缓慢加入1.5份悬浮稳定剂，在瓦林搅拌器中用4000r/min的转速搅拌1min，再缓慢加入203份的重晶石粉，然后加入6份降失水剂BH-F201L、4份清洗剂BH-Q812L、2份抗污染剂，用2000r/min的转速搅拌2min，最后加入0.4份磷酸三丁酯，搅拌均匀，即得到密度为2.0g/cm3的抗污染清洗型隔离液。
实施例4
一种抗污染清洗型隔离液，包括如下重量份的各组分：
所述消泡剂采用磷酸三丁酯。
所述加重剂采用铁矿粉。
所述悬浮稳定剂选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-HS004S型悬浮稳定剂；该悬浮稳定剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN107325798A中。
所述清洗剂是选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-Q812L型清洗剂；该清洗剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN107418540A中。
所述降失水剂选用中石油渤海钻探工程公司生产的BH-F201L型降失水剂；该降失水剂的具体配方和制备方法在已公开专利CN104059623A中，具体结构为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
具体制备方法如下：
在浆杯中倒入100份水，缓慢加入1.2份悬浮稳定剂，在瓦林搅拌器中用4000r/min的转速搅拌1min，再缓慢加入290份的铁矿粉，然后加入7份降失水剂BH-F201L、4份清洗剂BH-Q812L、3份抗污染剂，用2000r/min的转速搅拌3min，最后加入0.5份磷酸三丁酯，搅拌均匀，即得到密度为2.4g/cm3的抗污染清洗型隔离液。
对比例1
在浆杯中倒入100份水，缓慢加入1.5份悬浮稳定剂，在瓦林搅拌器中用4000r/min的转速搅拌1min，再缓慢加入203份的重晶石粉，然后加入6份降失水剂BH-F201L、4份清洗剂BH-Q812L，用2000r/min的转速搅拌2min，最后加入0.4份磷酸三丁酯，搅拌均匀，即得到密度为2.0g/cm3的抗污染清洗型隔离液。
对比例1与实施例3相比，该配方的不同之处仅在于没有使用抗污染剂。
对比例2
在浆杯中倒入100份水，缓慢加入1.5份悬浮稳定剂，在瓦林搅拌器中用4000r/min的转速搅拌1min，再缓慢加入203份的重晶石粉，然后加入6份降失水剂BH-F201L、4份清洗剂BH-Q812L、1份抗污染剂，用2000r/min的转速搅拌2min，最后加入0.4份磷酸三丁酯，搅拌均匀，即得到密度为2.0g/cm3的抗污染清洗型隔离液。
对比例2与实施例3相比，该配方的不同之处仅在于抗污染剂的用量为1重量份。
以上实施例及对比例中抗污染剂制备方法为：在100重量份的水加入2重量份的木质素磺酸钠和6重量份的氢氧化钠，均匀搅拌，在向该溶液中加入9重量份的磷酸，调节pH值为8-9，最后，加入9重量份的羟基乙叉二膦酸四钠和0.5重量份的磷酸三丁酯，均匀搅拌2小时，最后制得该抗污染剂。
实施例5
对实施例1-4制备的抗污染清洗型隔离液进行性能测试：
沉降稳定性测试：将配置好的隔离液在100℃下养护30min，倒入500ml量筒并记录隔离液体积V，在量筒开口处盖上盖子防止水分蒸发，静置2小时后，首先将上层析出清液用移液管移出，记录清液体积VF，游离液体积分数按式(1)计算。然后用钻井液用密度计测定隔离液上下密度差。实验结果见表1，抗污染清洗型隔离液体系具有良好的沉降稳定性，2小时上下密度差小于0.030g/cm3，游离液小于0.01％。
式中：—游离液体积分数，％；
V—隔离液体积，单位为毫升(mL)；
VF—游离液体积，单位为毫升(mL)。
流变性能测试：将配置好的隔离液在100℃下养护1小时，然后采用范式六速旋转粘度计测定其流变性能；实验结果见表1，隔离液流型指数n值大于0.70，稠度系数K值小于0.90，流变性能良好。
表1:隔离液在100℃下的沉降稳定性和流变性能
实施例6
对实施例1-4、对比例1-2的隔离液冲洗性能进行测试：
具体冲洗性能评价方法已在公开发表的论文《页岩气水平井固井前置液体系研究及应用》中：卸下旋转粘度计的旋转外筒，称其质量W0，将外筒在钻井液中以300rpm的转速下旋转10min使其外壁沾满钻井液，静置1min，再称取其重量为W1。然后，在量杯中装满隔离液，将沾满钻井液的旋转粘度计外筒浸入隔离液中，在转速300rpm下冲洗5min，静置1min，称量外筒质量W2。其中，冲洗效率η按式(2)计算，并进行3组平行试验取平均值，平行试验间误差不超过5％。实验结果见表2，实施例1-4制备的隔离液具有优秀的冲洗性能；对比例1、对比例2冲洗性能表现较差。
式中：η—冲洗效率；
W0—旋转粘度计外筒质量，单位为克(g)；
W1—旋转粘度计外筒沾满钻井液后的质量，单位为克(g)；
W2—冲洗后旋转粘度计外筒质量，单位为克(g)。
表2:隔离液冲洗性能测试数据
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 冲洗效率，％ | 98.22 | 94.03 | 91.14 | 88.55 | 70.57 | 77.38 |
实施例7
隔离液与水泥浆、钻井液相容性测试：将制备好的隔离液与水泥浆、钻井液以不同比例混合，在常压下养护30min后测定混浆的流变参数，在温度为80℃、压力为40MPa、升温时间为40min的条件下测定混浆稠化时间，测定方法采用GB/T 19139-2012，得到如图1-7的实施例附图，根据附图1-7总结得到实验数据表3：实施例3制备的隔离液在质量比为水泥浆：隔离液：钻井液＝70:20:10时，稠化时间大于280min，对比例1在同样的实验条件下，稠化时间为31min。由此可见，根据本发明制得的隔离液具有很好的抗污染能力，能有效改善隔离液与水泥浆、钻井液三者混浆的相容性，延长隔离液与水泥浆、钻井液混浆的稠化时间，确保固井施工安全。
表3：隔离液与水泥浆、钻井液相容性测试数据(测试温度80℃)
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种抗污染清洗型隔离液，其特征在于：包括如下重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的一种抗污染清洗型隔离液，其特征在于：所述抗污染剂制备方法如下：
在100重量份的水加入2-3重量份的木质素磺酸钠和5-7重量份的氢氧化钠，均匀搅拌，再向该溶液中加入8-10重量份的磷酸，调节pH值为8-9，最后，加入7-9重量份的羟基乙叉二膦酸四钠和0.3-0.7重量份的磷酸三丁酯，搅拌至均匀，最后制得该抗污染剂。
3.根据权利要求1所述的一种抗污染清洗型隔离液，其特征在于：所述消泡剂为磷酸三丁酯。
4.根据权利要求1所述的一种抗污染清洗型隔离液，其特征在于：所述加重剂为重晶石粉或铁矿粉。
5.根据权利要求1所述的一种抗污染清洗型隔离液，其特征在于：所述悬浮稳定剂是由OCMA型钠基膨润土、海泡石混合物、改性定优胶、高分子聚合物、无机盐和白炭黑复配而成。
6.根据权利要求1所述的一种抗污染清洗型隔离液，其特征在于：所述清洗剂是由阴离子、非离子表面活性剂和无机盐复配而成。
7.根据权利要求1所述的一种抗污染清洗型隔离液，其特征在于：所述降失水剂为AMPS聚合物类降失水剂。
8.一种抗污染清洗型隔离液的制备方法，其特征在于：在浆杯中放入100重量份清水，在搅拌的同时加入1-2重量份悬浮稳定剂，并在4000r/min的转速下搅拌1min，然后向其中依次加入30-290重量份加重剂、3-4重量份清洗剂、5-7重量份降失水剂、1-3重量份抗污染剂，在2000r/min的转速下搅拌1-3min，在搅拌的过程中加入0.2-0.5重量份消泡剂消除隔离液配置过程中产生的气泡，即得到所述抗污染清洗型隔离液。
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