CN110643334A - 一种纳米颗粒增强固井隔离液 - Google Patents

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田宝振
党冬红
张伟
程海林
王宁
孔哲
刘宁泽
张鑫
段珏宏
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Abstract

本发明公开了一种纳米颗粒增强固井隔离液，包括以重量份计的100份清水、40～80份冷凝纳米硅粉、1.3～1.5份卵磷脂、1～1.5份羟乙基淀粉、60～200份超细碳酸钙；该隔离液通过将按比例称量的各组分置入容器中搅拌混合均匀，然后将混合好的固相混合粉末放入高搅机中加入清水，以4000rpm的搅拌速度搅拌25s，再以12000rpm的搅拌速度搅拌35s制备得到；该纳米颗粒增强固井隔离液流变性能好，且其在现场使用时可以产生一定的粘稠度，能够实现更好的驱替井眼环空中的流体的目的。

Description

一种纳米颗粒增强固井隔离液
技术领域
本发明涉及石油天然气固井技术领域，特别涉及一种纳米颗粒增强固井隔离液。
背景技术
固井隔离液通常用于固井作业中，主要作用是隔离开钻井液和水泥浆，防止其相互接触污染，避免钻井液与水泥浆共混造成固井事故。最初采用清水作为隔离液，但随着钻井液体系的发展和对隔离液体系性能要求的不断提高，清水已经无法满足施工需求。另外在一些低压地层和水敏地层，隔离液的使用也受到一些限制。因此推进隔离液体系的研究对于改善驱替效率和提升固井质量意义重大。
隔离液的流变性能是其重要性能之一，包括表观粘度、塑性粘度、动切力等流变性能参数。另外隔离液的密度一般要求在较大范围内可以调节，一般要求介于钻井液和水泥浆之间。隔离液还要具有悬浮固相颗粒和加重材料、防止井塌和抑制井漏等多方面的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种增强固井驱替效率的纳米颗粒增强固井隔离液。
为此，本发明技术方案如下：
一种纳米颗粒增强固井隔离液，包括以重量份计的100份清水、40～80份冷凝纳米硅粉、1.3～1.5份卵磷脂、1～1.5份羟乙基淀粉、60～200份超细碳酸钙。
优选，所述冷凝纳米硅粉的粒径为20～100nm。
优选，所述超细碳酸钙的粒径为1000～1250目。
在该纳米颗粒增强固井隔离液配方中，冷凝纳米硅粉为该隔离液的主剂，起到隔离提高顶替效率的作用，减小与水泥浆和钻井液的污染；卵磷脂纳米为该隔离液的悬浮剂，提高隔离液沉降稳定性；羟乙基淀粉为该隔离液的流型调节剂，改善隔离液的流变性能；超细碳酸钙为该隔离液的加重材料，满足施工要求所需的密度；上述组分同时通过不同粒径颗粒级配的配比方式实现提高顶替效果的目的。
一种上述纳米颗粒增强固井隔离液，其制备步骤为：首先将各组分按比例称量后置入容器中搅拌混合均匀，然后将混合好的固相混合粉末放入高搅机中加入清水，以4000rpm的搅拌速度搅拌25s，再以12000rpm的搅拌速度搅拌35s。
与现有技术相比，该纳米颗粒增强固井隔离液通过在冷凝纳米硅粉中辅以一定比例且与之相配伍的羟乙基淀粉、卵磷脂和超细碳酸钙，优化隔离液的流变性能，提高隔离提高顶替效率，实现其在现场使用时可以产生一定的粘稠度，能够更好的驱替井眼环空中的流体的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。其中，实施例1～3中采用的各组分均购自市售产品，且超细碳酸钙采用粒径为1000～1250目的超细碳酸钙粉末，冷凝纳米硅粉采用冷凝方式制备得到的粒径为20～100nm的纳米级硅粉粉末。
实施例1
一种纳米颗粒增强固井隔离液，其制备步骤为：首先将40重量份的冷凝纳米硅粉、1.3重量份卵磷脂、1.0份羟乙基淀粉和60份超细碳酸钙置入容器中搅拌混合均匀，然后将混合好的固相混合粉末放入高搅机中加入100重量份清水，以4000rpm的搅拌速度搅拌25s，再以12000rpm的搅拌速度搅拌35s。
该纳米颗粒增强固井隔离液的密度为1.45g/cm3。
实施例2
一种纳米颗粒增强固井隔离液，其制备步骤为：首先将60重量份的冷凝纳米硅粉、1.3重量份卵磷脂、1.2份羟乙基淀粉和90份超细碳酸钙置入容器中搅拌混合均匀，然后将混合好的固相混合粉末放入高搅机中加入100重量份清水，以4000rpm的搅拌速度搅拌25s，再以12000rpm的搅拌速度搅拌35s。
该纳米颗粒增强固井隔离液的密度为1.60g/cm3。
实施例3
一种纳米颗粒增强固井隔离液，其制备步骤为：首先将80重量份的冷凝纳米硅粉、1.5重量份卵磷脂、1.5份羟乙基淀粉和200份超细碳酸钙置入容器中搅拌混合均匀，然后将混合好的固相混合粉末放入高搅机中加入100重量份清水，以4000rpm的搅拌速度搅拌25s，再以12000rpm的搅拌速度搅拌35s。
该纳米颗粒增强固井隔离液的密度为1.85g/cm3。
性能测试：
根据标准GB/T 19139-2012《油井水泥试验方法》对实施例1～3制备的纳米颗粒增强固井隔离液的基本流变性能进行测试。
具体测试结果如下表1所示。
表1：
Figure RE-GDA0002288718600000031
从上表1的测试结果可以看出，实施例1～3制备的隔离液均具有良好的流变性，同时具有较高的动切力(均＞10Pa)，表明该隔离液确实形成了一定的空间网架结构，具有一定的粘度和韧性，能够有效的提高驱替效率。另外，三份隔离液的沉降密度差均＜0.05g/cm3，析水率均＜1％，均满足施工标准的要求。
进一步，根据行业标准，将实施例1～3制备的隔离液与水泥浆进行混合、并于一定条件下进行稠化测试，观察其与水泥浆的配伍性。
具体测试结果如下表2所示。
表2:
Figure RE-GDA0002288718600000041
由表2可知，实施例1～3制备的纳米颗粒增强固井隔离液耐温温度能够达到 80℃，且稠化时间大于纯水泥浆稠化时间，满足施工标准要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种纳米颗粒增强固井隔离液，其特征在于，包括以重量份计的100份清水、40～80份冷凝纳米硅粉、1.3～1.5份卵磷脂、1～1.5份羟乙基淀粉、60～200份超细碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的纳米颗粒增强固井隔离液，其特征在于，所述冷凝纳米硅粉的粒径为20～100nm。
3.根据权利要求1所述的纳米颗粒增强固井隔离液，其特征在于，所述超细碳酸钙的粒径为1000～1250目。
4.一种根据权利要求1所述的纳米颗粒增强固井隔离液，其特征在于，制备步骤为：首先将各组分按比例称量后置入容器中搅拌混合均匀，然后将混合好的固相混合粉末放入高搅机中加入清水，以4000rpm的搅拌速度搅拌25s，再以12000rpm的搅拌速度搅拌35s。
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