CN110964490B - 含废弃钻井液的调堵体系及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含废弃钻井液的调堵体系，其包括：(1)泥浆，其为废弃钻井液通过筛分得到含粒度为20‑500μm的颗粒的泥浆，(2)水，(3)悬浮稳定剂，其选自T型聚丙烯酰胺；(4)交联剂，其选自酚醛树脂类交联剂(FQ‑1)、有机锆交联剂(FQ‑2)、有机铬交联剂(CQL‑1)或柠檬酸铝交联剂(CQL‑2)，或其混合物。本发明还涉及所述含废弃钻井液的调堵体系的制备方法。

Description

含废弃钻井液的调堵体系及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含废弃钻井液的调堵体系及其制备方法。

背景技术

随着油田快速发展，油气勘探开发井的数量大幅增加，钻井液的用量不断加大，随之废弃钻井液量也不断增多，这就形成了大量的污染物——废弃钻井液。废弃钻井液主要是由粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等组成的多相胶体-悬浮体体系，其pH值较高，其中导致环境污染的有害成分为油类、盐类、杀菌剂、某些化学添加剂、重金属(如汞、铜、铬、镉、锌、铅等)、高分子有机化合物、生物降解产生的低分子有机化合物和碱性物质等。由于废弃钻井液中含有一定的环境污染物质，随着环保标准日益严格，废弃钻井液处理技术也越来越受到重视。如果不进行安全的无害化处理，势必要对生态环境造成严重的影响，形成较大的环境污染隐患。目前国内针对废弃钻井完井废弃物的处理，各大油田均采用了多种治理方法，主要有固化法、固液分离、回填法、土地耕作法、注入安全地层等。这些方法虽然具有降污的特点，但却无法从根本上解决废弃钻井液对环境和生态的污染，而且需要付出很高的处理代价。同时，钻井、封堵、调剖等油气勘探开发费用也在逐年增加。

因此，开发新的方法将废弃钻井液进行资源化利用，变废为宝，不仅可以节省大量的处理废弃钻井液的费用，也可以在很大程度上降低油气勘探开发的费用。

发明内容

本发明提供了一种含废弃钻井液的调堵体系，其包括：

(1)泥浆，其为废弃钻井液通过筛分得到含粒度为20-500μm的颗粒的泥浆，

(2)水，

(3)悬浮稳定剂，其选自T型聚丙烯酰胺；

(4)交联剂，其选自酚醛树脂类交联剂(FQ-1)、有机锆交联剂(FQ-2)、有机铬交联剂(CQL-1)或柠檬酸铝交联剂(CQL-2)，或其混合物。

本发明另一方面提供了所述的含废弃钻井液的调堵体系的制备方法，其包含以下步骤：

(1)废弃钻井液通过筛分得到含粒度为20-500μm的颗粒的泥浆；

(2)将泥浆和水按比例混合均匀；

(3)加入悬浮稳定剂，搅拌数分钟；

(4)加入交联剂，恒温搅拌数分钟。

本发明根据废弃钻井液主要产于地下，与地层具有良好的配伍性，通过加入适量的悬浮稳定剂和交联剂，将其中的固体颗粒悬浮起来，从而形成具有一定强度的稳定悬浮调剖体系。废弃钻井液作为调堵体系注入地层时，不可避免会与大量的电解质相遇混合。此时，电解质就会导致扩散层受压、变薄，斥力势能降低，稳定性下降，甚至发生聚集。同时，液相中游离的阳离子又可以与粒子表面的负电荷作用，形成“桥接”作用。桥接的发生与颗粒大小有关，还与阳离子在颗粒表面吸附点上竞吸附有关。颗粒间的“桥接”作用使粒子聚集，甚至在体系中形成大量的絮凝结构，而使得体系失稳、分层。因此，为了成功地将废弃钻井液作为调堵体系进行应用，加入特定的悬浮稳定剂，形成稳定的悬浮体系。为了使废弃钻井液调驱剂具有进入地层深部的能力，除了添加悬浮剂以外，还需要添加交联剂，制备凝胶型悬浮调堵体系。对比不同悬浮稳定剂的实验结果发现选择T型聚丙烯酰胺作为悬浮剂，可以获得具有较好流变性和粘弹性的稳定悬浮体系。这可能与T型聚丙烯酰胺的特殊结构有关，T型聚丙烯酰胺在分子间缔合作用下，更容易形成交织的空间网络结构，从而使得体系的悬浮性能增强。交联剂主要采用FQ-1、FQ-2、CQL-1、CQL-2单剂或复配。该悬浮调剖体系在注入地层一定深度时可以增加注入水的渗流阻力，提高波及体积，实现有效封堵，从而有效提高原油采收率。

本发明的含废弃钻井液的悬浮调堵体系不仅能悬浮废弃钻井液的固体颗粒，延长悬浮时间，还能增加注入孔道深度，提高注入水波及体积，有效地提高封堵强度。

本发明将价格低廉、来源广泛的废弃钻井液制备成调堵体系进行应用，为使废弃钻井液调驱剂具有进入油层深部的能力，在废弃钻井液中加入一定量的悬浮稳定剂，形成稳定的悬浮体系，除添加悬浮剂以外，还添加交联剂，制备凝胶型悬浮调堵体系，注入油层深部交联后有效封堵水窜通道，实现注入水绕流，进一步扩大波及体积，提高水驱开发效果。

附图说明

图1本发明实施例1的调堵体系的透射谱图

图2本发明实施例1的调堵体系的背散射谱图

图3本发明实施例1-5的调堵体系的稳定性指数图

具体实施方式

本发明提供了一种含废弃钻井液的调堵体系，其包括：

(1)泥浆，其为废弃钻井液通过筛分得到含粒度为20-500μm的颗粒的泥浆，

(2)水，

(3)悬浮稳定剂，其选自T型聚丙烯酰胺；

(4)交联剂，其选自酚醛树脂类交联剂(FQ-1)、有机锆交联剂(FQ-2)、有机铬交联剂(CQL-1)或柠檬酸铝交联剂(CQL-2)，或其混合物。

在一个优选的实施方案中，泥浆与水的重量比为1:1-6，优选1:1-5。

在一个优选的实施方案中，废弃钻井液经过不同筛分得到粒度为20-700μm的颗粒的泥浆，优选粒度为20-500μm，更优选50-300μm的颗粒的泥浆。

在一个优选的实施方案中，组分(2)水选自自来水或者选自油田废水，即污水，油田废水可来自以下：(1)水原油被开采出来后进入三相分离器分离出来的废水，即采出水；(2)注水井定期进行反冲洗，清洗出的洗井水；(3)期对贮油罐进行清洗产生的清洗水；(4)废水处理站内的压力滤罐进行反冲洗后产生的反冲洗水；(5)内冷凝废水。

在一个优选的实施方案中，T型聚丙烯酰胺为丙烯酰胺、烯烷基酚聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体进行共聚得到的两亲嵌段聚合物，重均分子量为400万-1200万，优选600万-900万；其使用浓度为1000-7000mg/L调堵体系，优选2000-4000mg/L调堵体系。

T型聚丙烯酰胺可根据文献“T型聚丙烯酰胺的合成及其结构与性能”；石油学报(石油加工)；第33卷第5期，2017年9月以及中国专利申请CN2013105219843中的方法进行制备；所述文献和专利全文以引用的方式纳入本发明中。

在一个优选的实施方案中，悬浮稳定剂的浓度为1000-7000mg/L调堵体系，优选2000-4000mg/L调堵体系。

在一个优选的实施方案中，交联剂的总浓度为400-3500mg/L调堵体系，优选1500-3000mg/L调堵体系，更优选2000-2800mg/L调堵体系。

在一个优选的实施方案中，其中交联剂FQ-1浓度为800-1600mg/L调堵体系，优选1000-1500mg/L调堵体系；FQ-2浓度为400-800mg/L调堵体系，优选500-700mg/L调堵体系；CQL-1浓度为400-1600mg/L调堵体系，优选500-1500mg/L调堵体系；CQL-2浓度为500-1400mg/L，优选600-1200mg/L调堵体系。单位mg/L调堵体系可简称为mg/L。

在一个优选的实施方案中，优选FQ-1和/或FQ-2与CQL-1和/或CQL-2的混合物，例如FQ-1、FQ-2、CQL-1和CQL-2的混合物；FQ-2、CQL-1和CQL-2的混合物；FQ-1和CQL-1的混合物；FQ-2和CQL-2的混合物。

在一个具体的实施方案中，本发明如下进行：

(1)将废弃钻井液经过不同等级的筛分，然后将其与污水按不同比例进行混合，搅拌均匀后待用；

(2)向烧杯中加入T型聚丙烯酰胺(1000-7000mg/L)作为悬浮稳定剂，将上述泥浆与污水混合物加入烧杯中搅拌10-60min，即可制备稳定的悬浮体系；

(3)然后缓慢加入交联剂FQ-1、FQ-2、CQL-1、CQL-2单剂或复配(40-3500mg/L)，恒温搅拌10-60min。

本发明还涉及所述的含废弃钻井液的调堵体系的制备方法，其包含以下步骤：

(1)废弃钻井液通过筛分得到含粒度为20-500μm的颗粒的泥浆；

(2)将泥浆和水按比例混合均匀；

(3)加入悬浮稳定剂，搅拌数分钟；

(4)加入交联剂，恒温搅拌数分钟。

在一个优选的实施方案中，其中步骤(4)中，若交联剂为FQ-1和/或FQ-2与CQL-1和/或CQL-2的混合物，则依次加入各交联剂。

在本发明中，若无相反说明，则操作在常温、常压条件进行。

在本发明中，除非另外说明，否则所有比例、份数、百分数均以质量计。

在本发明中，所用物质均为已知物质，可以购得或通过已知的方法合成。

在本发明中，所用装置或设备均为所述领域已知的常规装置或设备，均可购得。

实施例1

将泥浆经过筛分，得到粒度为100μm的颗粒的泥浆，然后将其与污水按1:1比例进行混合，搅拌均匀后待用；向烧杯中加入重均分子量800万的T型聚丙烯酰胺(2000mg/L)作为悬浮稳定剂，接着将泥浆和水混合物加入烧杯中搅拌20min，制备稳定的悬浮体系；然后缓慢依次加入交联剂FQ-1(1000mg/L)、FQ-2(500mg/L)、CQL-1(500mg/L)和CQL-2(800mg/L)，恒温60℃下，搅拌15min，得到含废弃钻井液的调堵体系。

实施例2

将泥浆经过筛分，得到粒度为100μm的颗粒的泥浆，然后将其与污水按1:3比例进行混合，搅拌均匀后待用；向烧杯中加入重均分子量900万的T型聚丙烯酰胺(4000mg/L)作为悬浮稳定剂，接着将泥浆和水混合物加入烧杯中搅拌50min，制备稳定的悬浮体系；然后缓慢依次加入交联剂FQ-2(600mg/L)，CQL-1(800mg/L)，CQL-2(1200mg/L)，恒温60℃下，搅拌35min，得到含废弃钻井液的调堵体系。

实施例3

将泥浆经过筛分，得到粒度为80μm的颗粒的泥浆，然后将其与污水按1:5比例进行混合，搅拌均匀后待用；向烧杯中加入重均分子量900万的T型聚丙烯酰胺(3000mg/L)作为悬浮稳定剂，接着将泥浆和水混合物加入烧杯中搅拌30min，制备稳定的悬浮体系；然后缓慢依次加入交联剂FQ-1(1500mg/L)，FQ-2(700mg/L)，CQL-1(1500mg/L)和CQL-2(600mg/L)，恒温60℃下，搅拌40min，得到含废弃钻井液的调堵体系。

实施例4

将泥浆经过筛分，得到粒度为100μm的颗粒的泥浆，然后将其与污水按1:2比例进行混合，搅拌均匀后待用；向烧杯中加入重均分子量800万的T型聚丙烯酰胺(2500mg/L)作为悬浮稳定剂，接着将泥浆和水混合物加入烧杯中搅拌25min，制备稳定的悬浮体系；然后缓慢依次加入交联剂FQ-1(1200mg/L)和CQL-1(1200mg/L)，恒温60℃下，搅拌40min，得到含废弃钻井液的调堵体系。

实施例5

将泥浆经过筛分，得到粒度为200μm的颗粒的泥浆，然后将其与污水按1:4比例进行混合，搅拌均匀后待用；向烧杯中加入重均分子量800万的T型聚丙烯酰胺(3500mg/L)作为悬浮稳定剂，接着将泥浆和水混合物加入烧杯中搅拌35min，制备稳定的悬浮体系；然后缓慢依次加入交联剂FQ-2(600mg/L)和CQL-2(1000mg/L)，恒温60℃下，搅拌40min，得到含废弃钻井液的调堵体系。

废弃钻井液调堵体系的性能评价

(1)废弃钻井液调堵体系的强度、成胶时间和出水率

表1给出了不同实施方式调堵体系的强度、成胶时间和出水率的测定结果。

表1不同调堵体系的强度、成胶时间和出水率结果

其中目测法的强度等级如下定义：

(2)废弃钻井液调堵体系的稳定性

采用全能稳定性分析仪(Turbiscan AGS，北京朗迪森科技有限公司)对实施例1-5的调堵体系的稳定性进行了测定。如图1和2所示，为实施例1的调堵体系的透射和背散射谱图。如图3所示，为实施例1-5的调堵体系的稳定性指数图，实施例1-5分别对应图3从下到上的五条线；其结果表明实施例1-5废弃钻井液调堵体系具有较好的稳定性。

Claims (8)

1.一种含废弃钻井液的调堵体系，其包括：

(1)泥浆，其为废弃钻井液通过筛分得到含粒度为20-500μm的颗粒的泥浆，

(2)水，

(3)悬浮稳定剂，其选自T型聚丙烯酰胺；其中悬浮稳定剂的浓度为1000-7000mg/L调堵体系；

(4)交联剂，其选自酚醛树脂类交联剂、有机锆交联剂、有机铬交联剂或柠檬酸铝交联剂，或其混合物；其中交联剂的总浓度为400-3500mg/L调堵体系。

2.根据权利要求1所述的含废弃钻井液的调堵体系，其中泥浆与水的重量比为1:1-5。

3.根据权利要求1所述的含废弃钻井液的调堵体系，其中T型聚丙烯酰胺为丙烯酰胺、烯烷基酚聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体进行共聚得到的两亲嵌段聚合物，重均分子量为600万-900万。

4.根据权利要求1所述的含废弃钻井液的调堵体系，其中悬浮稳定剂的浓度为2000-4000mg/L调堵体系。

5.根据权利要求1所述的含废弃钻井液的调堵体系，其中酚醛树脂类交联剂浓度为800-1600mg/L调堵体系、有机锆交联剂浓度为400-800mg/L调堵体系、有机铬交联剂浓度为400-1600mg/L调堵体系、柠檬酸铝交联剂浓度为500-1400mg/L。

6.根据权利要求1所述的含废弃钻井液的调堵体系，其中交联剂为酚醛树脂类交联剂和/或有机锆交联剂与有机铬交联剂和/或柠檬酸铝交联剂的混合物。

7.根据权利要求1-6任一项所述的含废弃钻井液的调堵体系的制备方法，其包含以下步骤：

(1)废弃钻井液通过筛分得到含粒度为20-500μm的颗粒的泥浆；

(2)将泥浆和水按比例混合均匀；

(3)加入悬浮稳定剂，搅拌数分钟；

(4)加入交联剂，恒温搅拌数分钟。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中步骤(4)中，若交联剂为酚醛树脂类交联剂和/或有机锆交联剂与有机铬交联剂和/或柠檬酸铝交联剂的混合物，则依次加入各交联剂。

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