CN112552888A - 一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法 - Google Patents

一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，包括由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为4～8：0.5～1：2～3配制而成的悬浮剂，由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3～4：2～3：1～2配制而成的高温稳定剂，水以及由复合盐或有机盐制成的加重剂组成；其中，悬浮剂、高温稳定剂、加重剂和水的重量比为：8：10：50：100；在进行配制时使用配方量进行配制。本发明具有较好的悬浮稳定性，具有较好的抗温抗盐性能，能够有效防止水泥浆与钻井液或钻井液与完井液产生混合。

Description

一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法
技术领域
本发明涉及一种钻井技术领域，具体涉及一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法。
背景技术
页岩气是一种非常规的环保型新能源，目前在国内外具有很大的储量和产能潜力；由于页岩地层岩性硬脆，具有易膨胀、易破碎和水敏性强等特点，所以在钻井过程找那个一般较多采用油基钻井液；钻井液和水泥浆是两种理化性质完全不同的流体，所以多数钻井液与水泥浆均难以相容。
深井和超深井的固井作业越来越多。由于这类井投资大、风险高、工程难度大，隔离液对于保证这类井的固井作业安全、避免质量安全事故和提高水泥浆的封隔质量具有重要的支撑作用。在深井和超深井固井作业中，常常会遇到高温高压地层，在高温条件下，隔离液外加剂会发生降解、失效等现象，从而使隔离液性能发生变化，并且不易调整和控制。在一些深井、超深井固井应用中，隔离液体系中的聚合物增粘材料易发生分子链氧化断裂，致使粘度急速下降，起不到悬浮作用。同时为了保持井眼压力平衡，井内液柱压力必须始终保持平衡或略高于地层压力，这样就必须使用高密度的井下流体。隔离液密度的提高必然要增加加重材料掺量，进而会引发浆体流变性能变差等问题。
目前国内现有的隔离液体系普遍抗温能力差，高温条件下容易发生浆体粘度降低、固相颗粒沉降、不能加重等问题。隔离液体系的流变性和浆体稳定性对钻井液顶替效率影响较大，而钻井液顶替效率是油气井固井施工成功与否的重要保障条件之一。
申请号为CN201310418107.3，公开号为：CN104449606B的授权发明公开了本发明涉及一种抗高温固井用隔离液及制造方法；由100重量份淡水、2～8重量份悬浮剂、2～10重量份稀释剂、25～400重量份加重剂、1～15重量份冲洗剂组成；其中悬浮剂由100重量份OCMA膨润土、2重量份羟丙基瓜尔胶与8重量份黄原胶组成；稀释剂由100重量份木质素磺酸钠和20重量份磺化丹宁组成；冲洗剂由40重量份脂肪醇聚氧乙烯醚、40重量份油酸三乙醇胺及20重量份三聚磷酸钠组成；加重材料为溴化钠或甲酸钾；该隔离液在180℃高温条件下性能稳定，在保证体系具有很好悬浮稳定性的前提下仍具有良好的流变性能，与常规的水泥浆及钻井液体系相容，改善钻井液流变性能，提高顶替效率，增强水泥环与固井一、二界面胶结质量。但是，在实际使用中，通过该申请中所公开的方案进行制备隔离液，其在使用的时候，效果不佳且腐蚀严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，其具有较好的悬浮稳定性，具有较好的抗温抗盐性能，能够有效的防止水泥浆与钻井液或钻井液与完井液产生混合。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，包括由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为4～8：0.5～1：2～3配制而成的悬浮剂，由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3～4：2～3：1～2配制而成的高温稳定剂，水以及由复合盐或有机盐制成的加重剂组成；其中，悬浮剂、高温稳定剂、加重剂和水的重量比为：8：10：50：100；
在进行配制时使用配方量进行配制；
步骤1：将水放置在制备装置内，并将水加热至41-45℃；
步骤2：悬浮剂加入热水中，并进行充分搅拌，使得悬浮剂溶解在水中制备成混合溶液；
步骤3：降低转速后，向混合溶液中加入高温稳定剂，低速搅拌10-20min，然后加入加重剂，在500-600r/min进行搅拌40-60min。
进一步限定，悬浮剂由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为6：0.8：2.5配制而成。
进一步限定，高温稳定剂由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3.5：2.5：1.5配制而成。
进一步限定，步骤2中，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为6-30min。
其中，步骤3中，低速搅拌转速为50-100r/min，高速搅拌转速为500-600r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明包括由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为4～8：0.5～1：2～3配制而成的悬浮剂，由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3～4：2～3：1～2配制而成的高温稳定剂，水以及由复合盐或有机盐制成的加重剂组成；其中，悬浮剂、高温稳定剂、加重剂和水的重量比为：8：10：50：100；通过对各组分材料的比例以及制备工艺参数进行精确的控制，使得制备后的隔离液悬浮稳定性效果更佳，具有较好的抗温抗盐性能，能够有效的防止水泥浆与钻井液或完井液产生混合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例一中所述制备装置整体结构示意图。
附图标记：1-底座，2-配制罐，3-轴承，4-安装平面，5-出料口，6-出料管，7-电磁阀，8-进料漏斗，9-第一安装板，10-第二安装板，11-转轴，12-电机，13-搅拌杆，14-球铰副，15-搅拌结构，16-支架，17-驱动组件，18-球铰座，19-球芯，20-配合球面，21-安装孔，22-安装套，23-连接杆，24-弧型搅拌叶。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
本实施例公开了一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，包括由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为4～8：0.5～1：2～3配制而成的悬浮剂，由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3～4：2～3：1～2配制而成的高温稳定剂，水以及由复合盐或有机盐制成的加重剂组成；其中，悬浮剂、高温稳定剂、加重剂和水的重量比为：8：10：50：100；
在进行配制时使用配方量进行配制；
步骤1：将水放置在制备装置内，并将水加热至41-45℃；
步骤2：悬浮剂加入热水中，并进行充分搅拌，使得悬浮剂溶解在水中制备成混合溶液；
步骤3：降低转速后，向混合溶液中加入高温稳定剂，低速搅拌10-20min，然后加入加重剂，在500-600r/min进行搅拌40-60min。
进一步限定，在本实施例中，悬浮剂由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为8：0.8：2.5配制而成。
进一步限定，在本实施例中，高温稳定剂由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3：2：1配制而成。
进一步限定，步骤2中，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为6-30min。
其中，步骤3中，低速搅拌转速为50-100r/min，高速搅拌转速为500-600r/min。
进一步限定，在本实施例中，步骤2中，搅拌转速为260r/min，搅拌时间为10min。
进一步限定，在本实施例中，步骤3中，低速搅拌转速为80r/min，高速搅拌转速为550r/min。
本发明通过对各组分材料的比例以及制备工艺参数进行精确的控制，使得本发明具有较好悬浮稳定性，具有较好的抗温抗盐性能，能够有效的防止水泥浆与钻井液或钻井液与完井液产生混合。本发明在实际使用时，在185～190℃的温度下，其仍能够正常使用，仍具有较好的稳定性及流动性。在进行制备的过程中，对各组分原料进行充分搅拌混合，使得制备的隔离液质量更好，溶质与溶剂之间的融合效果更好，进而进一步提高隔离液的质量。
在本实施例中，所述的制备装置结构如下：
制备装置包括底座1、配制罐2和搅拌组件，配制罐2下端呈球型结构，上端具有一个安装平面4，在配制罐最低位置处设置有出料口5，出来口连接有出料管6，出料管6上连接有电磁阀7；罐体的安装平面4上设置有进料漏斗8；
底座1左右两端竖直设置有第一安装板9和第二安装板10，配制罐两端设置有转轴11，配制罐2通过转轴11与第一安装板9和第二安装板10连接；
搅拌组件包括电机12、搅拌杆13、球铰副14和搅拌结构15，搅拌杆13通过所述球铰副14安装在配制罐2的安装平面4上，搅拌杆13下端延伸进配制罐2内，所述搅拌结构15设置在搅拌杆13的下端，电机12通过一支架16安装在球铰副14上，电机12的输出端与搅拌杆13连接，支架16连接以后驱动组件17，驱动组件17用于驱动搅拌杆13绕着球铰副14的球心位置偏转，搅拌结构15上设置有电加热带。
这样，在进行配制隔离液的时候，为了使得配制的隔离液质量更好，在配制的过程中全程都需要进行搅拌；为了使得各组分物料能够得到充分的搅拌，提高搅拌效果；电机12驱动搅拌杆13转动，进而使得搅拌结构15实现对物料的搅拌；同时，在驱动组件17的作用下，能够使得搅拌杆13绕着球铰副14的球心位置处进行转动，这样既可实现搅拌杆13的自转以及偏转，这样，在进行搅拌的过程中能够使得物料的搅拌更加充分，提高其搅拌效果，能够有效的提高隔离剂的质量。
其中，需要说明的是，驱动组件17为液压驱动组件或者气压驱动组件，气压驱动组件与液压驱动组件的结构原理基本相似，下面对液压驱动组件的整体结构进行一个阐述。
气压驱动组件包括气压缸和与气压缸相连的气泵，气压缸的活动端与支架16铰接，气压缸的固定端与配制罐的安装平面4铰接；
这样，在实际的使用中，即可通过气压缸的伸长与缩短来驱动搅拌杆13绕着球铰副14的球心来回偏转，进而实现对物料的充分搅拌。
其中，需要说明的是，球铰副14包括球铰座18和球芯19，球铰座18具有一个配合球面20，球心与球铰座18通过该配合球面20进行相互配合；球心具有一个安装孔21，安装孔21内设置有安装套22，搅拌杆13转动安装在所述安装套22内，支架16与球芯19或者安装套22连接。
其中，搅拌杆13通过轴承3与安装套22连接。
进一步优化，安装套22两端延伸出球芯19，支架16与安装套22的上端连接。
其中，搅拌结构15包括连接杆23和弧型搅拌叶24，搅拌杆13下端与弧型搅拌叶24中部连接，连接杆23呈倾斜状态设置，且连接杆23的两端分别与搅拌杆13和搅拌叶连接。
这样，通过连接杆23来实现对弧型搅拌叶24的加固，使得弧型搅拌叶24与搅拌杆形成的搅拌结构15更加稳固，并且，通过设置的连接杆23还能够起到扰流的作用，能够进一步提高搅拌的效果。
其中，电加热带设置在弧型搅拌叶24上。
进一步优化，弧型搅拌叶24为半圆形弧型搅拌叶24。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，在本实施例中，步骤3中，在加入高温稳定剂时，高温稳定剂由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3.5：2.5：1.5配制而成；
悬浮剂由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为6：0.8：2.5配制而成。
实施例三
本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，在本实施例中，加重剂为成都西油华巍科技有限公司研制的HWJZ-1油气田用环保型无固相加重剂，其与常规无机盐(NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2等)和有机盐(NaCOOH、KCOOH、CsCOOH等)加重流体相比，具有密度更高，腐蚀更小，抗温抗压稳定性高等优势，同时环境友好、价格适中，配制密度最高可达1.82g/cm3。在180℃下静置10天，仍旧保持较高的机械强度和韧性，具有良好的抗温性。
实施例四
本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，在本实施例中，
在加入悬浮剂时，同时加入磺化酚醛树脂和凝胶，磺化酚醛树脂和凝胶之间的重量比为2:6，磺化酚醛树脂和凝胶总重量为悬浮剂的1-2.5倍；进一步限定，在本实施例中，磺化酚醛树脂和凝胶总重量为冲洗剂的2倍。
这样，通过加入的磺化酚醛树脂和凝胶能够进一步提高隔离液的粘性，能够与悬浮剂、达到协同增效的目的，进一步提高隔离液的效果，使其粘性更好，能够有效的提高隔离液的耐高温性能，同时提高其降失水的性能，同时还能够提高隔离液的抗盐性能。
在高温钻井、完井和修井作业中，抗温抗盐凝胶暂堵隔离液常温下可起到暂堵、桥架等作用；高温激发后转化为粘稠凝胶体，起到堵漏、桥塞等作用，有效减少工作液漏失；抗温抗盐凝胶暂堵隔离液可在裂缝的端口形成稳定的架桥，有效封堵微孔隙，起到堵漏作用；可根据压井要求，配制适宜密度的抗高温抗盐凝胶隔离液，直接泵入井内使用；具有良好的堵漏能力；产品抗温可达180℃*10天以上。
(1)抗温抗盐凝胶暂堵隔离液用ZNN-6旋转粘度计测试结果
Figure BDA0002840352510000091
(2)用Fann IX77高温高压流变仪测试结果
Figure BDA0002840352510000092
(3)抗温抗盐凝胶暂堵隔离液(密度1.55g/cm3)静恒温前情况
项目 静恒温前 流动度
外观描述/数据 呈黄色颗粒状，无游离水 8.8cm
(4)抗温抗盐凝胶暂堵隔离液(密度1.55g/cm3)180℃*3d静恒温情况
项目 静恒温前 挑挂情况 流动度
外观描述/数据 墨绿色，黏稠凝胶 玻璃棒可挑挂 18.5cm
(5)抗温抗盐凝胶暂堵隔离液(密度1.55g/cm3)180℃*5d静恒温情况
项目 静恒温前 挑挂情况 流动度
外观描述/数据 墨绿色，黏稠凝胶 玻璃棒可挑挂 20cm
(6)抗温抗盐凝胶暂堵隔离液(密度1.55g/cm3)180℃*7d静恒温情况
项目 静恒温前 挑挂情况 流动度
外观描述/数据 墨绿色，黏稠凝胶 玻璃棒可挑挂 19.2cm
(7)对静恒温7天后的抗温抗盐凝胶暂堵隔离液测试流变，数据见下表
Figure BDA0002840352510000101
(8)抗温抗盐凝胶暂堵隔离液(密度1.55g/cm3)180℃*10d静恒温情况
项目 静恒温前 挑挂情况 流动度
外观描述/数据 墨绿色，黏稠凝胶 玻璃棒可挑挂 19.2cm
(9)对静恒温10天后的抗温抗盐凝胶暂堵隔离液测试流变，数据见下表
Figure BDA0002840352510000102
Figure BDA0002840352510000111
由上述数据可见，经过10天高温后，仍旧具有较高的粘度。
(10)抗温抗盐凝胶暂堵隔离液(密度1.55)破胶实验
Figure BDA0002840352510000112
(11)对静恒温10天后的抗温抗盐凝胶暂堵隔离液测试流变，数据见下表
加入破胶剂后测试
测试条件 室温
600转读数 4
300转读数 2
200转读数 1
100转读数 0.5
6转读数 0
3转读数 0
抗温抗盐凝胶暂堵隔离液经140℃*16h静恒温后，呈墨绿色粘稠状，加入破胶剂后，粘度明显降低，在使用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液暂堵后，可用破胶剂进行解堵。
本发明的抗温抗盐凝胶暂堵隔离液可调整所需密度，具有更宽泛的使用范围；分别经180℃*3d、5d、7d和10d长时间高温静恒温后，胶体保持粘稠，具有良好的抗温性能；抗温抗盐凝胶暂堵隔离液在常温下溶胀后为颗粒状，可起暂堵作用，在高温下，仍旧粘稠，可有效隔离井筒和裂缝两套压力系统，防止工作液向裂缝漏失。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，其特征在于：包括由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为4～8：0.5～1：2～3配制而成的悬浮剂，由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3～4：2～3：1～2配制而成的高温稳定剂，水以及由复合盐或有机盐制成的加重剂组成；其中，悬浮剂、高温稳定剂、加重剂和水的重量比为：8：10：50：100；
在进行配制时使用配方量进行配制；
步骤1：将水放置在制备装置内，并将水加热至41-45℃；
步骤2：悬浮剂加入热水中，并进行充分搅拌，使得悬浮剂溶解在水中制备成混合溶液；
步骤3：降低转速后，向混合溶液中加入高温稳定剂，低速搅拌10-20min，然后加入加重剂，在500-600r/min进行搅拌40-60min。
2.根据权利要求1所述的一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，其特征在于：悬浮剂由功能聚合物、羟丙基瓜尔胶与黄原胶按重量比为6：0.8：2.5配制而成。
3.根据权利要求1所述的一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，其特征在于：高温稳定剂由改性树脂、有机磺化聚合物、亚硫酸钠按重量比为3.5：2.5：1.5配制而成。
4.根据权利要求1所述的一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，其特征在于：步骤2中，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为6-30min。
5.根据权利要求1所述的一种完井液用抗温抗盐凝胶暂堵隔离液制备方法，其特征在于：步骤3中，低速搅拌转速为50-100r/min，高速搅拌转速为500-600r/min。
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