CN113337257B - 一种微泡沫钻井液用发泡剂体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微泡沫钻井液用发泡剂体系该发泡剂组成包括5%‑28%发泡剂主剂、5%‑20%发泡剂辅剂、余量的水。所述主发泡剂是一种由丙烯酸和3‑乙烯基吡啶聚合后再与溴代烷烃制得的一种高分子表面活性剂；所述辅发泡剂是十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的任意一种。本发明所制得的微泡发泡体系兼具低密度（0.5‑0.8g/cm3）、抗盐50000ppm、抗钙2000ppm，发泡效果良好，同时还具有较好的钻井液性能，在复杂井底条件下仍能保持较好的泡沫稳定性。

Description

一种微泡沫钻井液用发泡剂体系
技术领域
本发明涉及一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体涉及大尺寸超长裸眼井、水平井的钻井、完井、修井和油气井增产措施中，属于油田钻井液用处理剂领域。
背景技术
目前低成本开发的大趋势推动钻井井身结构不断优化（简化），大尺寸超长裸眼井段钻进施工成了普遍，而大尺寸超长裸眼段存在多套压力体系和复杂地层岩性并存，带来井筒稳定风险加大，安全施工窗口变窄，对钻井液功能提出更高要求，随钻井筒强化（防漏、防塌）任务重大。并且水平井随着段长不断延伸，岩屑床问题突显，安全钻井受到极大挑战，对钻井液的携岩能力提出了更高的要求。
微泡以均匀、非聚集、非连续态存在的，其尺寸介于0-100μm之间，气体含量小于普通泡沫，气泡由多层液膜包裹，可以有效阻止相邻气泡合并，使得泡沫的稳定性提高，微泡沫气泡尺寸小、强度高、稳定性好的特点使其具有一定的防漏堵漏作用。
在ZL200910157353.1中公开了一种微泡钻井液，其表面活性剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合物。
在ZL200710113558.0中公开了一种循环微泡沫钻井液或完井液，其表面活性剂采用脂肪醇甘油基醚磺酸盐、聚合醇、椰子油酰胺磺基琥珀酸单酯钠盐。
但是，目前现场应用的微泡沫钻井液中的发泡剂主要是阴离子或阴非离子型表面活性剂，抗盐能力差、发泡能力差，对岩屑的悬浮作用及运移能力有限。在大尺寸超长裸眼井、水平井等复杂地层，利用微泡沫钻井液粘度高、携岩能力强的优点，提高岩屑的悬浮和运移能力，降低或消除岩屑沉降的影响，达到增强井眼净化能力、减少遇阻划眼时间、降低卡钻故障风险、提高机械钻速以及降低钻井成本的目的具有重要的现实意义。
发明内容
本发明目的之一是提供一种微泡沫钻井液用发泡剂体系。该发泡剂制得的微泡沫具有较低密度，较强的抗盐、抗钙能力。
本发明的主要技术方案：一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，该发泡剂体系原料包括高分子主发泡剂、副发泡剂以及水，按如下比例配制而成：主发泡剂5-28%，副发泡剂5-20%，水余量。
所述的高分子主发泡剂是以含有乙烯基的羧酸化合物和含有乙烯基的杂环化合物为聚合反应单体，经聚合反应制得高分子聚合物，再与卤代烷烃反应制得。
所述的副发泡剂选自含有长碳链和氮原子的阳离子表面活性剂。
所述的卤代烷烃为溴代烷烃。
所述溴代烷烃结构为CH3(CH2)mBr，其中m=6、8、9、11、13或17。
所述的含有乙烯基的羧酸化合物为丙烯酸，含有乙烯基的氮杂环化合物为3-乙烯基吡啶。
所述的主发泡剂分子结构为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
x：y=（1～2）：（1～8.5）、R=CH3(CH2)n，n=6、8、9、11、13或17，
其中x：y最适宜比例为1：（1.5～4.5），n最适宜为11。
所述的副发泡剂为，十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的任意一种。
本发明所制得的微泡发泡剂体系兼具低密度（0.5-0.8g/cm3）、抗盐50000ppm、抗钙2000ppm，发泡效果良好。与现有技术相比，具有更加突出的效果如下：提供了一种综合性能优异的微泡发泡剂体系，在复杂地层条件下能保持较好泡沫性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明加以详细描述。
实施例1
一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体制备过程为：取90g水至于烧杯中，边搅拌边缓慢加入主发泡剂5g（聚合单体摩尔比x：y=1:3；溴代烷烃n=11），十八烷基三甲基氯化铵5g，缓慢升温至40℃搅拌均匀，即得到微泡发泡剂体系1。
实施例2
一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体制备过程为：取83g水至于烧杯中，边搅拌边缓慢加入主发泡剂10g（聚合单体摩尔比x：y=1:1；溴代烷烃n=13），十四烷基三甲基氯化铵7g，缓慢升温至40℃搅拌均匀，即得到微泡发泡剂体系2。
实施例3
一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体制备过程为：取69g水至于烧杯中，边搅拌边缓慢加入主发泡剂24g（聚合单体摩尔比x：y=2:7；溴代烷烃n=9），十二烷基三甲基氯化铵7g，缓慢升温至40℃搅拌均匀，即得到微泡发泡剂体系3。
实施例4
一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体制备过程为：取75g水至于烧杯中，边搅拌边缓慢加入主发泡剂5g（聚合单体摩尔比x：y=1:6；溴代烷烃n=17），十二烷基三甲基氯化铵20g，缓慢升温至40℃搅拌均匀，即得到微泡发泡剂体系4。
实施例5
一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体制备过程为：取67g水至于烧杯中，边搅拌边缓慢加入主发泡剂28g（聚合单体摩尔比x：y=1:1；溴代烷烃n=8），十六烷基三甲基氯化铵5g，缓慢升温至40℃搅拌均匀，即得到微泡发泡剂体系5。
实施例6
一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体制备过程为：取74g水至于烧杯中，边搅拌边缓慢加入主发泡剂10g（聚合单体摩尔比x：y=1:2；溴代烷烃n=10），十二烷基三甲基氯化铵16g，缓慢升温至40℃搅拌均匀，即得到微泡发泡剂体系6。
实施例7
一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，具体制备过程为：取81g水至于烧杯中，边搅拌边缓慢加入主发泡剂12g（聚合单体摩尔比x：y=1:1；溴代烷烃n=11），十四烷基三甲基氯化铵7g，缓慢升温至40℃搅拌均匀，即得到微泡发泡剂体系7。
性能评价
对上述实施例1-7所制得的七种微泡发泡剂，采用Waring Blender法，在50000ppm（Ca2+2000ppm）条件下测泡沫性能。
钻井液性能：用六速粘度计测钻井液性能，同时测量其老化前后的密度变化。
利用显微镜对配置的微泡沫发泡剂的泡沫进行粒径测量。
表1 微泡沫发泡剂性能评价
样品 泡沫体积/mL 析液半衰期/min 泡沫半衰期/min
市售微泡发泡剂 380 29 143
十二烷基三甲基氯化铵 340 19 81
十四烷基三甲基氯化铵 335 16 76
十六烷基三甲基氯化铵 290 14 91
十八烷基三甲基氯化铵 280 18 89
微泡发泡剂体系1 470 52 237
微泡发泡剂体系2 510 60 210
微泡发泡剂体系3 430 48 179
微泡发泡剂体系4 425 42 198
微泡发泡剂体系5 460 38 183
微泡发泡剂体系6 505 53 207
微泡发泡剂体系7 511 49 198
表2 微泡沫粒径
样品 平均粒径/μm
十二烷基苯磺酸钠 957
十二烷基三甲基氯化铵 843
十四烷基三甲基氯化铵 861
十六烷基三甲基氯化铵 872
十八烷基三甲基氯化铵 890
市售微泡发泡剂 89
微泡发泡剂体系1 71
微泡发泡剂体系2 68
微泡发泡剂体系3 83
微泡发泡剂体系4 85
微泡发泡剂体系5 61
微泡发泡剂体系6 67
微泡发泡剂体系7 74
表3 钻井液性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
从上述实施例的测试数据可以看出，本发明微泡沫发泡剂体系较好的泡沫稳定性、较好的钻井液性能以及较强的抗盐耐温能力，具有很好的泡沫钻井综合性能。

Claims (5)

1.一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，其特征在于该发泡剂体系原料包括高分子主发泡剂、副发泡剂以及水，按如下比例配制而成：
主发泡剂 5-28%
副发泡剂 5-20%
水 余量；
所述的高分子主发泡剂分子结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中x：y=（1～2）：（1～8.5）、R=CH3(CH2)n，n=6、8、9、11、13或17；
所述的高分子主发泡剂是以含有乙烯基的羧酸化合物和含有乙烯基的杂环化合物为聚合反应单体，经聚合反应制得高分子聚合物，再与卤代烷烃反应制得；所述的制备主发泡剂的聚合反应单体中，含有乙烯基的羧酸化合物为丙烯酸，含有乙烯基的氮杂环化合物为3-乙烯基吡啶；所述的制备主发泡剂的卤代烷烃为溴代烷烃，结构为CH3(CH2)mBr，其中m=6、8、9、11、13或17。
2.根据权利要求1所述的一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，其特征在于x：y=1：（1.5～4.5）。
3.根据权利要求1所述的一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，其特征在于n为11。
4.根据权利要求1所述的一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，其特征在于所述的副发泡剂选自含有长碳链和氮原子的阳离子表面活性剂。
5.根据权利要求4所述一种微泡沫钻井液用发泡剂体系，其特征在于所述的副发泡剂选自十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的任意一种。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1831294A (zh) * 2006-04-20 2006-09-13 大庆油田有限责任公司 注氮气泡沫控水增油工艺技术
CN101182409A (zh) * 2007-10-27 2008-05-21 东营泰尔石油技术有限公司 防塌可循环微泡沫钻井液或完井液
CN101649192A (zh) * 2009-06-18 2010-02-17 东营泰尔石油技术有限公司 可循环使用的无固相微泡沫钻井液或完井液
CN103773333A (zh) * 2012-10-20 2014-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种高温抗油泡沫钻井液及其制备方法
CN106753307A (zh) * 2016-11-10 2017-05-31 东北石油大学 一种用于稠油油藏热采的耐温耐盐发泡剂体系及制备方法
CN107987809A (zh) * 2016-10-27 2018-05-04 中国石油化工股份有限公司 一种低固相耐高温泡沫钻井液及其制备方法
CN111004351A (zh) * 2018-10-08 2020-04-14 中石化石油工程技术服务有限公司 一种微泡钻井液用泡沫增强剂及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1831294A (zh) * 2006-04-20 2006-09-13 大庆油田有限责任公司 注氮气泡沫控水增油工艺技术
CN101182409A (zh) * 2007-10-27 2008-05-21 东营泰尔石油技术有限公司 防塌可循环微泡沫钻井液或完井液
CN101649192A (zh) * 2009-06-18 2010-02-17 东营泰尔石油技术有限公司 可循环使用的无固相微泡沫钻井液或完井液
CN103773333A (zh) * 2012-10-20 2014-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种高温抗油泡沫钻井液及其制备方法
CN107987809A (zh) * 2016-10-27 2018-05-04 中国石油化工股份有限公司 一种低固相耐高温泡沫钻井液及其制备方法
CN106753307A (zh) * 2016-11-10 2017-05-31 东北石油大学 一种用于稠油油藏热采的耐温耐盐发泡剂体系及制备方法
CN111004351A (zh) * 2018-10-08 2020-04-14 中石化石油工程技术服务有限公司 一种微泡钻井液用泡沫增强剂及其制备方法和应用

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