CN113480986B - 一种抗高温油基钻井液固井清洗剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田钻井技术领域，公开一种抗高温油基钻井液固井清洗剂及其制备方法，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐40‑60％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15‑25％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚5‑10％、脂肪醇嵌段聚醚1‑5％、短链醇2‑3％、水10‑20％。本发明清洗剂配方中脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐和脂肪醇磷酸酯具有良好的协同增效作用，由于自身具有渗透和清洗作用，避免了额外渗透剂的加入，具有良好的物理冲洗效果；配方中添加超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚，由于其独特的超支化结构，能够防止沥青质类重油垢回粘，有助于提高主清洗剂的分散效果，同时使得产品抗温达95℃以上，解决了清洗剂在高温下作用效果不好的问题。
Description
技术领域
本发明属于油田钻井技术领域，涉及一种抗高温油基钻井液固井清洗剂及其制备方法。
背景技术
钻井液是钻井过程中使用的循环冲洗介质，可分为水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液，而油基钻井液因其具有耐高温、抗盐侵蚀、润滑性好等优点，广泛应用于油田钻井过程。但油基钻井液粘度较大，会使得井壁和套管壁上粘附一层泥饼以及油膜，由于油基钻井液中会添加大量沥青类处理剂，使得附着在井壁和套管上的油基钻井液粘附十分紧密，难以冲洗掉，严重影响固井质量及油田的勘探开发。
常规的油基钻井液清洗剂通常以OP或NP类为主剂，如专利公开号CN103849364A、CN110862810A中公开的清洗剂，这类清洗剂在常温下评价时清洗效果较好，但是由于OP和NP类非离子表面活性剂有浊点(通常低于80℃)，当作业环境超过浊点后，清洗效果实际上会明显变差。在高温深井作业时，清洗剂的作用环境温度往往超过80℃，甚至达到90℃以上。
此外，很多清洗剂在高温下清洗效果虽然较好，但是随着温度的降低，会出现“回粘”现象，在现场前置隔离液从井底返出的作业过程实际上也是一个降温过程，很可能在井壁出现“回粘”现象，影响固井质量。因此，需要研制一种抗高温(90℃以上)，且随着温度降低不会出现“回粘”现象的油基钻井液固井清洗剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的高温清洗效果差、易出现“回粘”现象、影响固井质量的问题，提供一种抗高温油基钻井液固井清洗剂及其制备方法，不仅解决了清洗剂在高温下作用效果不好的问题，同时还具有防止油相和污垢回粘的作用，提高清洗效果。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐40-60％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15-25％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚5-10％、脂肪醇嵌段聚醚1-5％、短链醇2-3％、水10-20％。
本发明各原料组分的作用：
脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐：性能全面的阴离子表面活性剂，低泡沫、耐碱，具有良好的乳化分散力和渗透能力，适用于油脂和蜡质等重型污垢去除；本发明所用原料来自于上海喜赫精细化工有限公司，CAS编号为71338-19-24。
超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚：强效分散剂、不含APEO，防止回粘，与阴离子表面活性剂具有良好的协同作用，本发明所用原料来自于辽宁科隆精细化工股份有限公司，产品编号为PIS-20。
脂肪醇嵌段聚醚：具有降低表面张力、消泡等作用。
脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯：是一种辅助清洗剂，具有优良的去污、乳化、润滑、净洗、分散功能。
短链醇：用于调节乳化界面强度，具有消泡作用，可以破坏形成的胶束，调节产品粘度。
水：作为溶剂，调整产品粘度。
优选的，所述抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯聚醚磺酸盐53％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯23％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚5％、脂肪醇嵌段聚醚2％、短链醇3％、水14％。
优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的结构通式为：
其中R为C12-C14烷基，n＝1-7。
优选的，所述脂肪醇嵌段聚醚的结构式为：
RO(CH2CH2O)3(CH2CHCH3O)3H，
其中R为C14烷基。
优选的，所述短链醇为甲醇、乙醇、丁醇中的任意一种；优选甲醇。
本发明另一目的是提供一种抗高温油基钻井液固井清洗剂的制备方法，包括如下步骤：
按比例依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚、脂肪醇嵌段聚醚到反应容器中，加热升温至45-55℃，在300-500r/min的条件下搅拌0.8-1h，降温至室温，加入配方比例的水，在300-500r/min的条件下搅拌0.4-0.6h，加入配方比例的短链醇，在300-500r/min的条件下继续搅拌0.4-0.6h，即得所述固井清洗剂。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
(1)本发明清洗剂配方中脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐和脂肪醇磷酸酯具有良好的协同增效作用，由于自身具有渗透和清洗作用，避免了额外渗透剂的加入，具有良好的物理冲洗效果；配方中添加超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚，有助于提高主清洗剂的分散效果，使得产品抗温达95℃以上，解决了清洗剂在高温下作用效果不好的问题，同时还具有防止油相和污垢回粘的作用，提高清洗效果。
(2)本发明清洗剂配方中使用的脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐和脂肪醇磷酸酯均为低泡表面活性剂，加入的脂肪醇嵌段聚醚和短链醇具有消泡和抑泡作用，因此，产品还解决了常规清洗剂起泡的问题。
(3)本发明清洗剂配方中各组分相互作用，能够针对完井后粘附在套管内壁的油泥进行清洗，清洁效果优异，同时还具有防止油相和污垢回粘的作用，操作简便，便于规模化推广应用。
附图说明
图1为实验组1在不同温度下的清洗效果对比图；
图2为实验组2在不同温度下的清洗效果对比图；
图3为实验组3在不同温度下的清洗效果对比图；
图4为对照组1在不同温度下的清洗效果对比图；
图5为对照组2在不同温度下的清洗效果对比图；
图6为对照组3在不同温度下的清洗效果对比图；
图7为对照组4在不同温度下的清洗效果对比图；
图8为对照组5在不同温度下的清洗效果对比图；
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐40％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯25％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚8％、脂肪醇嵌段聚醚5％、甲醇2％、水20％。
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂的制备方法，包括如下步骤：
按比例依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚、脂肪醇嵌段聚醚到反应容器中，加热升温至45℃，在300r/min的条件下搅拌1h，降温至室温，加入配方比例的水，在300r/min的条件下搅拌0.6h，加入配方比例的甲醇，在300r/min的条件下继续搅拌0.6h，即得所述固井清洗剂。
实施例2
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐45％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯25％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚8％、脂肪醇嵌段聚醚5％、甲醇2％、水15％。
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂的制备方法，包括如下步骤：
按比例依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚、脂肪醇嵌段聚醚到反应容器中，加热升温至50℃，在400r/min的条件下搅拌1h，降温至室温，加入配方比例的水，在400r/min的条件下搅拌0.5h，加入配方比例的甲醇，在400r/min的条件下继续搅拌0.5h，即得所述固井清洗剂。
实施例3
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐53％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯23％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚5％、脂肪醇嵌段聚醚2％、甲醇3％、水14％。
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂的制备方法，包括如下步骤：
按比例依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚、脂肪醇嵌段聚醚到反应容器中，加热升温至50℃，在400r/min的条件下搅拌1h，降温至室温，加入配方比例的水，在400r/min的条件下搅拌0.5h，加入配方比例的甲醇，在400r/min的条件下继续搅拌0.5h，即得所述固井清洗剂。
实施例4
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐60％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯25％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚5％、脂肪醇嵌段聚醚2％、甲醇3％、水15％。
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂的制备方法，包括如下步骤：
按比例依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚、脂肪醇嵌段聚醚到反应容器中，加热升温至50℃，在400r/min的条件下搅拌1h，降温至室温，加入配方比例的水，在400r/min的条件下搅拌0.5h，加入配方比例的甲醇，在400r/min的条件下继续搅拌0.5h，即得所述固井清洗剂。
实施例5
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐52％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚10％、脂肪醇嵌段聚醚1％、乙醇2％、水20％。
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂的制备方法，包括如下步骤：
按比例依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚、脂肪醇嵌段聚醚到反应容器中，加热升温至55℃，在500r/min的条件下搅拌0.8h，降温至室温，加入配方比例的水，在500r/min的条件下搅拌0.4h，加入配方比例的乙醇，在500r/min的条件下继续搅拌0.4h，即得所述固井清洗剂。
实施例6
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐53％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯20％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚10％、脂肪醇嵌段聚醚5％、丁醇2％、水10％。
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂的制备方法，包括如下步骤：
按比例依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚、脂肪醇嵌段聚醚到反应容器中，加热升温至55℃，在300r/min的条件下搅拌1h，降温至室温，加入配方比例的水，在300r/min的条件下搅拌0.6h，加入配方比例的丁醇，在300r/min的条件下继续搅拌0.6h，即得所述固井清洗剂。
对比例1
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯76％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚5％、脂肪醇嵌段聚醚2％、甲醇3％、水14％，其制备方法与实施例3相同。
对比例2
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐53％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯23％、脂肪醇嵌段聚醚7％、甲醇3％、水14％，其制备方法与实施例3相同。
对比例3
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐53％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯23％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚7％、甲醇3％、水14％，其制备方法与实施例3相同。
对比例4
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐76％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚5％、脂肪醇嵌段聚醚2％、甲醇3％、水14％，其制备方法与实施例3相同。
对比例5
一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐53％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯23％、脂肪醇聚氧乙烯醚5％、脂肪醇嵌段聚醚2％、甲醇3％、水14％，其制备方法与实施例3相同。
实验分析
1.清洗实验
1.1样品
钻井液为白四川省长宁区块现场所取白油基钻井液；清洗剂为实施例3-5及对比例1-5制备的清洗剂；样品分为实验组和对照组，其中实验组为3组，包括实验组1、实验组2、实验组3，分别添加质量百分比为15％的本发明实施例3-5制备的清洗剂；对照组为5组，包括对照组1、对照组2、对照组3、对照组4、对照组5，分别添加质量百分比为15％的对比例1-5制备的清洗剂。
1.2测试方法
a.配置前置液：300g水+1.5g隔离剂+45g油基钻井液清洗剂+6g防稠化剂+20g减阻剂+9g消泡剂+590g重晶石；
b.泥浆浸泡方法：油基钻井液与前置液同时在93℃常压养护20min，将油基钻井液部分倒入于浆杯中，浸泡转筒，同时转筒以3r/min旋转，浸泡20min；
c.冲洗方法：在前置液(93℃养护后)中按体积比加入50％的油基钻井液(93℃养护后)，搅拌均匀，93℃常压养护20min后，用300r/min的转速冲洗5min；冲洗完成后观察是否冲洗干净并拍照；
d.去掉加热套让清洗液继续降温至83℃，用300r/min的转速冲洗5min；冲洗完成后观察是否冲洗干净并拍照。
1.3测试结果
具体测试结果见图1-图8，从不同实施例和对比例的清洗图片效果可以看出，本发明实施例制备的清洗剂在93℃可将钻井液全部清洗干净，即使降温到83℃其清洗效果依旧保持良好；而对比例1-5制备的清洗剂清洗效果均不理想，虽然在93℃也可以达到清洗钻井液的效果，但是降温到83℃时均出现了不同程度的回粘现象，导致最终的清洗效果不理想。从上述实验现象证明，本发明制备的清洗剂配方中各组分相互协同作用，缺少某种组分或者将该组分替换成本领域常用的清洗剂组分均达不到本申请配方的清洗效果。
2.清洗效率
2.1样品
钻井液为白四川省长宁区块现场所取白油基钻井液；清洗剂为实施例3-5及对比例1-5制备的清洗剂；样品分为实验组和对照组，其中实验组为3组，包括实验组1、实验组2、实验组3，分别添加质量百分比为15％的本发明实施例3-5制备的清洗剂；对照组为5组，包括对照组1、对照组2、对照组3、对照组4、对照组5，分别添加质量百分比为15％的对比例1-5制备的清洗剂。
2.2测试方法
(1)前置液配方(不加重)：300g水+1.5g隔离剂+45g油基钻井液清洗剂+6g防稠化剂+20g减阻剂+9g消泡剂溶液；
(2)将实验室配制的油基钻井液用中压失水仪制取泥饼，对滤饼称重记为W0；
(3)取四分之一块泥饼称重记为W1，然后用细铁丝固定在六速旋转粘度计的外筒上，在300r/min的转速下分别在常温、83℃、93℃条件下用前置液清洗10min；
(4)清洗后对泥饼称重并记为W2，通过下式计算清洗效率W％；
式中：
W0——滤饼平均质量，g；
W1——清洗前泥饼质量，g；
W2——清洗后泥饼质量，g；
W——清洗效率，％。
2.3实验结果
具体清洗效率见表1，从表1数据可知，本发明实施例制备的清洗剂无论是在常温下，还是在高温条件下其清洗效率均达到97％以上，而对照组的清洗率均相对较低，尤其是对照组1，其清洗效率无论是在常温下还是高温下均较低，对照组3、4、5的清洗效率稍微好一些，但均明显低于本发明实施例，进一步从清洗效率数据得出，本发明制备的清洗剂配方中各组分相互协同作用，缺少某种组分或者将该组分替换成本领域常用的清洗剂组分均达不到本申请配方的清洗效率。
表1
以上为本发明较佳实施例，只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种抗高温油基钻井液固井清洗剂，其特征在于：包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐40-60％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯15-25％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚PIS-20 5-10％、脂肪醇嵌段聚醚1-5％、短链醇2-3％、水10-20％；
所述短链醇为甲醇、乙醇、丁醇中的任意一种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的结构通式为：
其中R为C12-C14烷基，n＝1-7；
所述脂肪醇嵌段聚醚的结构式为：RO(CH2CH2O)3(CH2CHCH3O)3H，其中R为C14烷基。
2.根据权利要求1所述的抗高温油基钻井液固井清洗剂，其特征在于：包括如下重量百分比的原料：脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐53％、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯23％、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚PIS-20 5％、脂肪醇嵌段聚醚2％、短链醇3％、水14％。
3.一种根据权利要求1所述抗高温油基钻井液固井清洗剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：按比例依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、超支化聚乙烯亚胺聚氧乙烯醚PIS-20、脂肪醇嵌段聚醚到反应容器中，加热升温至45-55℃，在300-500r/min的条件下搅拌0.8-1h，降温至室温，加入配方比例的水，在300-500r/min的条件下搅拌0.4-0.6h，加入配方比例的短链醇，在300-500r/min的条件下继续搅拌0.4-0.6h，即得所述固井清洗剂。
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