CN113969154B - 一种乳化清洗液及制备方法和应用 - Google Patents

一种乳化清洗液及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种乳化清洗液，包括四乙烯五胺、顺丁烯二酸、白油和白炭黑。本发明还提供了一种乳化清洗液的制备方法。本发明的乳化清洗液，对钻井中使用白油基和柴油基钻井液有较好的清洗驱替效果，可以对油基钻井液进行有效乳化清洗。用该清洗液能有效解决钻井使用油基钻井液粘度高，固井时油膜清洗困难，环空顶替不干净的问题。

Description

一种乳化清洗液及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及油田化学技术领域，具体涉及一种乳化清洗液及制备方法和应用，以及清洗油基钻井液的方法。
背景技术
井壁失稳给钻井、地质录井、测井及固井等作业带来一定的困难。油基钻井液常用于解决页岩稳定性问题，并取得了良好的钻井施工效果。但是就固井施工而言，油基钻井液会滞留在界面处并形成油浆和油膜，这将会严重影响水泥环的界面胶结强度，降低水泥环的封固质量，因此在固井注水泥作业前时要注入有高效冲洗作用的冲洗液，用于清洗粘附在界面处的油浆、油膜及泥饼，改善环空界面的胶结环境，保证水泥环的封固质量。
目前用于油基钻井液的冲洗液种类较多。申请号为01115908.1的中国专利“油基泥浆固井用冲洗液”公开了由一种基础油和两种不同分子量的表面活剂以及一种烷基酚的聚氧乙烯醚组成的冲洗液，该冲洗液对油基泥浆和泥饼有较好的冲洗能力，同时对油基泥浆有显著稀释降粘作用。
现有技术所描述的冲洗液主要采用表面活性剂作为冲洗剂的主要成分。这类冲洗液对界面油膜的乳化冲刷有一定作用，但是对于较厚的油基泥浆泥饼渗透性差，而且表面活性剂增粘、提切效果不明显，不能对界面粘附的油基泥浆进行有效顶替和冲刷。在很大程度上影响了界面的固井胶结质量。
发明内容
本发明的目的使针对现有技术中存在的问题，提供一种乳化清洗液，及一种乳化清洗液的制备方法。本发明的乳化清洗液，对钻井中使用白油基和柴油基钻井液有较好的清洗驱替效果，可以对油基钻井液进行有效乳化清洗。用该清洗液能有效解决钻井使用油基钻井液粘度高，固井时油膜清洗困难，环空顶替不干净的问题。
为达到上述目的，本发明的一个方面提供了一种乳化清洗液，包括四乙烯五胺、顺丁烯二酸、白油和白炭黑。
在本发明的一个优选实施方式中，所述乳化清洗液按重量份计包括：
Figure BDA0002596634240000021
在本发明的一个优选实施方式中，所述组分按重量份计包括四乙烯五胺20-35份，优选25-30份。
在本发明的一个优选实施方式中，所述组分按重量份计包括顺丁烯二酸5-20份，优选10-15份。
在本发明的一个优选实施方式中，所述组分按重量份计包括白油70-110份，优选85-95份。
根据本发明，加入白油可起到降粘的作用。
在本发明的一个优选实施方式中，所述组分按重量份计包括、白炭黑15-35份，优选20-30份。
根据本发明，加入炭黑可在清洗时提高协同作用。
在本发明的一个优选实施方式中，所述白油包括5号白油。
在本发明的一个优选实施方式中，所述非离子表面活性剂包括司盘80和吐温80。
在本发明的一个优选实施方式中，所述非离子表面活性剂包括50-80份，优选50-70份司盘80和50-120份，优选80-100份吐温80。
本发明的另一个方面提供了一种制备乳化清洗液的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将油酸和四乙烯五胺混合，在180℃反应5小时以上，得到混合液I；
(2)将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
(3)将混合液II降温到80℃，依次加入白油和非离子表面活性剂，得到混合液III；
(4)保持80℃，加入白炭黑，继续反应1小时，得到所述乳化清洗液；
Figure BDA0002596634240000031
在本发明的一个优选实施方式中，所述组分按重量份计包括四乙烯五胺20-35份，优选25-30份。
在本发明的一个优选实施方式中，所述组分按重量份计包括顺丁烯二酸5-20份，优选10-15份。
在本发明的一个优选实施方式中，所述组分按重量份计包括白油70-110份，优选85-95份。
在本发明的一个优选实施方式中，所述组分按重量份计包括白炭黑15-35份，优选20-30份。
在本发明的一个优选实施方式中，所述白油包括5号白油。
在本发明的一个优选实施方式中，所述非离子表面活性剂包括司盘80和吐温80。
在本发明的一个优选实施方式中，所述非离子表面活性剂包括50-80份，优选50-70份司盘80和50-120份，优选80-100份吐温80。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤(1)包括将油酸加入反应釜，搅拌下缓慢加入四乙烯五胺；搅拌下升温到180℃，反应5小时。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤(3)中将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油，非离子表面活性剂，搅拌均匀得到混合液III。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤(4)中保持80℃，加入白炭黑继续搅拌1小时，得到所述乳化清洗液。
本发明的另一个方面提供了一种根据所述方法制备的乳化清洗液。
本发明的另一个方面提供了所述乳化清洗液在清洗油基钻井液方面的应用。
本发明的另一个方面提供了一种清洗油基钻井液的方法，包括使用本发明所述的乳化清洗液。
在本发明的一个优选实施方式中，所述油基钻井液为白油基或柴油基钻井液。
本发明的乳化清洗液，对钻井中使用白油基和柴油基钻井液有较好的清洗驱替效果，可以对油基钻井液进行有效乳化清洗。用该清洗液能有效解决钻井使用油基钻井液粘度高，固井时油膜清洗困难，环空顶替不干净的问题。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步的说明，应该指出的是，以下实施例并非意在限制本发明。
实施例1：
将油酸加入反应釜，搅拌下缓慢加入四乙烯五胺；搅拌下升温到180℃，反应5小时，得到混合液I；
将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油、司盘80和吐温80，搅拌均匀得到混合液III；
保持80℃，加入白炭黑，继续搅拌1小时，得到所述乳化清洗液A。
各原料的重量份为：油酸100重量份；四乙烯五胺25重量份；顺丁烯二酸5重量份；“司盘80”50重量份；“吐温80”80重量份；5号白油80重量份；白炭黑20重量份。
实施例2：
将油酸加入反应釜，搅拌下缓慢加入四乙烯五胺；搅拌下升温到180℃，反应5小时，得到混合液I；
将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油、司盘80和吐温80，搅拌均匀得到混合液III；
保持80℃，加入白炭黑，继续搅拌1小时，得到所述乳化清洗液B。
各原料的重量份为：100重量份油酸；四乙烯五胺30重量份；顺丁烯二酸10重量份；“司盘80”60重量份；“吐温80”90重量份；5号白油90重量份；白炭黑25重量份。
实施例3：
将油酸加入反应釜，搅拌下缓慢加入四乙烯五胺；搅拌下升温到180℃，反应5小时，得到混合液I；
将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油、司盘80和吐温80，搅拌均匀得到混合液III；
保持80℃，加入白炭黑，继续搅拌1小时，得到所述乳化清洗液C。
各原料的重量份为：100重量份油酸；四乙烯五胺35重量份；顺丁烯二酸15重量份；“司盘80”70重量份；“吐温80”100重量份；5号白油100重量份；白炭黑30重量份。
实施例4：
将油酸加入反应釜，搅拌下缓慢加入四乙烯五胺；搅拌下升温到180℃，反应5小时，得到混合液I；
将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油、司盘80和吐温80，搅拌均匀得到混合液III；
保持80℃，加入白炭黑，继续搅拌1小时，得到所述乳化清洗液D。
各原料的重量份为：100重量份油酸；四乙烯五胺20重量份；顺丁烯二酸20重量份；“司盘80”40重量份；“吐温80”120重量份；5号白油50重量份；白炭黑40重量份。
实施例5：
将油酸加入反应釜，搅拌下缓慢加入四乙烯五胺；搅拌下升温到180℃，反应5小时，得到混合液I；
将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油、司盘80和吐温80，搅拌均匀得到混合液III；
保持80℃，加入白炭黑，继续搅拌1小时，得到所述乳化清洗液E。
各原料的重量份为：100重量份油酸；四乙烯五胺40重量份；顺丁烯二酸3重量份；“司盘80”80重量份；“吐温80”60重量份；5号白油120重量份；白炭黑10重量份。
对比例1：
将油酸加入反应釜，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油、司盘80和吐温80，搅拌均匀得到混合液III；
保持80℃，加入白炭黑，继续搅拌1小时，得到所述乳化清洗液a。
各原料的重量份为：100重量份油酸；四乙烯五胺30重量份；顺丁烯二酸10重量份；“司盘80”60重量份；“吐温80”90重量份；5号白油90重量份；白炭黑25重量份。
对比例2：
将油酸加入反应釜，搅拌下缓慢加入四乙烯五胺；搅拌下升温到180℃，反应5小时，得到混合液I；
将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油、司盘80和吐温80，搅拌均匀得到混合液III；
保持80℃，加入白炭黑，继续搅拌1小时，得到所述乳化清洗液b。
各原料的重量份为：100重量份油酸；四乙烯五胺30重量份；顺丁烯二酸10重量份；“司盘80”60重量份；“吐温80”90重量份；5号白油90重量份；白炭黑25重量份。
对比例3：
将油酸加入反应釜，搅拌下缓慢加入四乙烯五胺；搅拌下升温到180℃，反应5小时，得到混合液I；
将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
将混合液II降温到80℃，搅拌下加入白油、司盘80和吐温80，搅拌均匀得到乳化清洗液c。
各原料的重量份为：100重量份油酸；四乙烯五胺30重量份；顺丁烯二酸10重量份；“司盘80”60重量份；“吐温80”90重量份；5号白油90重量份；白炭黑25重量份。
白油基钻井液基础配方为：基础油(100份)+主乳化剂(SMEMUL-1，2.8份)+辅乳化剂(SMEMUL-2，0.7份)+有机土(膨润土，2份)+增黏剂(SMT，1份)+CaCl2溶液(25份)+CaO(2.5份)+降滤失剂(SMFLA-O，2份)+封堵剂(SMRPA，4份)。
柴油基钻井液基础配方：基础油(100份)+有机土(膨润土，3.5份)+主乳化剂(SMEMUL-1，2.5份)+辅乳化剂(SMEMUL-2，0.9份)+增黏剂(SMT，1份)+CaCl2溶液(20份)+CaO(2份)+降滤失剂(SMFLA-O，3份)+流型调节剂(SMP，0.2份)+封堵剂(SMRPA，2份)。
以上钻井液基础配方中的原料均为中石化石油工程技术研究院生产。
将上述钻井液基础配方加水分别配制成油水比(基础油与水的重量比)为90:10、80:20和70:30的三种油基泥浆进行冲洗试验。
基本冲洗液：100份水加入5份十二烷基磺酸钠。
实施例冲洗液：基本冲洗液，加入3份实施例或对比例中的乳化清洗剂。搅拌均匀，同基本冲洗液操作进行冲洗实验。
表1不同油水比白油基钻井液的流变数据
Figure BDA0002596634240000071
Figure BDA0002596634240000081
表2不同油水比柴油基钻井液的流变数据
Figure BDA0002596634240000082
表3冲洗液对不同油水比白油基钻井液的清洗效果
Figure BDA0002596634240000083
Figure BDA0002596634240000091
表4冲洗液对不同油水比柴油基钻井液的清洗效果
Figure BDA0002596634240000092
Figure BDA0002596634240000101
从实验结果看，本发明的乳化清洗液，均能在很短的时间内有效冲洗干净油基钻井液，冲洗液中加入发明的固井用乳化清洗液能缩短冲洗时间，显著提高冲洗效率。

Claims (14)

1.一种乳化清洗液，其特征在于，按重量份计包括以下组分：
油酸 100份；
四乙烯五胺 20-40份；
顺丁烯二酸 3-20份；
白油 50-120份；
非离子表面活性剂 100-200份；
白炭黑 10-40份；
所述乳化清洗液的制备方法包括以下步骤：
（1）将油酸和四乙烯五胺混合，在180℃反应5小时，得到混合液I；
（2）将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
所述非离子表面活性剂包括司盘80和吐温80。
2.根据权利要求1所述的乳化清洗液，其特征在于，所述乳化清洗液的制备方法还包括以下步骤：
（3）将混合液II降温到80℃，依次加入白油和非离子表面活性剂，得到混合液III；
（4）保持80℃，加入白炭黑，继续反应1小时，得到所述乳化清洗液。
3.根据权利要求1或2所述的乳化清洗液，其特征在于，按重量份计，四乙烯五胺的量为25-35份；和/或顺丁烯二酸的量为5-15份；和/或白油的量为80-100份；和/或非离子表面活性剂的量为130-170份；和/或白炭黑的量为20-30份。
4.根据权利要求1或2所述的乳化清洗液，其特征在于，所述白油包括5号白油。
5.根据权利要求1或2所述的乳化清洗液，其特征在于，所述非离子表面活性剂包括40-80份司盘80和60-120份吐温80。
6.一种制备乳化清洗液的方法，包括以下步骤：
（1）将油酸和四乙烯五胺混合，在180℃反应5小时，得到混合液I；
（2）将混合液I降温到100℃，加入顺丁烯二酸，加完后升温到150℃，反应5小时，得到混合液II；
（3）将混合液II降温到80℃，依次加入白油和非离子表面活性剂，得到混合液III；
（4）保持80℃，加入白炭黑，继续反应1小时，得到所述乳化清洗液；
其中，各组分按重量份计为：
油酸 100份；
四乙烯五胺 20-40份；
顺丁烯二酸 3-20份；
白油 50-120份；
非离子表面活性剂 100-200份；
白炭黑 10-40份；
所述非离子表面活性剂包括司盘80和吐温80。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按重量份计：四乙烯五胺的量为25-35份；和/或顺丁烯二酸的量为5-15份；和/或白油的量为80-100份；和/或非离子表面活性剂的量为130-170份；和/或白炭黑的量为20-30份。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述白油包括5号白油。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂包括40-80份司盘80和60-120份吐温80。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法制备的乳化清洗液。
11.权利要求1-5和10中任一项所述的乳化清洗液在清洗油基钻井液方面的应用。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述油基钻井液为白油基或柴油基钻井液。
13.一种清洗油基钻井液的方法，包括使用权利要求1-5和10中任一项所述的乳化清洗液。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述油基钻井液为白油基或柴油基钻井液。
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