CN114316929A - 一种泡沫钻井用微泡发泡体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泡沫钻井用微泡发泡体系，组成包括：10%‑25%的发泡剂主剂、5%‑20%的发泡剂辅剂、0.5%‑5%的泡沫稳定剂、50%‑86%的水。发泡剂主剂是甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠；发泡剂辅剂为脂肪族磺酸化物及含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂中的任意一种或其组合物；泡沫稳定剂为聚糖、多元共聚物及N‑乙烯基酰胺类聚合物中的任意一种或其组合物。本发明所制得的微泡发泡体系兼具低密度（0.4‑0.6g/cm3）、耐150℃高温、耐盐50000ppm、起泡体积大于550mL、泡沫半衰期大于180min。在复杂井底条件下仍能保持较好的泡沫稳定性以及钻井速度。

Description

一种泡沫钻井用微泡发泡体系
技术领域
本发明涉及一种泡沫钻井用微泡发泡体系，具体涉及低压、易漏失地层的钻井、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
泡沫流体在石油钻井与开发中的应用已有60多年的历史，泡沫流体因其静液柱压力低、滤失量小、携砂性能好、助排能力强及对储层伤害小等特性，广泛地应用于低压、易漏失地层的钻井、完井、修井和油气井增产措施中。作为一种低密度钻井流体，泡沫钻井液具有以下优点：（1）有利于提高钻井速度；（2）有利于减少产层伤害、提高油气产量，由于液柱压力很低，钻井液渗入地层的深度和污染程度都大为减小，不易堵塞产层，对于保护低压油气储层非常有利；（3）有利于防止井漏；（4）携带能力强。泡沫流体因黏度高而具有较强的携岩携水能力，往往是单一液相的几倍甚至十倍以上，可大大避免岩石的重复破碎，改善井眼净化条件。
尽管泡沫钻井流体有着以上优点，但是，泡沫钻井液因其气体含量较大，在应用工艺上存在明显缺陷，受到机泵上水条件和空气压缩机的限制。这些问题严重制约了泡沫钻井流体的推广应用。正因为如此，当某些油田钻井中使用泡沫时，由于硬件设备（脱气离心机、空气压缩机等）缺乏，被迫采取一次性使用方式，循环一周即排放掉所有泡沫，导致钻井液成本居高不下，同时造成的环境污染问题十分严重。为此，研究一种能反复循环使用，无须特殊脱气和充气的设备，并同时保留了普通泡沫钻井流体各种优点的可循环微泡沫钻井液，就非常必要且有重要的现实意义。
国内外一些油田也开展了相关研究。在ZL200910157353.1中公开了一种微泡钻井液，但这种钻井液抗温性能在120℃以下。
在ZL201310260227.5中公开了一种可循环使用的微泡沫钻井液，其耐温性能可达到135℃。
微泡钻井液关键在于微泡发泡体系，同时兼具低密度、强发泡性能、强稳泡性能、耐高温高盐的微泡发泡体系，是实现低成本开发低压低渗易漏油气藏欠平衡钻井的理想钻井液体系。
发明内容
本发明目的之一是提供一种以双子型阴非离子表面活性剂为主剂的微泡发泡体系。
本发明目的之二是为克服目前技术存在的不足，提供低密度（0.4-0.6g/cm3）、耐150℃高温、耐盐50000ppm、起泡体积大于550mL、泡沫半衰期大于180min的泡沫钻井用微泡发泡体系。
本发明的主要技术方案：微泡发泡体系组成包括发泡剂主剂、辅剂、稳定剂及水，各组分质量百分比如下：发泡剂主剂10%-25%、发泡剂辅剂5%-20%、泡沫稳定剂1%-8%、水50%-84.5%。
所述的发泡剂主剂为一种双子型阴非离子表面活性剂，甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠，其分子结构通式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中：n = 8～20，x = 2～14， n、x为整数。
所述的发泡剂辅剂为脂肪族磺酸化物及含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂中的任意一种或其组合物；
所述的泡沫稳定剂为聚糖、多元共聚物及N-乙烯基酰胺类聚合物中的任意一种或其组合物。
所述的一种双子型阴非离子表面活性剂，n =9～12。
所述的一种双子型阴非离子表面活性剂，x =2～7。
所述的发泡剂辅剂选自二辛基琥珀酸磺酸钠、二己基琥珀酸磺酸钠及十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱中的任意一种或其组合物。
所述的泡沫稳定剂选自瓜尔胶、PAC141及聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或其组合物。
所述的一种双子型阴非离子表面活性剂，优选n =9。
所述的一种双子型阴非离子表面活性剂，优选x =2～5。
本发明所制得的微泡发泡体系兼具低密度（0.4-0.6g/cm3）、耐150℃高温、耐盐50000ppm、起泡体积大于550mL、泡沫半衰期大于180min。与现有技术相比，具有更加突出的效果如下：提供了一种制备简单，综合性能优异的微泡发泡体系，在耐高温高盐的同时还能保持较好的起泡性能和稳泡性能，在复杂井底条件下仍能保持较好的泡沫稳定性以及钻井速度。
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
取84g清水加入到500mL烧杯中，开动搅拌，依次加入10g甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠(n =9，x = 7)、5g十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱，1g瓜尔胶和PAC141混合物（质量比1:1），搅拌至完全溶解，即得微泡发泡剂产品1。
实施例2
取69.5g清水加入到500mL烧杯中，开动搅拌，依次加入25g甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠(n =9，x = 5)、5g二辛基琥珀酸磺酸钠，0.5g瓜尔胶和PAC141混合物（质量比1:1），搅拌至完全溶解，即得微泡发泡剂产品2。
实施例3
取69g清水加入到500mL烧杯中，开动搅拌，依次加入10g甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠(n =9，x = 2)、20g十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱与二己基琥珀酸磺酸钠（质量比1:1），1g瓜尔胶和聚乙烯吡咯烷酮混合物（质量比1:1），搅拌至完全溶解，即得微泡发泡剂产品3。
实施例4
取54.5g清水加入到500mL烧杯中，开动搅拌，依次加入25g甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠(n =9，x = 2)、20g十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱，0.5g瓜尔胶和聚乙烯吡咯烷酮混合物（质量比1:1），搅拌至完全溶解，即得微泡发泡剂产品4。
实施例5
对比例：取84g清水加入到500mL烧杯中，开动搅拌，依次加入10gα-烯烃磺酸钠、5g十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱，1g瓜尔胶和PAC141混合物（质量比1:1），搅拌至完全溶解，即得微泡发泡剂产品5。
实施例6
对比例：取84g清水加入到500mL烧杯中，开动搅拌，依次加入10g甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠(n =9，x = 7)、5g十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱，1g黄原胶，搅拌至完全溶解，即得微泡发泡剂产品6。
实施例7
对比例：取85g清水加入到500mL烧杯中，开动搅拌，依次加入10g甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠(n =9，x = 7)、5g十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱，搅拌至完全溶解，即得产品7。
泡沫性能评价
对上述实施例1-6所制得的六种发泡剂，采用Waring Blender法，分别在清水中、50000ppm盐水中以及150℃热滚16h后泡沫性能。
表1 泡沫性能实验数据
Figure 3
表2 耐温性能实验数据
Figure 4

Claims (10)

1.一种泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于微泡发泡体系各组分质量百分比如下：
发泡剂主剂 10%-25%
发泡剂辅剂 5%-20%
泡沫稳定剂 0.5%-5%
水 50%-84.5%。
2.根据权利要求1所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于所述的发泡剂主剂为一种双子型阴非离子表面活性剂，甲基偶联双烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠，其分子结构通式为：
Figure 853649DEST_PATH_IMAGE002
其中：n = 8～20，x = 2～14， n、x为整数。
3.根据权利要求1所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于所述的发泡剂辅剂为脂肪族磺酸化物及含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂中的任意一种或其组合物。
4.根据权利要求1所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于所述的泡沫稳定剂为聚糖、多元共聚物及N-乙烯基酰胺类聚合物中的任意一种或其组合物。
5.根据权利要求2所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于，n =9～12。
6.根据权利要求2所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于，x =2～7。
7.根据权利要求5所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于，n =9。
8.根据权利要求6所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于，x =2～5。
9.根据权利要求3所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于发泡剂辅剂选自二辛基琥珀酸磺酸钠、二己基琥珀酸磺酸钠及十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱中的任意一种或其组合物。
10.根据权利要求4所述的泡沫钻井用微泡发泡体系，其特征在于泡沫稳定剂选自瓜尔胶、PAC141及聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或其组合物。
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