CN116064017B - 一种驱油冲洗液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种驱油冲洗液及其制备方法和应用，所述驱油冲洗液以重量份数计包括D系列溶剂油5‑15份、氯化钾4‑7份、助溶剂10‑25份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯6‑12份、失水山梨醇脂肪酸酯7‑17份、辛基酚聚氧乙烯醚15‑25份和水30‑40份。本发明提供的驱油冲洗液冲洗效率高，兼容指数好，冲洗效果好，能够以低润湿反转率实现完全润湿反转。

Description

一种驱油冲洗液及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油田固井领域，具体涉及一种驱油冲洗液及其制备方法和应用，尤其涉及一种具有完全润湿反转特性的驱油冲洗液及其制备方法和应用。
背景技术
在页岩气水平井的钻井过程中，为了保证页岩井壁稳定，90％以上的井都采用油基钻井液。但就固井施工而言，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具有润湿反转作用的冲洗液，用于清洗粘附在界面处的油浆、油膜及泥饼，改善环空界面的润湿环境，保证水泥环的封固质量。
刘伟等人发明了一种用于清洗油基钻井液的抗冻型冲洗液，其主剂由非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和冰点降低剂组成(CN104140798A)。王翀等人发明了一种油基钻井液固井用冲洗液及制造方法，该冲洗液是在淡水中加入悬浮剂，螯合剂和清洗助剂，加入固相颗粒搅拌1分钟；最后溶解清洗(CN103849364B)。吴蔓莉等人公开了一种用于油基钻井液的固井冲洗液及其制备和使用方法，包括淡水、非离子表面活性剂一、非离子表面活性剂二、正盐助溶剂及酸式盐助溶剂(CN110846013A)。虽然有机溶剂+表面活性剂的混合体系能够较好地清洗油基泥浆，但其对套管及井壁的润湿反转能力相对较差；另外，现场也有直接使用柴油等有机溶剂先清洗油基泥浆再用表面活性剂溶液进行冲洗的做法，但柴油等有机溶剂属于易燃易爆危险品，其使用受到限制。
尽管对于油基泥浆已进行了大量的研究，但是，固井冲洗液选择性较小，明确种类少，多数冲洗液润湿反转效果不理想且含有强碱或有机难降解物质，对环境的潜在风险大，易造成环境污染。基于此，研发出一种可实现完全润湿反转的绿色、环保、对人体无害、温度稳定的油基泥浆冲洗液，具有十分重要的实际应用价值。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种驱油冲洗液及其制备方法和应用，尤其提供一种具有完全润湿反转特性的驱油冲洗液及其制备方法和应用。本发明提供的驱油冲洗液冲洗效率高，兼容指数好，冲洗效果好，能够以低润湿反转率实现完全润湿反转。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种驱油冲洗液，所述驱油冲洗液以重量份数计包括D系列溶剂油5-15份、氯化钾4-7份、助溶剂19-34份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯6-12份、失水山梨醇脂肪酸酯7-17份、辛基酚聚氧乙烯醚15-25份和水30-40份。
其中，D系列溶剂油的份数可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份扥，氯化钾的份数可以是4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份或7份等，助溶剂的份数可以是19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份或34份等，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂的份数宽可以是6份、7份、8份、9份、10份、11份或12份等，失水山梨醇脂肪酸脂的份数可以是7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份或17份等，辛基酚聚氧乙烯醚的份数可以是15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份等，水的份数可以是30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述驱油冲洗液通过采用D系列溶剂油，溶解力强，产品性好，低硫、低芳、无异味，对环境友好；同时采用特定的三种表面活性剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚复配，协同作用，有效提高了产品的冲洗效率，降低了兼容指数，能够以低润湿反转率实现完全润湿反转。
优选地，所述驱油冲洗液以重量份数计包括D系列溶剂油8-10份、氯化钾5-6份、助溶剂25-29份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯8-10份、失水山梨醇脂肪酸酯10-15份、辛基酚聚氧乙烯醚17-20份和水30-40份。
优选地，所述D系列溶剂油包括D40溶剂油、D60溶剂油、D80溶剂油或D120溶剂油中任意一种或至少两种的组合，例如D40溶剂油和D60溶剂油的组合、D60溶剂油和D80溶剂油的组合或D80溶剂油和D120溶剂油的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
优选地，所述D系列溶剂油包括D80溶剂油和/或D120溶剂油。
优选地，所述助溶剂包括正丁醇和/或聚乙二醇单甲醚。
上述特定方法制备得到的辛基酚聚氧乙烯醚与聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯三者复配，协同作用，能够有效提高产品的冲洗效率，降低兼容指数，提高与泥浆、水泥浆的相容性。
优选地，所述驱油冲洗液以重量份数计还包括稳定剂8-12份，例如8份、9份、10份、11份或12份等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述稳定剂包括乙二胺四乙酸二钠。
优选地，所述辛基酚聚氧乙烯醚购自于南通润安化工有限公司，型号为AR812。
第二方面，本发明提供了如上所述的驱油冲洗液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将水、氯化钾混合，接着与辛基酚聚氧乙烯醚混合，之后与D系列溶剂油、助溶剂、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯混合，得到所述驱油冲洗液。
优选地，所述与D系列溶剂油、助溶剂、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯混合还包括与稳定剂混合。
第三方面，本发明还提供了如上所述的驱油冲洗液在制备油基泥浆冲洗剂中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种驱油冲洗液，通过采用D系列溶剂油，溶解力强，产品性好，低硫、低芳、无异味，对环境友好；同时采用特定的三种表面活性剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚复配，协同作用，有效提高了产品的冲洗效率，降低了兼容指数，提高了与泥浆、水泥浆的相容性，能够以低润湿反转率实现完全润湿反转。
附图说明
图1是冲洗效率测试中未冲洗时外转筒表面的外观图；
图2是冲洗效率测试中实施例1组冲洗后外转筒表面的外观图；
图3是冲洗效率测试中实施例14组冲洗后外转筒表面的外观图；
图4是冲洗效率测试中对照组冲洗后外转筒表面的外观图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下示例中，D系列溶剂油均购自于上海亚国化工有限责任公司；
聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯购自于南通润安化工有限公司；
聚乙二醇单甲醚购自于南通润安化工有限公司；
辛基酚聚氧乙烯醚购自于南通润安化工有限公司，型号为AR812。
实施例1
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成(以重量份数计)如下：D80溶剂油9份、氯化钾5.5份、正丁醇18份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯9份、失水山梨醇脂肪酸酯13份、辛基酚聚氧乙烯醚18份、水35份、聚乙二醇单甲醚9份、乙二胺四乙酸二钠0.02份。
制备方法如下：将水、氯化钾混合，接着与辛基酚聚氧乙烯醚混合，之后与D80溶剂油、正丁醇、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇单甲醚、乙二胺四乙酸二钠混合，得到所述驱油冲洗液。
实施例2
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成(以重量份数计)如下：D120溶剂油8份、氯化钾5份、正丁醇16份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯8份、失水山梨醇脂肪酸酯10份、辛基酚聚氧乙烯醚17份、水30份、聚乙二醇单甲醚9份、乙二胺四乙酸二钠0.02份。
制备方法参考实施例1。
实施例3
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成(以重量份数计)如下：D80溶剂油10份、氯化钾6份、正丁醇20份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯10份、失水山梨醇脂肪酸酯15份、辛基酚聚氧乙烯醚20份、水40份、聚乙二醇单甲醚9份、乙二胺四乙酸二钠0.02份。
制备方法参考实施例1。
实施例4
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成(以重量份数计)如下：D80溶剂油5份、氯化钾4份、正丁醇10份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯6份、失水山梨醇脂肪酸酯7份、辛基酚聚氧乙烯醚15份、水30份、聚乙二醇单甲醚9份、乙二胺四乙酸二钠0.02份。
制备方法参考实施例1。
实施例5
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成(以重量份数计)如下：D120溶剂油15份、氯化钾7份、正丁醇25份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯12份、失水山梨醇脂肪酸酯17份、辛基酚聚氧乙烯醚25份、水40份、聚乙二醇单甲醚9份、乙二胺四乙酸二钠0.02份。
制备方法参考实施例1。
实施例6
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成中除将D80溶剂油替换为等量的D40溶剂油外，其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例7
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成中除将D80溶剂油替换为等量的D60溶剂油外，其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例8
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成中除不包含聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、减少部分按比例分配给失水山梨醇脂肪酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚外，其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例9
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成中除不包含失水山梨醇脂肪酸酯、减少部分按比例分配给聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚外，其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例10
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成中除不包含辛基酚聚氧乙烯醚、减少部分按比例分配给失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯外，其余与实施例1一致。
制备方法如下：
将水、氯化钾混合，之后与D80溶剂油、正丁醇、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇单甲醚、乙二胺四乙酸二钠混合，得到所述驱油冲洗液。
实施例11
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成中除不包含聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯、减少部分分配给辛基酚聚氧乙烯醚外，其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例12
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成中除不包含辛基酚聚氧乙烯醚和失水山梨醇脂肪酸酯、减少部分分配给聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯外，其余与实施例1一致。
制备方法如下：
将水、氯化钾混合，之后与D80溶剂油、正丁醇、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇单甲醚、乙二胺四乙酸二钠混合，得到所述驱油冲洗液。
实施例13
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成中除不包含聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚、减少部分分配给失水山梨醇脂肪酸酯外，其余与实施例1一致。
制备方法如下：
将水、氯化钾混合，之后与D80溶剂油、正丁醇、失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇单甲醚、乙二胺四乙酸二钠混合，得到所述驱油冲洗液。
实施例14
本实施例提供了一种驱油冲洗液，组成(以重量份数计)如下：D80溶剂油9份、氯化钾5.5份、正丁醇18份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯9份、失水山梨醇脂肪酸酯13份、辛基酚聚氧乙烯醚18份、水35份。
制备方法参考实施例1。
效果测试：
对实施例1-14提供的驱油冲洗液进行冲洗效率测试，同时设置对比例(采用清水)，测试地点为长城钻探工程有限公司固井公司西南项目部。测试方法如下：使用去掉内转子的六速旋转粘度计进行测量，首先去掉六速旋转粘度计内转子和外转筒，称取外转筒的质量为W(g)；接着将外转筒刻度线以下用毛刷均匀涂抹现场泥浆，称取沾有现场泥浆的六速旋转粘度计外转筒(以下称之为试样外转筒)，质量为W1(g)，外观如图1所示；将外转筒缓慢按在六速旋转粘度计上，把按要求浓度配制好的冲洗液(每100kg水加入15kg驱油冲洗液)倒入六速旋转粘度计样品杯中(冲洗液预热至70℃)，启动六速旋转粘度计将转速控制为300r/min，旋转冲洗时间为5min；冲洗结束后停止旋转，移走样品杯，缓慢取下试样外转筒，肉眼观察，若转子表面没有现场泥浆，则冲洗效率为100％，若转子表面有现场泥浆则沥干后，称其质量为W2。冲洗效率计算公式如下：
式中η％─冲洗效率；
W1--冲洗前现场泥浆和外转筒的总质量，g；
W2--冲洗后现场泥浆和外转筒的总质量，g；
W-外转筒的净质量，g。
结果如下：
其中实施例1、14和对照组冲洗后的外转筒表面的外观如图2-4所示。
以上数据表明本发明提供的驱油冲洗液具有优秀的冲洗效果，冲洗效率高；比较实施例1-5可以发现本发明通过控制各组分的配比，进一步提高了产品的冲洗效率；比较实施例1、6-7可以发现，本发明通过采用特定的D系列溶剂油能够进一步提高产品的冲洗效率；比较实施例1、8-13可以发现，本发明通过聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚三者复配，协同作用，有效提高了产品的冲洗效率。
此外，对实施例1、14提供的产品的润湿反转率进行了测试，测试方法为：使用电导率测试仪先测油基泥浆电导率，标定为0；再测冲洗液电导率，为基线电导率；称量等体积的油基泥浆和冲洗液，测量该体积油基泥浆电导率由0变为基线电导率时所需冲洗液的体积，这时所需冲洗液的体积与原冲洗液体积之比为润湿反转率(详见GB/T19139-2012)，结果如下：
组别 实施例1 实施例14
润湿反转率 40％ 30％
可以发现，本发明提供的产品能够以低润湿反转率实现完全润湿反转，具有显著的优势。
最后对实施例1-14提供的驱油冲洗液的相容性进行评价，其中柴油基泥浆由长城钻探工程有限公司钻井液公司西南项目部提供；水泥浆基础配方(以重量百分比计)为：100份油井G级水泥+44份水。各配方成分混合得到相应测试泥浆，以体积比水泥浆:泥浆:驱油冲洗液为7:2:1的比例进行兼容指数R测试，测试方法如下：对单一流体和混合流体进行流变测试，记录每种单一流体φ100各自的数值和混合流体φ100数值，兼容指数R＝混合流体φ100数值-单一流体φ100数值的最大值(详见GB/T19139-2012和GB/T10238-2015)，结果如下：
组别 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
兼容指数R -32.5 -26.5 -28 -25 -23.5
组别 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
兼容指数R -21.5 -20 -16.5 -14 -11
组别 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14
兼容指数R -10 -8.4 -6.2 -34
以上数据表明本发明提供的驱油冲洗液具有更低的兼容指数，与泥浆、水泥浆的相容性非常好，冲洗液与泥浆水泥浆混合后未发生明显的絮凝、增稠现象，有利于保证水泥浆正常泵注；比较实施例1-5可以发现本发明通过控制各组分的配比，进一步降低了产品的兼容指数；比较实施例1、6-7可以发现，本发明通过采用特定的D系列溶剂油能够进一步降低产品的兼容指数；比较实施例1、8-13可以发现，本发明通过聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚三者复配，协同作用，有效降低了产品的兼容指数，提高了与泥浆、水泥浆的相容性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的驱油冲洗液及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.一种驱油冲洗液，其特征在于，所述驱油冲洗液以重量份数计包括D系列溶剂油5-15份、氯化钾4-7份、助溶剂19-34份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯6-12份、失水山梨醇脂肪酸酯7-17份、辛基酚聚氧乙烯醚15-25份和水30-40份，所述助溶剂包括正丁醇和/或聚乙二醇单甲醚。
2.根据权利要求1所述的驱油冲洗液，其特征在于，所述驱油冲洗液以重量份数计包括D系列溶剂油8-10份、氯化钾5-6份、助溶剂25-29份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯8-10份、失水山梨醇脂肪酸酯10-15份、辛基酚聚氧乙烯醚17-20份和水30-40份，所述助溶剂包括正丁醇和/或聚乙二醇单甲醚。
3.根据权利要求1所述的驱油冲洗液，其特征在于，所述D系列溶剂油包括D40溶剂油、D60溶剂油、D80溶剂油或D120溶剂油中任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述的驱油冲洗液，其特征在于，所述D系列溶剂油包括D80溶剂油和/或D120溶剂油。
5.根据权利要求1所述的驱油冲洗液，其特征在于，所述驱油冲洗液以重量份数计还包括稳定剂0.01-0.05份。
6.根据权利要求5所述的驱油冲洗液，其特征在于，所述稳定剂包括乙二胺四乙酸二钠。
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的驱油冲洗液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将水、氯化钾混合，接着与辛基酚聚氧乙烯醚混合，之后与D系列溶剂油、助溶剂、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯混合，得到所述驱油冲洗液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述与D系列溶剂油、助溶剂、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯混合还包括与稳定剂混合。
9.一种根据权利要求1-6中任一项所述的驱油冲洗液在制备油基泥浆冲洗剂中的应用。
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