技术领域
本发明属于石油天然气行业中固井技术领域,尤其是涉及一种抗盐型冲 洗液及其制备方法。
背景技术
绝大多数钻井液,不论是水基钻井液还是油基钻井液与水泥浆都是不相 容的。在固井施工中,如果水泥浆与钻井液直接接触,钻井液将发生水泥浸, 水泥浆相受到钻井液污染而产生粘稠的团块状絮凝物质,危及固井施工安全 影响固井质量。因此,在固井施工前,在注入水泥浆之前,先泵入另一种液 体,将水泥浆与钻井液隔开,这种液体叫前置液。
前置液按其功能可分为冲洗液和隔离液,冲洗液通常用作稀释、冲洗钻 井液,提高水泥浆对钻井液的顶替效率,从而提高固井二界面的胶结质量; 而隔离液侧重于隔开钻井液和水泥浆、防止钻井液与水泥浆相互接触污染。
一般冲洗液对钻井液的稀释、冲洗效率不高时,为确保施工安全需要再 打入一段隔离液塞,将残留在井壁及套管上的钻井液与水泥浆隔离开,防止 接触污染,确保固井施工的安全。
冲洗液对钻井液的冲洗效率较高时,井况不复杂时可直接加入冲洗液后, 用水泥浆进行固井施工。
目前国内外各大油田钻探过程中都会不同程度的遇到大段盐膏层,而如 何固好此类地层一直是困扰国内外固井界的技术难题。此类复杂固井需要采 用抗盐固井液体系进行施工作业,目前该体系使用过程中经常出现如下问题: 体系稠度过高,流动性差;外加剂抗盐性能不理想,出现失水过多,水泥浆 闪凝等现象;水泥浆体系过渡时间缓慢,防窜性能差;水泥石强度发展缓慢, 不能满足长封固段固井作业要求;钻井液高粘高切,顶替效率难以保证等。
本发明是针对含盐膏层井研发的一种抗盐型冲洗液,配套抗盐型水泥浆 体系进行现场应用。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种抗盐型冲洗液及其制备方法,用于盐水 层和大段盐膏层固井中,配合抗盐型水泥浆体系解决盐层固井过程中发生的 体系稠度过高,流动性差,顶替效率难以保证等问题,从而提高固井质量, 延长油气井寿命。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种调节剂,由包括如下的原料制备得到:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 单体、衣康酸单体、丙烯酸单体、引发剂和水,其中:
所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量占单体总质量的70~75%;
所述衣康酸单体的质量占单体总质量的20~25%;
所述丙烯酸单体的质量占单体总质量的5~10%;
所述引发剂的质量为单体总质量的1~2%;
所述水的质量为单体总质量的3-4倍。
进一步的,所述引发剂包括氧化剂和还原剂,所述氧化剂为过硫酸钾, 所述还原剂为偏重亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠。
进一步的,所述引发剂中氧化剂与还原剂的摩尔比为1:(0.6~0.8)。
一种上述调节剂的制备方法,包括如下步骤:将2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸单体、衣康酸单体和丙烯酸单体按比例溶解于水中,除氧后加入引 发剂在50~65℃条件下反应3~4h,然后冷却至室温,即得调节剂。
一种抗盐型冲洗液,该抗盐型冲洗液所用的调节剂为上述调节剂。
进一步的,所述抗盐型冲洗液,包括如下重量份数的组分:
水:100份;
分散剂:0.5~1份;
稀释剂:1~1.5份;
调节剂:3~8份;
其中,所述分散剂为磺化丙酮-甲醛缩聚物,所述稀释剂为钻井液用硅 氟类降粘剂。
一种应用上述调节剂的抗盐型冲洗液的制备方法,包括如下步骤:按比 例将分散剂、稀释剂以及调节剂与水共混搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
相对于现有技术,本发明所述的抗盐型冲洗液具有以下优势:
该冲洗液用于盐水层和大段盐膏层固井中,用在水泥浆施工之前,施工 时先泵入该抗盐型冲洗液对钻井液进行有效稀释,降粘、降切和降低触变性, 使钻井液易于被驱替,同时井下形成抗盐、缓凝的环境,再泵入抗盐型水泥 浆体系进行固井施工,防止盐层固井过程中发生体系稠度过高,流动性差, 顶替效率难以保证等问题,从而提高固井质量,延长油气井寿命。
具体实施方式
除非另外说明,本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含 义,为了便于理解本发明,将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识,例如温度、时间、浓度,包括范围,都是近似值。 要了解,虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时 也要了解,虽然不总是明确的叙述,本文中描述的试剂仅仅是示例,其等价 物是本领域已知的。
本发明中所述的分散剂使用的是河南卫辉化工有限公司生产的USZ型 分散剂;稀释剂使用的是河北硅谷化工有限公司生产的SF260钻井液用硅氟 高温降粘剂。
下面结合具体实施例来详细说明本发明。
实施例1
调节剂的制备:将占单体总质量70%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单 体、25%的衣康酸单体和5%的丙烯酸单体溶解于质量为单体总质量3倍的 水中,通入氮气除氧20min后,加入占单体总质量1.8%的过硫酸钾与偏重 亚硫酸钠混合物,其中过硫酸钾与偏重亚硫酸钠摩尔比为1:0.6,在55℃条 件下反应3h,然后冷却至室温,即得所述调节剂。
冲洗液的制备:100份水中加入0.5份分散剂、1份稀释剂、3份调节剂 搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
实施例2
调节剂的制备:将占单体总质量75%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单 体、20%的衣康酸单体和5%的丙烯酸单体溶解于质量为单体总质量3倍的 水中,通入氮气除氧20min、加入占单体总质量1.2%的过硫酸钾和偏重亚 硫酸钠混合物,其中过硫酸钾与偏重亚硫酸钠摩尔比为1:0.8,在60℃条 件下反应4h,然后冷却至室温,即得所述调节剂。
抗盐型冲洗液的制备:100份水中加入0.3份分散剂、1.5份稀释剂、4 份调节剂搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
实施例3
调节剂的制备:将占单体总质量70%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单 体、23%的衣康酸单体和7%的丙烯酸单体溶解于质量为单体总质量4倍的 水中,通入氮气除氧20min、加入占单体总质量1.5%的过硫酸钾和偏重亚 硫酸钠混合物,其中过硫酸钾与偏重亚硫酸钠摩尔比为1:0.8,在65℃条 件下反应3h,然后冷却至室温,即得所述调节剂。
抗盐型冲洗液的制备:100份水中加入0.8份分散剂、1.2份稀释剂、8 份调节剂搅拌均匀即制得抗盐型冲洗液。
将实施例1-3制得的抗盐型冲洗液(以下简称冲洗液)进行性能测试:
(1)冲洗效率测试
将冲洗液按实验温度在高温高压稠化仪中养护120min,降温100℃左右 拆出后,测试其对饱和盐水钻井液的冲洗效率。
采取六速旋转粘度计模拟实验的实验方法,使用的六速旋转粘度计外筒 的尺寸不变,侧面和底部不开口。该方法目的是评价冲洗液对井壁岩石和套 管壁表面附着钻井液的冲洗效果,来判断冲洗液对界面胶结情况的影响。实 验步骤如下:
①将钻井液倒入六速旋转粘度计杯中,称取粘度计杯子及饱和盐水钻井 液质量W0;
②将旋转粘度计外筒浸入饱和盐水钻井液中,在200r/min下搅拌5min, 静滴3min,称取杯子及钻井液质量W1;
③将配好的冲洗液倒入旋转粘度计杯中,称取杯子及冲洗液质量W2;
④将沾满饱和盐水钻井液的旋转粘度计外筒浸在冲洗液中,在200r/min 下冲洗8min,静滴3min,称取杯子及冲洗液质量W3;
⑤将干净的旋转粘度计外筒浸入装满冲洗液的浆杯中,在200r/min下搅 拌5min,静滴3min,测试旋转粘度计外筒沾满冲洗液前后杯子及冲洗液的 质量差W4。
⑥冲洗效率η按照下式计算进行3组平行实验取平均值,平行实验间误 差不超过5%,实验数据结果如表1所示:
η=[(W3-W2+W4)/(W0-W1)]×100%
式中:
η—冲洗效率;
W0—旋转粘度计杯子及钻井液质量,单位为g;
W1—旋转粘度计外筒沾满饱和盐水钻井液后粘度计杯子及饱和盐水钻
井液质量,单位为g;
W2—旋转粘度计杯子及冲洗液质量,单位为g;
W3—冲洗后旋转粘度计杯子及冲洗液质量,单位为g;
W4—旋转粘度计外筒沾满冲洗液前后杯子及冲洗液的质量差W4,单位 为g。
表1冲洗液对饱和盐水钻井液的冲洗效率
(2)流变性相容实验
以实施例2制备的冲洗液测试该冲洗液与钻井液、水泥浆相容性,其 中,钻井液选用密度为1.3g/cm3的饱和盐水钻井液,水泥浆选用密度为 1.85g/cm3的抗盐型水泥浆,实验数据见表2、表3。
表2冲洗液对饱和盐水钻井液的相容性及稀释实验数据
表3冲洗液与水泥浆相容性实验数据
从上述表中可以看出,冲洗液与钻井液和水泥浆混合后,旋转粘度计各 读数都降低,说明该冲洗液与钻井液和水泥浆都有很好的相容性,不会造成 钻井液和水泥浆的增稠作用。
(3)水泥浆稠化时间实验
以实施例2制备的冲洗液进行水泥浆稠化实验来测试冲洗液对水泥浆 稠化时间的影响,水泥浆选用密度为1.85g/cm3的抗盐型水泥浆,实验结 果见表4:
表4冲洗液对水泥浆稠化时间的影响
通过上述实验数据可以看出,该冲洗液对水泥浆不会产生增稠的作用, 也不会使稠化时间缩短,能够满足安全施工的要求。
通过上述性能测试实验可知该抗盐型冲洗液适用于各类水基钻井液,可 在多口井的油田(如新疆吐哈油田)中应用,大大提高当地含盐膏层井的固 井质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本 发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在 本发明的保护范围之内。