專(zhuān)利名稱(chēng)：抗高溫水基泥漿沖洗液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井工程中使用的一種沖洗液，特別是涉及一種抗高溫的水基泥漿沖洗液。
背景技術(shù)：
由于鉆井時(shí)在井壁和套管壁上會(huì)產(chǎn)生虛泥餅，這種泥餅的產(chǎn)生會(huì)使井壁和套管壁與水泥漿之間膠結(jié)不好或不膠結(jié)，從而嚴(yán)重影響固井工程的質(zhì)量。另外在鉆井過(guò)程中殘留的泥漿與固井用水泥漿不相容，也會(huì)影響固井工程質(zhì)量，因此在油田固井施工中，在注入水泥之前通常先泵入清水來(lái)清除虛泥餅和泥漿，改善兩個(gè)界面的親和性，保證固井質(zhì)量。但在鉆井過(guò)程中由于多種因素的影響，井眼的橫截面呈不規(guī)則的橢圓型或葫蘆形，縱截面呈現(xiàn)鋸齒形，不管頂替排量多大，都很難把其中的泥漿頂替干凈。另外，井眼中彎曲處套管不易居中，改變了頂替過(guò)程中環(huán)形空間的流速分布，增加了窄邊泥漿的驅(qū)替難度。因此需要一種沖洗液具有更好的沖洗、頂替效果，要求對(duì)泥漿具有明顯的稀釋、降粘作用，改善流動(dòng)度，同時(shí)對(duì)水泥漿具有分散和緩凝作用，既能紊流頂替又能延長(zhǎng)稠化時(shí)間，自身抗污染能力強(qiáng)，與水泥漿和泥漿相容性好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水基泥漿沖洗液，能有效清除井壁和套管壁上的虛泥餅，稀釋泥漿，使泥漿和水泥漿具有良好的流動(dòng)性，提高沖洗頂替效率。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該抗高溫水基泥漿沖洗液由水、十二烷基磺酸鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、磺化單寧組成，其中各組分的配比按下列重量份計(jì)在100份水中加入0.5-1份十二烷基磺酸鈉、1-3份碳酸鈉、0.3份硅酸鈉、1-3份磺化單寧。
通常稱(chēng)十二烷基磺酸鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、磺化單寧為沖洗液外加劑或處理劑，其中碳酸鈉，一方面具有去污、沖洗作用，另一方面，加入碳酸鈉可以使泥漿與水泥漿接觸部分的PH值＞8，保持體系的堿性，防止破壞泥漿，造成井壁的坍塌；十二烷基磺酸鈉是一種表面活性劑，表面活性劑特有的潤(rùn)濕性、滲透性作用于井壁和套管壁，可降低一、二界面(一界面為套管與水泥環(huán)之間的界面，二界面為地層與水泥環(huán)之間的界面)的表面張力，增強(qiáng)沖洗液的潤(rùn)濕作用和沖洗作用；硅酸鈉是泥頁(yè)巖抑制劑；磺化單寧是稀釋劑，對(duì)泥漿具有良好的稀釋效果，使虛泥餅迅速軟化，易于被沖洗。
抗高溫水基泥漿沖洗液的配制方法首先按照所需配制沖洗液的總量，計(jì)算并稱(chēng)量各種處理劑和水的量；在容器中加入全部水，攪拌，然后按量依次加入磺化單寧、碳酸鈉、硅酸鈉，最后加入十二烷基磺酸鈉，攪拌30分鐘后就可以運(yùn)送到井場(chǎng)，用于固井施工。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
下面是幾種水基泥漿沖洗液的組分、配比見(jiàn)下表1表1


以下試驗(yàn)步驟和方法按照GB10238-1998《油井水泥》中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
1、沖洗效果試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)酀{選用大慶徐深21井(4237米)現(xiàn)場(chǎng)的泥漿(有機(jī)硅泥漿)和達(dá)深3井現(xiàn)場(chǎng)泥漿(兩性復(fù)合離子泥漿)。試驗(yàn)儀器用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。試驗(yàn)方法如下①轉(zhuǎn)筒在泥漿中靜止1分鐘，使表面粘滿(mǎn)泥漿；②漿杯中裝入沖洗液350毫升；③把轉(zhuǎn)速設(shè)定為200轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；④沖洗時(shí)間4分鐘，直到泥漿被沖凈為止。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表2。
表2 沖洗液沖洗效果數(shù)據(jù)表

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，上述水基泥漿沖洗液對(duì)徐深21井的有機(jī)硅類(lèi)泥漿和達(dá)深3井泥漿都具有較好的沖洗效果，4分鐘內(nèi)沖凈。
2、抗溫性試驗(yàn)為了驗(yàn)證上述抗高溫水基泥漿沖洗液在高溫條件下的沖洗效果，進(jìn)行了抗溫性試驗(yàn)。試驗(yàn)方法如下取抗高溫水基泥漿沖洗液(徐深14有機(jī)硅泥漿)，利用高溫高壓稠化儀，在83℃、93℃、103℃、126℃、150℃，70MPa高溫高壓條件下攪拌180分鐘，降溫到60℃，常壓取出，把模擬套管的圓模(G原)在泥漿中浸泡3分鐘，取出后靜置1分鐘，稱(chēng)重(G總)；然后把粘有泥漿的模擬套管放入渦流式?jīng)_洗模擬裝置中，以200r/min的轉(zhuǎn)速?zèng)_洗4分鐘后稱(chēng)重(G沖)，按照下式計(jì)算沖洗液的沖洗率沖洗率＝(G總-G沖)/(G總-G原)×100％測(cè)定的沖洗率結(jié)果見(jiàn)下表3表3 沖洗液抗溫性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，上述沖洗液在83℃-150℃的高溫條件下攪拌180分鐘后，仍然具有良好的沖洗效果，表明上述沖洗液具有較強(qiáng)的抗溫性和化學(xué)穩(wěn)定性，滿(mǎn)足深井固井的要求。
3、沖洗液的相容性試驗(yàn)選用的是徐深21井(4237米)現(xiàn)場(chǎng)的泥漿(有機(jī)硅泥漿)，水泥漿配方是G級(jí)水泥+8％丁苯膠乳，水基泥漿沖洗液為表1中的1#。相容性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表4和表5表4 抗高溫水基泥漿沖洗液與泥漿相容性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表5 抗高溫水基泥漿沖洗液與水泥漿相容性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

上述水基泥漿沖洗液與泥漿和水泥漿以不同比例混合后，流體具有很好的稀釋效果，流變性能良好。
4、抗污染稠化試驗(yàn)水泥漿為G級(jí)水泥+18％丁苯膠乳，與抗高溫水基泥漿沖洗液(1#)以1∶1，5∶95混合后，做稠化試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表6。
表6 抗污染稠化試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

注溫度150℃，壓力94MPa沖洗液與水泥漿混合后，在150℃，94MPa條件下，稠化時(shí)間有所延長(zhǎng)，表明該抗高溫水基泥漿沖洗液在一定程度上有延緩水泥漿稠化時(shí)間的作用。
5、界面膠結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)為評(píng)價(jià)泥漿被沖洗液沖洗后的界面膠結(jié)情況，進(jìn)行了界面膠結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)方法為用鋼管模擬井壁作為外模，用小于外模直徑的鋼管作為模擬套管(內(nèi)模)，模擬套管放入泥漿中浸泡3分鐘后取出，把模擬井壁和模擬套管放在平整的鋼板上，環(huán)空充滿(mǎn)水泥漿，在特定溫度壓力下養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間，在壓力機(jī)上測(cè)定剪切膠結(jié)強(qiáng)度。計(jì)算方法如下P＝F/S式中 P 界面剪切膠結(jié)強(qiáng)度PaF 壓力機(jī)讀數(shù)NS 模擬套管側(cè)面積M2試驗(yàn)選用的徐深21井(4237米)現(xiàn)場(chǎng)的泥漿(有機(jī)硅泥漿)，水泥漿方案為四川嘉華G級(jí)水泥原漿，比重為1.90g/cm3。沖洗液為1#，試驗(yàn)溫度為90℃，常壓。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表7。
表7 一、二界面膠結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

注1模擬套管在清水中浸泡3分鐘；2模擬套管在泥漿中浸泡3分鐘后取出，靜止1分鐘；3模擬套管在泥漿中浸泡3分鐘后取出，靜止1分鐘，用清水以200轉(zhuǎn)/秒沖洗4分鐘。
4模擬套管在泥漿中浸泡3分鐘后取出，靜止1分鐘，用沖洗液(1#)以200轉(zhuǎn)/秒沖洗4分鐘。
試驗(yàn)表明，用沖洗液沖洗比用清水沖洗后的一、二界面膠結(jié)強(qiáng)度明顯提高(一界面為套管與水泥環(huán)之間的界面，二界面為地層與水泥環(huán)之間的界面)，說(shuō)明沖洗液中的表面活性劑的潤(rùn)濕、滲透作用改善了界面的親和力，有利于固井水泥環(huán)的膠結(jié)。
室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，所研制的抗高溫水基泥漿沖洗液體系，沖洗效率高，抗高溫150℃，自身抗污染能力強(qiáng)，沖洗液體系對(duì)泥漿和水泥漿具有明顯的稀釋效果。與泥漿、水泥漿摻混后相容流變性很好，沖洗后界面膠結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)，有利于提高固井質(zhì)量。
本發(fā)明水基泥漿沖洗液在大慶油田深井固井中已應(yīng)用兩口深井，能有效沖洗泥漿，并見(jiàn)到了明顯效果。
宋深6井，完鉆井深3850米，井底靜止溫度112℃。泥漿為有機(jī)硅類(lèi)，密度為1.24，固井水泥漿為DSJ降失水劑，密度1.60g/cm3。注水泥前，注入本發(fā)明沖洗液(表1中1#)12方，頂替排量為2.4方/分鐘，沖洗液與井壁接觸時(shí)間為5分鐘。返出沖洗液12.3方，平均密度為1.03g/cm3。
大慶油田徐深13井，井深4450米，采用雙級(jí)注水泥工藝。一級(jí)封固段2517米，用G級(jí)水泥+25％石英砂+18％丁苯膠乳，水泥漿密度為1.90g/cm3；注入本發(fā)明沖洗液(表1中1#)14.4方，頂替排量為2.5方/分鐘，接觸時(shí)間為5分鐘40秒。固井施工順利，返出沖洗液14.1方，平均比重1.04g/cm3。
從井口返出的情況看，返出的沖洗液、泥漿、水泥漿界面清楚。表明抗高溫水基泥漿沖洗液能有效地沖洗泥漿。兩口井的固井質(zhì)量均合格。
權(quán)利要求
1.一種抗高溫水基泥漿沖洗液，由水、十二烷基磺酸鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、磺化單寧組成，其中各組分的配比按下列重量份計(jì)在100份水中加入0.5-1份十二烷基磺酸鈉、1-3份碳酸鈉、0.3份硅酸鈉、1-3份磺化單寧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫水基泥漿沖洗液，其特征在于該抗高溫水基泥漿沖洗液可以在83℃-150℃的條件下使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗高溫水基泥漿沖洗液。解決現(xiàn)有深井固井施工前殘留的虛泥餅、泥漿、固井用水泥漿沖洗、頂替效果不好的問(wèn)題。該沖洗液由水、十二烷基磺酸鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、磺化單寧組成，其中各組分的配比按下列重量份計(jì)在100份水中加入0.5－1份十二烷基磺酸鈉、1－3份碳酸鈉、0.3份硅酸鈉、1－3份磺化單寧。該抗高溫水基泥漿沖洗液能有效清除井壁和套管壁上的虛泥餅，稀釋泥漿，使泥漿和水泥漿具有良好的流動(dòng)性，提高沖洗頂替效率。
文檔編號(hào)C09K8/52GK1908111SQ20061010962
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者楊智光, 趙永會(huì), 馬淑梅, 王廣雷, 姜濤, 董振華, 徐 明 申請(qǐng)人:大慶石油管理局