專利名稱：抗高溫抗鹽隔離液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于油田鉆井固井中前置液領(lǐng)域所用的抗高溫抗鹽隔離液及其制備 方法。
背景技術(shù)：
鹽膏層段固井，特別是深井鹽膏層和復(fù)合鹽膏層固井，始終是有待解決的技術(shù)難 題。在我國的中原、四川、華北、新疆、勝利、吐哈、塔里木、渤海等油田的部分構(gòu)造上均鉆遇 鹽膏層；國內(nèi)各石油公司向海外拓展的鉆井業(yè)務(wù)中也碰到鹽膏層固井問題，如在哈薩克斯 坦、烏茲別克斯坦、印度尼西亞等國的海外項目。據(jù)國內(nèi)外資料介紹，鹽膏層鉆完井時會產(chǎn) 生的復(fù)雜情況有(1)深部鹽層會呈現(xiàn)塑性流動的性質(zhì)，鹽巖的塑性變形導(dǎo)致井徑縮小。(2)以鹽為胎體或膠結(jié)物的泥頁巖、粉砂巖或硬石膏團(tuán)塊，遇礦化度低的水會溶 解。鹽溶的結(jié)果導(dǎo)致泥頁巖、粉砂巖、硬石膏團(tuán)塊失去支撐而坍塌。(3)夾在鹽巖層間的薄層泥頁巖、粉砂巖，鹽溶后上下失去承托，在機(jī)械碰撞作用 下掉塊、坍塌。(4)無水石膏等吸水膨脹、垮塌。無水石膏吸水變成二水石膏體積會增大26%左 右，其他鹽類如芒硝、氯化鎂、氯化鈣等也具有類似性質(zhì)。(5)石膏或含石膏的泥巖在井內(nèi)液柱壓力不能平衡地層本身的橫向應(yīng)力時，會向 井內(nèi)運移垮塌。因此，雖然鹽膏層不是油氣鉆探的目的產(chǎn)層，但是鹽膏層段固井質(zhì)量，特別是深井 鹽膏層和復(fù)合鹽膏層段的固井質(zhì)量，直接關(guān)系到能否完成下一步作業(yè)和成井的關(guān)鍵。影響 鹽膏層固井質(zhì)量的因素很多，包括地層條件、井眼條件、鉆井液性能、水泥漿性能以及沖洗 液和隔離液性能等。目前針對鹽膏層固井工作液的研究比較多，尤其是針對抗鹽鉆井液和 抗鹽水泥漿的研究和應(yīng)用都比較廣泛，但是鉆井液和水泥漿的接觸污染問題、水泥漿頂替 效率低的問題依然難以解決。為改善水泥漿的固井質(zhì)量，從而提出了在鉆井液和水泥漿中間打入一段特殊漿 體，能夠較好的沖刷井壁和套管壁、封隔鉆井液和水泥漿，避免接觸污染并提高水泥漿的頂 替效率，這種特殊的漿體被稱為隔離液，有的也成為沖洗液，而隔離液與沖洗液又通稱為前 置液。目前，關(guān)于隔離液的研究比較多，現(xiàn)場成功應(yīng)用事例也較多，并在油田得到較廣泛的 應(yīng)用。但國內(nèi)大部分隔離液是針對自己油田的區(qū)塊特點研究的，使用范圍窄，密度控制范圍 小，體系不具有廣泛的適應(yīng)性。而針對水敏性泥、頁巖或鹽膏層固井的抗鹽隔離液體系的研 究和應(yīng)用較少。資料顯示，抗鹽隔離液體系最早是在新疆塔東北地區(qū)的第三系和中生代地層中的 膏鹽層固井技術(shù)中提出并使用的。目前新疆油田研制的高密度抗鹽隔離液針對鹽膏層固井 具有較好的應(yīng)用效果，能有效解決準(zhǔn)葛爾盆地南緣區(qū)域高溫高壓井有機(jī)鹽泥漿與水泥漿的 相容性問題，但是其密度范圍在2. Og/cm3 2. 5g/cm3，使其應(yīng)用不具有廣泛實用性；另外， 西南石油大學(xué)李靜等人針對鹽膏層固井難題研制出了一種含鹽隔離液體系(專利公開號CN101089114A)，其能夠有效解決鹽膏層固井水泥漿和鉆井液的接觸污染問題，具有較好的 抗鹽抗鈣能力，但是其隔離液使用溫度范圍較窄，對于100°C以上的固井要求尚未滿足，且 隔離液配制較復(fù)雜，粘土的水化預(yù)置時間較長。本發(fā)明與目前的研究成果相比，不僅具有良 好的抗鹽抗污染能力，同時還具有廣泛的溫度適用范圍和密度適用范圍，配制簡易，具有廣 泛的實用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抗高溫抗鹽隔離液，適應(yīng)于高溫地層、大段鹽膏層固 井作業(yè)，以解決鹽膏層水泥漿頂替效率差和水泥石膠結(jié)強(qiáng)度低等問題，本發(fā)明在密度1. Ig/ cm3 2. 5g/cm3范圍內(nèi)性能可控；在150°C高溫下依然保持性能穩(wěn)定；在淡水和飽和鹽水 情況下均能保持性能穩(wěn)定，解決了普通隔離液抗鹽性差的問題；與水泥漿、鉆井液的相容性 好，避免水泥漿與鉆井液接觸污染，其良好的隔離沖洗作用有效提高了水泥漿的頂替效率， 改善固井膠結(jié)質(zhì)量。本發(fā)明的另一目的在于提供該抗高溫抗鹽隔離液的制備方法，該制備方法操作簡 便，具有廣泛的實用性。為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。抗高溫抗鹽隔離液，由以下各組分按重量份配比組成降濾失劑 0. 85 1. 80 份懸浮穩(wěn)定劑0. 43 0. 90份流性調(diào)節(jié)劑0. 21 0. 45份密度調(diào)節(jié)劑45 355份 NaCl 0 36份清水100份在本發(fā)明中，懸浮穩(wěn)定劑為聚陰離子纖 維素或黃原膠；降濾失劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或磺甲基褐煤；流性調(diào)節(jié)劑為磺甲 基丹寧或磺甲基酮醛樹脂；密度調(diào)節(jié)劑為重晶石粉或鐵礦粉。以上物質(zhì)均為市售。當(dāng)不含NaCl時，本發(fā)明為淡水抗鹽隔離液。當(dāng)含有NaCl時，本發(fā)明為鹽水隔離液。本發(fā)明抗高溫抗鹽隔離液的制備方法如下1.淡水抗鹽隔離液在100份清水中， 依次加入降濾失劑0. 85 1. 80份，懸浮穩(wěn)定劑0. 43 0. 90份，流性調(diào)節(jié)劑0. 21 0. 45 份，在低速下攪拌40min至原料均勻分布在清水中；然后加入密度調(diào)節(jié)劑45 355份，在低 速下攪拌20min至均勻分散，淡水抗鹽隔離液組合物即配制完成。2.飽和鹽水隔離液在配制的100份淡水中，依次加入NaC136份，降濾失劑 0. 85 1. 80份，懸浮穩(wěn)定劑0. 43 0. 90份，流性調(diào)節(jié)劑0. 21 0. 45份，在低速下攪拌 40min至原料均勻分布在清水中；然后加入密度調(diào)節(jié)劑45 355份，在低速下攪拌20min至 均勻分散，飽和鹽水隔離液即配制完成。在本發(fā)明中，各組分均為重量份。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果①加重能力強(qiáng)，具有寬廣的密度調(diào)節(jié) 范圍，密度調(diào)節(jié)范圍為1. 1 2. 5g/cm3 ；②抗高溫能力強(qiáng)，本發(fā)明最高在150°C下保持性能 穩(wěn)定；③抗鹽能力強(qiáng)，本發(fā)明在飽和鹽下依然保持性能穩(wěn)定；④化學(xué)相容性好，本發(fā)明與水 泥漿、鉆井液的相容性好，可成功解決水泥漿和鉆井液間的接觸污染是固井質(zhì)量下降的難 題；⑤本發(fā)明既可制備成淡水抗鹽隔離液，也可以制備成鹽水隔離液，兩種不同的隔離液均 具有抗溫抗鹽功效。



圖1是1#隔離液在130°C條件下養(yǎng)護(hù)的稠度變化情況；圖2是1. 3g/cm3水泥漿(1# 淡水隔離液)在130°C條件下的稠化曲線；圖3是水泥漿鉆井液1#隔離液=1 1 1 混漿在130°C條件下的稠化曲線；圖4是4#隔離液在150°C條件下養(yǎng)護(hù)的稠度變化情況；圖 5是1. 36g/cm3水泥漿(4#飽和鹽水隔離液)在150°C條件下的稠化曲線；圖6是水泥漿 鉆井液4#隔離液=1 1 1混漿在150°C條件下的稠化曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。本發(fā)明抗高溫抗鹽隔離液的制備實施例1 :1#淡水抗鹽隔離液，由下列各組分按 重量份配比組成100份水中加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1. 80份，聚陰離子纖維素
0.90份，磺甲基丹寧0. 45份，在低速下攪拌2小時至原料均勻分布在清水中；然后加入重 晶石粉46份，在低速下攪拌1小時至均勻分散，配成比重1. 2g/cm3的淡水抗鹽隔離液。實施例2 :2#淡水抗鹽隔離液，由下列各組分按重量份配比組成100份水中加入 磺甲基褐煤1. 40份，黃原膠0. 70份，磺甲基酮醛樹脂0. 35份，在低速下攪拌2小時至原料 均勻分布在清水中；然后加入重晶石粉149份，在低速下攪拌1小時至均勻分散，配成比重
1.8g/cm3的淡水抗鹽隔離液。實施例3 :3#淡水抗鹽隔離液，由下列各組分按重量份配比組成100份水中加入 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0. 85份，黃原膠0. 43份，磺甲基丹寧0. 21份，在低速下攪拌2 小時至原料均勻分布在清水中；然后加入鐵礦粉355份，在低速下攪拌1小時至均勻分散， 配成比重2. 4g/cm3的淡水抗鹽隔離液。實施例4 :4#飽和鹽水隔離液，由下列各組分按重量份配比組成在配制的100份 淡水中，依次加入NaC136份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1. 80份，聚陰離子纖維素0. 90 份，磺甲基丹寧0. 45份，在低速下攪拌2小時至原料均勻分布在水中；然后加入重晶石粉 46份，在低速下攪拌1小時至均勻分散，配成比重1. 25g/cm3的飽和鹽水隔離液。實施例5 :5#飽和鹽水隔離液，由下列各組分按重量份配比組成在配制的100份 淡水中，依次加入NaC136份，磺甲基褐煤1.40份，黃原膠0. 70份，磺甲基酮醛樹脂0. 35份， 在低速下攪拌2小時至原料均勻分布在水中；然后加入重晶石粉149份，在低速下攪拌1小 時至均勻分散，配成比重1. 85g/cm3的飽和鹽水隔離液。實施例6 :6#飽和鹽水隔離液，由下列各組分按重量份配比組成在配制的100份 淡水中，依次加入NaC136份，磺甲基褐煤0. 85份，黃原膠0. 43份，磺甲基丹寧0. 21份，在 低速下攪拌2小時至原料均勻分布在水中；然后加入鐵礦粉355份，在低速下攪拌1小時至 均勻分散，配成比重2. 45g/cm3的飽和鹽水隔離液。本發(fā)明抗高溫抗鹽隔離液的性能測試實施例7 (以1#淡水抗鹽隔離液和4#飽和 鹽水隔離液為例)隔離液沉降穩(wěn)定性測定①將配制好的隔離液在試驗溫度下預(yù)置5h ；② 取出倒入500ml量筒內(nèi)靜置2h測定上中下密度差和析水。結(jié)果見表1、圖1，表4、圖4。
隔離液流變性能采用范式六速旋轉(zhuǎn)粘度計測定①將配制好的隔離液在試驗溫度 下預(yù)置5h ；②取出測量其流變性能。結(jié)果見表2、表5，隨著溫度的變化，隔離液的漿體稠度 有所下降，這是聚合物鏈段在高溫下展開的原因，但漿體依然保持良好的流變特性。隔離液與鉆井液(比重為116g/cm3)、水泥漿(比重為1. 3g/cm3)相容性實驗評價 參照AP I規(guī)范10進(jìn)行，實驗溫度90°C，結(jié)果見表3 ；隔離液與鉆井液(比重為1. 20g/cm3)、 水泥漿(比重為1. 36g/cm3)的相容性實驗評價參照API規(guī)范10進(jìn)行，實驗溫度90°C，結(jié)果 見表6。從表1、表2、表3、圖1中可以看出，在不同的溫度下，淡水隔離液的密度差均小于 0.02g/cm3，表面沒有析水；隔離液在較高的溫度下養(yǎng)護(hù)能保持良好的漿體性能。因此，該密 度的隔離液具有較好的穩(wěn)定性能。參見圖2、圖3、圖5、圖6，從圖中可知，不論是淡水抗鹽隔離液還是鹽水隔離液，與 鉆井液、水泥漿具有較好的化學(xué)兼容性。從表4、表5、表6、圖4中可以看出，飽和鹽水隔離液隨溫度的增加，其上下密度差 保持較小的數(shù)值，且沒有析水；隔離液在不同的溫度下具有良好的流變性能；隔離液與鉆 井液、水泥漿的化學(xué)兼容性良好，沒有促凝現(xiàn)象發(fā)生。 表1 1#隔離液的穩(wěn)定性
溫度CC )2540608090100115130140150上下密度 差(g/cm2)0. 0020. 0030. 0030. 0040. 0060. 0100. 0120. 0140. 0160. 018析水(ml)0000000000表 21#隔離液的流變性
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權(quán)利要求
抗高溫抗鹽隔離液，由以下各組分按重量份配比組成降濾失劑0.85～1.80份，懸浮穩(wěn)定劑0.43～0.90份，流性調(diào)節(jié)劑0.21～0.45份，密度調(diào)節(jié)劑45～355份，清水100份，所述降濾失劑為2 丙烯酰胺 2 甲基丙磺酸或磺甲基褐煤，懸浮穩(wěn)定劑為聚陰離子纖維素或黃原膠，流性調(diào)節(jié)劑為磺甲基丹寧或磺甲基酮醛樹脂，密度調(diào)節(jié)劑為重晶石粉或鐵礦粉。
2.如權(quán)利要求1所述的隔離液，其特征在于，所述隔離液中含有NaCl0 36份。
3.如權(quán)利要求1所述的隔離液的制備方法，其特征在于，在100份清水中，依次加入降 濾失劑0. 85 1. 80份，懸浮穩(wěn)定劑0. 43 0. 90份，流性調(diào)節(jié)劑0. 21 0. 45份，在低速 下攪拌40min至原料均勻分布在清水中；然后加入密度調(diào)節(jié)劑45 355份，在低速下攪拌 20min至均勻分散；所述降濾失劑為2-丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸或磺甲基褐煤，懸浮穩(wěn)定 劑為聚陰離子纖維素或黃原膠，流性調(diào)節(jié)劑為磺甲基丹寧或磺甲基酮醛樹脂，密度調(diào)節(jié)劑 為重晶石粉或鐵礦粉。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在100份清水中加入NaCl0 36份。
全文摘要
本發(fā)明涉及抗高溫抗鹽隔離液及其制備方法，該隔離液由以下各組分按重量份配比組成降濾失劑0.85～1.80份，懸浮穩(wěn)定劑0.43～0.90份，流性調(diào)節(jié)劑0.21～0.45份，密度調(diào)節(jié)劑45～355份，清水100份，NaCl 0～36份。所述降濾失劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或磺甲基褐煤，懸浮穩(wěn)定劑為聚陰離子纖維素或黃原膠，流性調(diào)節(jié)劑為磺甲基丹寧或磺甲基酮醛樹脂，密度調(diào)節(jié)劑為重晶石粉或鐵礦粉。本發(fā)明隔離液加重能力強(qiáng)，具有寬廣的密度調(diào)節(jié)范圍，抗高溫能力強(qiáng)，在150℃下保持性能穩(wěn)定，與水泥漿、鉆井液的化學(xué)相容性好，既可制備成淡水隔離液，也可制備成鹽水隔離液，均具有抗溫抗鹽功效。
文檔編號C09K8/40GK101921580SQ201010213898
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者李早元, 程小偉, 艾麗, 謝飛燕, 辜濤, 郭小陽 申請人:西南石油大學(xué)