本發(fā)明涉及鹽水完井液技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種替代cabr2的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液及其制備方法。
背景技術(shù)：
完井液是完井過(guò)程中使用的工作液。它的主要功能是平衡地層壓力、攜帶懸浮固相顆粒、提高儲(chǔ)層保護(hù)能力等。使用劣質(zhì)完井液會(huì)使油井產(chǎn)能降低30％以上，造成地層損害。
cabr2鹽水完井液作為常用的壓井液體系，它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格適中，完全溶解后，飽和溶液密度能達(dá)到1.70g/cm3左右。但cabr2鹽水完井液也存在著很多缺點(diǎn)：1)在冬季施工時(shí)，由于室外溫度很低(低于10℃時(shí))，由于自身的理化性質(zhì)使得cabr2溶解速度緩慢，固相含量增加，鹽水溶液密度很難達(dá)到要求，有時(shí)密度只能達(dá)到1.45g/cm3左右；2)由于溶解性差，無(wú)機(jī)鹽不溶微粒析出、侵入地層，造成孔隙阻塞；3)由于cabr2為二價(jià)金屬鹽，ca2+鹽遇co32-、so42-等易發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，不環(huán)保，對(duì)儲(chǔ)層有損害；4)cabr2鹽水完井液對(duì)套管腐蝕性強(qiáng)，時(shí)間久后，存在潛在的危險(xiǎn)；5)完井液體系自身性能欠缺，使膠結(jié)顆粒松散后溶解、使礦物溶解或重結(jié)晶，發(fā)生微粒運(yùn)移和礦物沉淀，導(dǎo)致巖石對(duì)儲(chǔ)層損害。儲(chǔ)層受到損害后，一是容易造成儲(chǔ)油層的產(chǎn)能降低，嚴(yán)重者完全喪失產(chǎn)油能力，造成油田的巨大經(jīng)濟(jì)損失；二是想要恢復(fù)到原有水平相當(dāng)困難，理所當(dāng)然費(fèi)用也是非常昂貴。因此，急需研發(fā)一種替代cabr2的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液體系，最大限度減少對(duì)油氣層的損害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種能夠替代傳統(tǒng)cabr2鹽水完井液，且液體密度能達(dá)到1.70g/cm3左右的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制備上述替代cabr2的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液的制備方法。
為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
一種替代cabr2的無(wú)污染低傷害堿性完井液，包括以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的50～80％的復(fù)合鉀鹽，1～3％的疏水改性海藻酸鈉，1～2％的粘土防膨劑，1.5～2％的降濾失劑，2～5％的緩蝕劑和余量的水，各組分含量之和共計(jì)100％；其中，所述復(fù)合鉀鹽為質(zhì)量比為1:4～1:19的甲酸鉀和焦磷酸鉀的混合物。
所述焦磷酸鉀和甲酸鉀均可選用工業(yè)品純度≥95％的市售產(chǎn)品。
選用質(zhì)量比為1:4～1:19的甲酸鉀和焦磷酸鉀的混合物替代傳統(tǒng)使用的
cabr2，不僅保證了原有cabr2鹽水完井液液體密度達(dá)到1.70g/cm3的要求；同時(shí)，避免了cacl2鹽水完井液由于ca2+結(jié)垢現(xiàn)象造成的儲(chǔ)層損壞的問(wèn)題。
所述海藻酸鈉選用分子量為40000～120000的海藻酸鈉，所述烷基縮水甘油醚為但不限于辛基縮水甘油醚、十二烷基縮水甘油醚中的一種；通過(guò)烷基縮水甘油醚進(jìn)行疏水改性，對(duì)海藻酸鈉的高粘度特性進(jìn)行抑制；經(jīng)過(guò)測(cè)試，當(dāng)改性前后的海藻酸鈉在水中加入量均為1～1.5wt.％時(shí)，改性前的海藻酸鈉緩慢溶于水后的粘度高達(dá)200mp.s，而經(jīng)過(guò)改性后的疏水改性海藻酸鈉溶于水的速度明顯加快，粘度為120～180mp.s；可見(jiàn)，疏水改性海藻酸鈉溶于水后的粘度有效得到了降低，同時(shí)溶于水的速度明顯加快，即增強(qiáng)了水溶性。
需要強(qiáng)調(diào)的是，本申請(qǐng)首次提出采用疏水改性海藻酸鈉作為完井液體系的增粘劑，在實(shí)現(xiàn)增粘效果，有效防止漏失的同時(shí)，比其它增粘劑溶解速度更快，增粘效果更好。
所述粘土防膨劑采用以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的10～40％的季銨鹽型有機(jī)陽(yáng)離子聚合物、10～20％的屏蔽劑和40～80％的無(wú)機(jī)鹽混合制成；其中，所述屏蔽劑為為長(zhǎng)鏈脂肪酸酯、長(zhǎng)鏈脂肪醇酯中的一種，所述無(wú)機(jī)鹽為金屬氯化物。
所述降濾失劑為羧甲基纖維素、磺化淀粉或丙烯酸-丙烯酰胺共聚物。
所述緩蝕劑為咪唑啉型緩蝕劑、有機(jī)胺類緩蝕劑或氰基無(wú)機(jī)化合物緩蝕劑。
所述咪唑啉型緩蝕劑，可選用已公開(kāi)專利cn201610497309.5公開(kāi)的酸化用復(fù)配咪唑啉型緩蝕劑，其由以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的2～5％的陽(yáng)離子表面活性劑，25～55％的咪唑啉，0.5～3％非離子表面活性劑，30～50％的互溶劑和余量為水反應(yīng)制得。所述有機(jī)胺類緩蝕劑具體可選用baracor300；或氰基無(wú)機(jī)化合物緩蝕劑具體可選用baracor450。
一種替代cabr2的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液的制備方法，其特征在于，步驟如下：將去離子水、50～80％的復(fù)合鉀鹽、1～2％的粘土防膨劑、1.5～2％的降濾失劑依次加入到反應(yīng)瓶中攪拌均勻，室溫下攪拌0.5～1h，然后加入1～3％的疏水改性海藻酸鈉，繼續(xù)室溫下攪拌0.5～1h至混合均勻，最后加入2～5％的緩蝕劑，繼續(xù)攪拌直至形成均勻透明的堿性完井液體系；其中，上述各組分的加入量均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，去離子水的加入量與其它各組分加入量之和為100％。
該堿性完井液體系為透明液體，ph為8～9。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，該替代cabr2鹽水完井液的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液選用以一定比例進(jìn)行復(fù)配的焦磷酸鉀和甲酸鉀作為無(wú)機(jī)鹽配制強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液，其各組分溶解性好，溶解速度快，溶解后完井液密度能夠達(dá)到1.70g/cm3，且具有完井作業(yè)過(guò)程中不發(fā)生結(jié)垢，環(huán)保，對(duì)儲(chǔ)層傷害小等突出特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)完全替代傳統(tǒng)cabr2鹽水完井液；此外，該強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液篩選出配伍性良好的疏水改性海藻酸鈉、降濾失劑、適用于高密度鹽水完井液用的緩蝕劑和粘土防膨劑，提升了體系自身性能，有效在完井作業(yè)過(guò)程中抑制膠結(jié)顆粒松散后的溶解、抑制礦物溶解或重結(jié)晶，抑制黏土發(fā)生微粒運(yùn)移和阻止礦物形成沉淀，有效地保護(hù)了儲(chǔ)層；另外，該替代cabr2鹽水完井液的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液制備方法簡(jiǎn)單，安全，具有極好的工業(yè)前景。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但下述實(shí)施例絕非對(duì)本發(fā)明有任何限制。
實(shí)施例1
將32份去離子水、60份復(fù)合鉀鹽(甲酸鉀和焦磷酸鉀的質(zhì)量比為1.5:8.5)、2份粘土防膨劑、1.5份丙烯酸-丙烯酰胺共聚物類降濾失劑依次加入到反應(yīng)瓶中攪拌均勻，并在室溫下攪拌0.5～1h；然后向反應(yīng)瓶中加入1份疏水改性海藻酸鈉，繼續(xù)攪拌0.5～1h，使混合體系為均勻狀態(tài)；最后向反應(yīng)瓶中加入3.5份有機(jī)胺類緩蝕劑，baracor300，繼續(xù)攪拌直至形成均勻的透明強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液。
上述各組分的加入份數(shù)為重量份，以下實(shí)施例2～5同，不再贅述。
實(shí)施例2
將37份去離子水、55份復(fù)合鉀鹽(甲酸鉀和焦磷酸鉀的質(zhì)量比為2:8)、1.5份粘土防膨劑、2份磺化淀粉依次加入到反應(yīng)瓶中攪拌均勻，并在室溫下攪拌0.5～1h；然后向反應(yīng)瓶中加入1.5份疏水改性海藻酸鈉，繼續(xù)攪拌0.5～1h，使混合體系為均勻狀態(tài)；最后向反應(yīng)瓶中加入3份咪唑啉型緩蝕劑，繼續(xù)攪拌直至形成均勻的透明強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液。
實(shí)施例3
將11.5份去離子水、80份復(fù)合鉀鹽(甲酸鉀和焦磷酸鉀的質(zhì)量比為1:9)、1份粘土防膨劑、1.5份羧甲基纖維素依次加入到反應(yīng)瓶中攪拌均勻，并在室溫下攪拌0.5～1h；然后向反應(yīng)瓶中加入2份疏水改性海藻酸鈉，繼續(xù)攪拌0.5～1h，使混合體系為均勻狀態(tài)；最后向反應(yīng)瓶中加入4份氰基無(wú)機(jī)化合物緩蝕劑，baracor450，繼續(xù)攪拌直至形成均勻的透明強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液。
實(shí)施例4
將18.5份去離子水、70份復(fù)合鉀鹽(甲酸鉀和焦磷酸鉀的質(zhì)量比為0.5:9.5)、2份粘土防膨劑、2份丙烯酸-丙烯酰胺共聚物類降濾失劑依次加入到反應(yīng)瓶中攪拌均勻，并在室溫下攪拌0.5～1h；然后向反應(yīng)瓶中加入3份疏水改性海藻酸鈉，繼續(xù)攪拌0.5～1h，使混合體系為均勻狀態(tài)；最后向反應(yīng)瓶中加入4.5份氰基無(wú)機(jī)化合物緩蝕劑，baracor450，繼續(xù)攪拌直至形成均勻的透明強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液。
在上述實(shí)施例1～4中，所用疏水改性海藻酸鈉采用下述制備方法得到：稱量一定量的海藻酸鈉加入至反應(yīng)瓶中，加足量水?dāng)嚢柚咙S色均勻的乳狀液；然后滴加naoh調(diào)節(jié)乳狀液ph至9左右，緩慢加入相當(dāng)于海藻酸鈉重量0.5倍的辛基縮水甘油醚，升溫至75℃并回流反應(yīng)8h；反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，滴加醋酸調(diào)節(jié)反應(yīng)液ph至4，進(jìn)而加入足量丙酮洗去反應(yīng)液中的水和辛基縮水甘油醚，使產(chǎn)物析出后過(guò)濾，丙酮二次洗滌，烘干，備用。
所述粘土膨脹劑的制備方法為：將30g乙二胺溶解在200ml甲醇中，加入70g37.5％鹽酸，常溫下攪拌1.5h，得到乙二胺鹽酸鹽的混合溶液i；然后向混合溶液i中加入5g脂肪酸酯(16c-18c)，繼續(xù)攪拌至溶液均勻，得到混合溶液ii；向混合溶液ii中滴加60g環(huán)氧氯丙烷，滴加完成后，加入0.11gk2s2o8-nahso3，不斷攪拌并升溫至70℃，回流4h后停止反應(yīng)，得到含有季胺型有機(jī)陽(yáng)離子聚合物的混合溶液iii；最后向混合溶液iii中加入混合溶液iii總質(zhì)量的70％的氯化銨混合均勻，蒸干溶劑，即得到壓裂用抗高溫防膨劑。
所述咪唑啉型緩蝕劑的制備方法為：將32.5份去離子水和30份丙醇加入反應(yīng)瓶中，然后依次向反應(yīng)瓶中加入35份咪唑啉、2份1-聚氨乙基-2-十一烷基咪唑啉鹽酸鹽加入到反應(yīng)瓶中攪拌均勻，40～50℃反應(yīng)0.6h，停止加熱，向反應(yīng)瓶中加入1.5份聚氧乙烯-1,1’二烷基丙炔醇醚，攪拌均勻并冷卻至室溫，得到棕褐色透明液體，即咪唑啉型緩蝕劑。
對(duì)實(shí)施例1～4制備的透明強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液進(jìn)行包括：液體ph值測(cè)定、液體密度測(cè)定以、配伍性，以及巖心滲透率恢復(fù)值實(shí)驗(yàn)、巖心傷害率和腐蝕度評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)測(cè)試。
其中，巖心滲透率恢復(fù)值是評(píng)價(jià)完井液對(duì)儲(chǔ)層的損害程度或?qū)?chǔ)層保護(hù)效果的最直觀的方法；其采用天然巖心在流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置上，測(cè)量實(shí)驗(yàn)巖心污染前后的滲透率，所得比值即為滲透率恢復(fù)值。滲透率恢復(fù)值能夠直觀反映儲(chǔ)層巖心的損害程度。完井液的滲透率恢復(fù)值越大，說(shuō)明對(duì)儲(chǔ)層損害越小，一般滲透率恢復(fù)值應(yīng)不小于75％(具體方法可參照《砂巖儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)——巖心流動(dòng)試驗(yàn)程序》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))。
巖心傷害率的測(cè)定方法：取若干塊已洗油、洗鹽處理的巖心做平行實(shí)驗(yàn)，首先用煤油測(cè)試每塊巖心的原始滲透率，然后使用配制的無(wú)污染低傷害堿性完井液對(duì)巖心進(jìn)行污染，再測(cè)試污染后的巖心滲透率，通過(guò)污染前后的滲透率的比值來(lái)評(píng)價(jià)巖心傷害率。
完井液體系腐蝕度通過(guò)測(cè)定完井液體系的腐蝕速率進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體方法為：采用p110鋼為測(cè)試對(duì)象，參考標(biāo)準(zhǔn)-sy/t0026-1999測(cè)試。當(dāng)腐蝕速率低于
0.075mm/a時(shí)，即可認(rèn)定為輕度腐蝕。
測(cè)試結(jié)果如下表1所示。
表1：
從上表1的測(cè)試結(jié)果可以看出，實(shí)施例1～4制備的以甲酸鉀和焦磷酸鉀為無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行復(fù)配的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液的ph為8～9，密度可達(dá)到1.58～1.7g/cm3，完全能夠替代傳統(tǒng)的溴化鈣鹽水完井液體系；此外，將經(jīng)過(guò)疏水改性的海藻酸鈉作為增粘劑引入完井液體系，并通并配合具有良好配伍性的降濾失劑、粘土防膨劑和緩蝕劑劑，最終得到溶解均勻透明的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液。
該堿性完井液在巖心滲透率恢復(fù)值和巖心傷害率測(cè)試中，其巖心滲透率恢復(fù)值超過(guò)80，巖心傷害率控制在22％以下；而對(duì)比溴化鈣鹽水完井液體系的儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，溴化鈣鹽水完井液的巖心滲透率恢復(fù)值約為75，巖心傷害率約為25％，可見(jiàn)本申請(qǐng)公開(kāi)的堿性完井液不僅可以達(dá)到傳統(tǒng)的溴化鈣鹽水完井液體系的效果，并且能夠最大限度減少對(duì)油氣層的損害。
在腐蝕評(píng)價(jià)中，實(shí)施例1～4制備的強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液對(duì)p110鋼的腐蝕速率低于0.02mm/a，為輕度腐蝕；相對(duì)于溴化鈣鹽水完井液對(duì)p110鋼的腐蝕速率：0.03mm/a，可以看出，該強(qiáng)抑制低腐蝕鹽水完井液在達(dá)到傳統(tǒng)的溴化鈣鹽水完井液體系的效果的同時(shí)，大大減小了其在使用過(guò)程中對(duì)套管腐蝕性，屬于一種極佳的傳統(tǒng)化鈣鹽水完井液體系的替代產(chǎn)品。