一種耐高溫抗污染固井隔離液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣田勘探開發(fā)領(lǐng)域油氣井固井工程中一種耐高溫抗污染固井隔離 液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣井固井工程中，因為受到井壁及套管間殘存的絮凝狀鉆井液及松散泥餅的影 響，導(dǎo)致固井過程中會出現(xiàn)水泥漿流體的流變性變差、頂替效率降低以及兩界面膠結(jié)質(zhì)量 變差等問題。隔離液屬于固井前置液。在固井作業(yè)中，常于鉆井液和水泥漿之間注入一段 隔離液以破壞鉆井液的絮凝結(jié)構(gòu)提高對鉆井液的頂替效率并防止鉆井液和水泥漿接觸污 染產(chǎn)生絮凝沉淀，改善兩界面水泥石的膠結(jié)質(zhì)量達到較好的固井效果。
[0003] 在注水泥作業(yè)中，隔離液常用于隔離和塞流驅(qū)替鉆井液，調(diào)整其流動性能，也可以 實現(xiàn)對鉆井液的紊流驅(qū)替，這樣在不傷害薄弱地層的情況下可以提高對鉆井液的頂替效 率。在現(xiàn)場應(yīng)用中隔離液的具體作用表現(xiàn)在以下幾個方面：（1)破壞鉆井液的絮凝結(jié)構(gòu)，對 井壁及套管間的松軟泥餅進行沖刷，實現(xiàn)對鉆井液的塞流驅(qū)替和紊流頂替，適應(yīng)接下來注 水泥漿的要求。（2)隔離鉆井液和水泥漿，防止兩者接觸污染產(chǎn)生絮凝沉淀，從而影響固井 作業(yè)。（3)平衡地層壓力，不傷害薄弱地層，使用隔離液相比于水泥漿更容易實現(xiàn)紊流頂替， 由于泵壓的減小從而降低了對設(shè)備要求并保護薄弱地層，防止井漏了的發(fā)生。（4)與水泥漿 要有良好的相容性，不使水泥漿發(fā)生變稠、絮凝、閃凝等現(xiàn)象。國外對于隔離液研宄起步較 早，大約在70年代初期開始并且發(fā)展迅速。符合我國具體施工情況的隔離液體系直至80年 代開始有陸續(xù)報道。隔離液的應(yīng)用改變了以往用清水沖洗易引起地層傷害的境況，大幅度 提高了固井的質(zhì)量和油氣井的壽命，同時實現(xiàn)了油氣儲層的保護和原油產(chǎn)能的穩(wěn)步提升。
[0004] 目前使用的隔離液體系耐高溫性能較差，具體表現(xiàn)為在較高的井底循環(huán)溫度和壓 力下隔離液的粘度急劇下降，使得漿體的懸浮性能變差容易造成環(huán)空堵塞。此外，在隔離液 注替過程中不可避免地和水泥漿混合甚至?xí)霈F(xiàn)水泥漿、隔離液、鉆井液的三相混漿，因此 不同混漿的稠化時間也是保證固井質(zhì)量的一個至關(guān)重要的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫抗污染固井隔離液，該隔離液密度在1. 2~ 2. 4g/cm3范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，在60~180°C溫度范圍內(nèi)能保證衆(zhòng)體良好的懸浮穩(wěn)定性，同時能 明顯改善水泥漿和隔離液混漿以及水泥漿、隔離液和鉆井液三相混漿的流變性，防止混漿 絮凝、閃凝等現(xiàn)象的產(chǎn)生，滿足工程要求，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足。
[0006] 本發(fā)明的另一目的還在于提供上述耐高溫抗污染固井隔離液的制備方法，該方法 原理可靠，操作簡便，所得隔離液應(yīng)用溫度范圍較寬，解決了混漿的污染問題，具有廣闊的 市場應(yīng)用前景。
[0007] 為達到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
[0008] 一種耐高溫抗污染固井隔離液，由以下各組分按重量份組成：100份清水，1~3份 懸浮穩(wěn)定劑，0. 5~2份增粘劑，0. 5~1. 5份稀釋劑，0. 2~2份提粘提切劑，0. 02~0. 1 份抗氧化劑，2~30份抗污染劑，30~220份加重劑，0. 1~1份pH調(diào)節(jié)劑，0. 1~0. 5份 消泡劑。
[0009] 所述懸浮穩(wěn)定劑為100份鈉基膨潤土和0. 5~1份黃原膠混合而成。
[0010] 所述增粘劑為質(zhì)量比1~5:1~3的羥乙基纖維素和對苯乙烯磺酸鈉在40~ 60°C、以0. 2~0. 8wt%的過硫酸銨作為引發(fā)劑，發(fā)生自由基聚合產(chǎn)生的接枝共聚物，該接 枝共聚物較羥乙基纖維素有著良好的耐溫性能，在較高溫度時依然使體系能保持足夠的粘 度。
[0011] 所述稀釋劑為磺甲基五倍子酸鈉、磺化丹寧、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鈉或鐵鉻木質(zhì)素磺 酸鈣。
[0012] 所述提粘提切劑為凹凸棒土或蒙脫石粉。
[0013] 所述抗氧化劑為硼氫化鈉、次亞磷酸鈉、亞硫酸鈉或甲酸鉀。
[0014] 所述抗污染劑為質(zhì)量比1~2:2~4:2~4的衣康酸、丙烯酰胺、對苯乙烯磺酸鈉， 經(jīng)3~5wt %的氧化還原體系引發(fā)劑或水溶性偶氮類引發(fā)劑引發(fā)，在40~60°C的氮氣環(huán)境 中聚合反應(yīng)4~6h得到的共聚物（見"油氣井水泥用聚合物寬溫帶緩凝劑及其制備方法"， CN103740350A)〇
[0015] 所述加重劑為120~350目的重晶石粉。
[0016] 所述pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉或磷酸。
[0017] 所述消泡劑為苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯或磷酸三丁酯。
[0018] 所述耐高溫抗污染固井隔離液的制備方法，如下：在漿杯中放入100份清水，在攪 拌的同時投入1~3份懸浮穩(wěn)定劑、0. 5~2份增粘劑，攪拌2h ;再依次投入2~30份抗污 染劑、0. 5~1. 5份稀釋劑、0. 02~0. 1份抗氧化劑、0. 2~2份提粘提切劑，攪拌均勻調(diào)節(jié) 性能達到要求時投入30~220份加重劑，最后加入0. 1~1份pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)隔離液的pH 在8~11 ;在攪拌過程中加入0. 1~0. 5份消泡劑消除隔離液配置過程中產(chǎn)生的氣泡，即 得密度為1. 2~2. 4g/cm3耐高溫抗污染固井隔離液。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0020] (1)克服較高溫度下隔離液懸浮穩(wěn)定性差的工程問題，使得隔離液的適用溫度范 圍延伸至60~180°C，該隔離液能有效防止水泥漿、隔離液兩相混漿和水泥漿、鉆井液、隔 離液三相混漿的絮凝、閃凝等接觸污染問題；
[0021] ⑵制備方法簡便，原料易得價廉，有利于環(huán)保。
【附圖說明】
[0022] 圖1是羥乙基纖維素接枝對苯乙烯磺酸鈉共聚物的紅外光譜圖；
[0023] 圖2是常規(guī)油氣井水泥漿在120°C X 73. 9Mpa下的稠化曲線；
[0024] 圖3是30%隔離液摻混的油氣井水泥漿在120°C X73. 9Mpa下的稠化曲線；
[0025] 圖4是水泥漿：鉆井液：隔離液=7:2:1的三相混漿在120°C X 73. 9Mpa下的稠 化曲線。
【具體實施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0027] -、耐高溫抗污染固井隔離液的制備
[0028] 制備羥乙基纖維素/對苯乙烯磺酸鈉接枝共聚物：
[0029] 在500ml三口燒瓶中，將30g羥乙基纖維素和10g對苯乙烯磺酸鈉用300ml去離 子水充分溶解，得到反應(yīng)溶液。準(zhǔn)確稱取〇. 2g過硫酸銨，用20ml去離子水充分溶解并轉(zhuǎn)移 溶液至恒壓分液漏斗中。向反應(yīng)燒瓶中通入氮氣以除去空氣，體系升溫至50°C。利用恒壓 分液漏斗滴加過硫酸銨溶液進行反應(yīng)，8h后，將反應(yīng)后混合液浸入足量的丙酮中沉淀，得到 聚合物。干燥、研磨成粉體，即得所述羥乙基纖維素/對苯乙烯磺酸鈉的接枝共聚物。
[0030] 羥乙基纖維素/對