一種固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于油田固 井隔離液技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在油田固井施工作業(yè)中，鉆井液和水泥漿往往是不相容的，若兩者直接接觸，則接 觸面混漿段流體變稠、絮凝，流體流變性能惡化，流體摩阻、排量和返速等水利參數(shù)發(fā)生相 應(yīng)的變化，從而影響流體的頂替效率，且由此產(chǎn)生的高泵壓極易壓漏薄弱地層。此外，鉆井 液中的絮凝物粘附在井壁和套管壁上易形成虛泥餅，嚴(yán)重影響水泥漿與二界面的膠結(jié)質(zhì) 量，極易造成環(huán)空微間隙、層間封固不嚴(yán)或失效等問(wèn)題。因此，針對(duì)以上問(wèn)題，需在水泥漿和 鉆井液之間注入一種能有效隔離、沖洗作用的液體一隔離液，要求其能夠有效隔離鉆井液 與水泥漿、清洗井壁、提高頂替效率、保護(hù)油氣層、保證水泥與環(huán)二界面的固井膠結(jié)質(zhì)量，為 油井后續(xù)作業(yè)和油田增儲(chǔ)上產(chǎn)提供固井方面的技術(shù)保障。
[0003] 近些年，隨著石油勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展和淺層油氣藏日趨枯竭，許多高溫深井、超 深井等復(fù)雜井相繼出現(xiàn)，為固井隔離液技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提出了極大的挑戰(zhàn)。隔離液體系 的驅(qū)替特性、懸浮特性、穩(wěn)定特性以及與接觸流體的相容特性備受關(guān)注，其中穩(wěn)定特性是保 障有效隔離、懸浮固相顆粒及加重材料、防止井塌和抑制井漏等的主要性能，尤其在高溫深 井、超深井和水平井及大斜度井固井中顯得尤為重要，而懸浮穩(wěn)定劑是保證隔離液穩(wěn)定特 性的決定性因素。國(guó)內(nèi)對(duì)固井隔離液體系的研宄較多，但對(duì)高溫隔離液懸浮劑的研宄較少， 在文獻(xiàn)中也鮮為少見(jiàn)。
[0004] CN101775273B公開(kāi)了一種抗高溫油氣井固井用基液及制備方法和應(yīng)用，該基液 耐溫可達(dá)150°C，主要包含100重量份水、6~20份高分子增粘劑、1~8份表面活性劑、1~ 8份頁(yè)巖穩(wěn)定劑和2~15份高溫穩(wěn)定劑，其中，高分子增粘劑是生物膠類、高分子纖維素類 聚合物中的一種或幾種，高溫穩(wěn)定劑是膨潤(rùn)土、凹凸棒石中的一種。但該基液制備工藝復(fù) 雜、充分水化后的大量生物膠增稠嚴(yán)重，進(jìn)而對(duì)加重作業(yè)影響較大，此外，該基液中的纖維 素類物質(zhì)具有緩凝作用，以及該基液中的粘土類物質(zhì)的高溫增粘性較差。
[0005] CN100582192C公開(kāi)了一種油井注水泥用隔離液，該體系中的懸浮劑由羥乙基纖 維素、羥甲基纖維素、黃原膠和鈉基膨潤(rùn)土組成，在中低溫下具有良好的懸浮作用，但并未 介紹高溫下的隔離液穩(wěn)定性能。
[0006] CN101921580B公開(kāi)了一種抗高溫抗鹽隔離液及其制備方法，該隔離液體系中的 懸浮劑為聚陰離子纖維素或黃原膠，該體系具有在1. 10~2. 50g/cm3范圍內(nèi)性能可控，耐 溫達(dá)150°C，抗鹽達(dá)飽和，且與水泥漿和鉆井液相容性好等特點(diǎn)。
[0007] 綜上可知，現(xiàn)有技術(shù)中的隔離液懸浮劑多采用纖維素類、黃原膠和粘土類物質(zhì)，其 組成較為單一。在深井、超深井固井施工作業(yè)中，增粘材料及懸浮穩(wěn)定劑在高溫下易發(fā)生高 溫水解或分子鏈斷裂，完全起不到懸浮固相顆粒、沖刷泥餅的作用，嚴(yán)重影響隔離液的高溫 穩(wěn)定特性、驅(qū)替效率，嚴(yán)重者將會(huì)導(dǎo)致井塌或井漏，進(jìn)而影響固井質(zhì)量。
[0008] 因此，為了滿足高溫深井、超深井、大斜度井及水平井等特殊井的固井技術(shù)需求， 保證固井質(zhì)量以及保障油井后續(xù)作業(yè)、油田增儲(chǔ)上產(chǎn)等，有必要研宄一種新型高溫隔離液 懸浮穩(wěn)定劑，以有效提高或改善固井隔離液的高溫綜合性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑，該懸浮穩(wěn)定劑能 使隔離液具備良好的懸浮穩(wěn)定性、相容性、流變性及耐高溫性。
[0010] 本發(fā)明的另一目的在于提供所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑的制備方法，所 述方法簡(jiǎn)單、操作方便。
[0011] 本發(fā)明的又一目的在于提供所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑的應(yīng)用。
[0012] 本發(fā)明的再一目的在于提供一種耐高溫隔離液，其包含本發(fā)明所述的固井用高溫 隔離液懸浮穩(wěn)定劑。
[0013] 本發(fā)明的再一目的在于提供所述的耐高溫隔離液的應(yīng)用。
[0014] 為達(dá)到前述目的，一方面，本發(fā)明提供一種固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑，其包括 58~85重量份的粘土物質(zhì)、8~20重量份的溫倫膠、0~5重量份的黃原膠、5~10重量 份的無(wú)機(jī)鹽及2~8重量份的高分子聚合物，所述的高分子聚合物包括聚乙烯醇、羥甲基纖 維素、羥乙基纖維素、羥丙基淀粉醚中的一種或多種。
[0015] 本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化懸浮穩(wěn)定劑中的各組分及其含量，使得各組分協(xié)同作用，從而確 保了添加有本發(fā)明所述的懸浮穩(wěn)定劑的隔離液具備良好的懸浮穩(wěn)定性、相容性、流變性及 耐高溫性。具體而言，本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)添加所述的懸浮穩(wěn)定劑能夠滿足固井作業(yè)對(duì)隔 離液穩(wěn)定性的要求，且隨著加量進(jìn)一步增加，可將體系的上下密度差降至〇g/cm3,證實(shí)本發(fā) 明高溫懸浮穩(wěn)定劑具有良好的懸浮穩(wěn)定性能。添加有所述的懸浮穩(wěn)定劑的隔離液與水泥 漿、鉆井液有良好的相容性，能起到有效隔離、懸浮、驅(qū)替等作用；所述的懸浮穩(wěn)定劑對(duì)隔離 液的流變特性基本無(wú)影響，能夠?qū)崿F(xiàn)紊流頂替；該懸浮穩(wěn)定劑可適用密度范圍為1. 10~ 2. 50g/cm3,可適用的溫度范圍為30~150°C且隨著溫度的升高，隔離液的懸浮穩(wěn)定性及流 變性能無(wú)明顯變化。添加有本發(fā)明所述的懸浮穩(wěn)定劑的隔離液以上各項(xiàng)良好的性能確保固 井施工的安全和保障固井質(zhì)量。
[0016] 本發(fā)明除另有規(guī)定外，所述的含量或比例為重量含量或重量比例，所述的份為重 量份。
[0017] 本發(fā)明中所述的溫倫膠是從產(chǎn)堿菌屬培養(yǎng)液提取的菌株以淀粉等碳水化合物為 主要原料、利用生物工程發(fā)酵制取的生物多糖，其結(jié)構(gòu)是由D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、L-鼠 李糖、L-甘露糖組成的四糖重復(fù)單元，其可從現(xiàn)有技術(shù)中購(gòu)買得到或按現(xiàn)有技術(shù)中的方法 制備得到。
[0018] 溫倫膠的結(jié)構(gòu)式如下：
[0019]
[0020] 本發(fā)明中所述的黃原膠為玉米淀粉經(jīng)野油菜黃單孢菌發(fā)酵而生產(chǎn)的復(fù)合多糖體， 其分子結(jié)構(gòu)是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酰基、丙酮酸組成。其可從現(xiàn)有技 術(shù)中購(gòu)買得到或按現(xiàn)有技術(shù)中的方法制備得到。
[0021] 黃原膠的結(jié)構(gòu)式如下：
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑中，該 固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑包括65~76重量份的粘土物質(zhì)、13~17重量份的溫倫膠、 2~4重量份的黃原膠、6~8重量份的無(wú)機(jī)鹽及3~6重量份的高分子聚合物。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑中，該 固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑包括70~76重量份的粘土物質(zhì)、16~17重量份的溫倫膠、 3~4重量份的黃原膠、7~8重量份的無(wú)機(jī)鹽及4~6重量份的高分子聚合物。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑中，所 述的粘土物質(zhì)包括膨潤(rùn)土、凹凸棒土、娃藻土等中的一種或多種；所述的無(wú)機(jī)鹽包括氯化鈉 和/或氯化鉀。優(yōu)選地，所述的粘土物質(zhì)為凹凸棒土，本發(fā)明中使用凹凸棒土作為懸浮穩(wěn)定 劑的主要基料，可進(jìn)一步提高固井隔離液體系的懸浮穩(wěn)定性、耐溫性、抗鹽堿性等，還可降 低產(chǎn)品成本。所述的凹凸棒土是一種具有鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土物質(zhì)。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑中，所 述的高分子聚合物為聚乙烯醇；優(yōu)選地，其聚合度為1000~2000,醇解度為85%~89%。 其可從現(xiàn)有技術(shù)中購(gòu)買得到例如PVA-1788 (聚合度為1700,醇解度為88% )，或按現(xiàn)有技術(shù) 中的方法制備得到，例如，可由聚醋酸乙烯酯醇解而得到。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑中，所 述的粘土物質(zhì)為凹凸棒土，所述的無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉，所述的高分子聚合物為聚乙稀醇。
[0028] 另一方面，本發(fā)明提供所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑的制備方法，所述方 法包括：將本發(fā)明所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑中的各組分混合均勻即可得到所述 的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑。由于所述的懸浮穩(wěn)定劑的均一性影響其使用效果，進(jìn)一 步地，本發(fā)明通過(guò)如下方法制備得到所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑：
[0029] 將所述的粘土物質(zhì)加入粉體混料機(jī)中，在攪拌條件下依次加入所述的溫倫膠、所 述的黃原膠、所述的無(wú)機(jī)鹽和所述的高分子聚合物，混拌后，即得所述的固井用高溫隔離液 懸浮穩(wěn)定劑。該制備方法簡(jiǎn)單、操作方便，能使本發(fā)明所述的固井用高溫隔離液懸浮穩(wěn)定劑 的各組分充分