CN107418540A - 固井用冲洗剂 - Google Patents

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齐奔
刘文明
付家文
黄子庚
林志辉
孙勤亮
王芳
杜宾
宗勇
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Abstract

本发明公开了一种固井用冲洗剂，其包括100重量份的水、10～13重量份的非离子表面活性剂、12～14重量份的阴离子表面活性剂、1～2重量份的焦磷酸钠、2～3重量份的碳酸钠、2～3重量份的偏硅酸钠、0.5～1重量份的消泡剂；其中，非离子表面活性剂选用重量比为2～5:3～8的烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪酸甲酯乙氧基化物的混合物；阴离子表面活性剂选用重量比为3～5:4～6:3～5脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、仲烷基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的混合物；该固井用冲洗剂体系稳定，能够快速、高效地清洗驱替各类钻井液，与常规钻井液、水泥浆体系具有良好的相容性，对环空界面有较好的冲刷、渗透和清洗作用，从而提高水泥环与套管界面的胶结强度，保证固井施工质量。

Description

固井用冲洗剂
技术领域
本发明涉及固井工程技术领域，特别涉及一种固井用冲洗剂。
背景技术
在固井施工中，如果水泥浆与钻井液直接接触，钻井液将发生水泥侵，水泥浆将受到钻井液的污染而产生粘稠团块状絮凝物质，不但难以驱替，影响顶替效率，造成水泥浆窜槽，影响封固质量。严重时还会造成蹩堵而压漏地层或灌香肠等固井事故，对固井质量造成严重的危害。因此，作为注入在钻井液与水泥浆之间的一段“特殊”液体—冲洗液，已经成为提高顶替效率和固井界面胶结质量的重要手段。
目前，在油气井勘探过程中，针对油基钻井液大多采用注入柴油或白油稀释的方法，以冲洗井壁和套管壁，达到提速、保护油气层的目的。但这给油基钻井液对固井水泥环两个界面的胶结以及钻井液与水泥浆的相容性造成了难题。井壁和套管表面附着一层油膜后水泥的胶结基本为零，严重影响到油气井固井的质量及后期的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效提高水泥环与套管界面的胶结强度的固井用冲洗剂。
为此，本发明技术方案如下：
一种固井用冲洗剂，包括100重量份的溶剂水、10～13重量份的非离子表面活性剂、12～14重量份的阴离子表面活性剂、1～2重量份的焦磷酸钠、2～3重量份的碳酸钠、2～3重量份的偏硅酸钠、0.5～1重量份的消泡剂。
其中，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪酸甲酯乙氧基化物的混合物，二者重量比为2～5:3～8。
所述烷基酚聚氧乙烯醚的结构式为：CnH2n+1C6H4O(CH2CH2O)mH，优选地，n＝8～10，m＝6～12；
所述脂肪酸甲酯乙氧基化物的结构式为：CnH2nCO(CH2CH2O)mOCH3，优选地，n＝15～20，m＝7～10。
其中，所述阴离子表面活性剂为脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐，仲烷基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的混合物，三者重量比为3～5:4～6:3～5。
所述阴离子表面活性剂中，脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐的结构式为：CnH2n+ 1CHSO3Na(CH2CH2O)m，优选地，n＝15～20，m＝7～10；
所述仲烷基磺酸钠的结构式为：CnH2n+1SO3Na，优选地，n＝10～16；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的结构是为：CnH2nO(CH2CH2O)mPO(OH)2，优选地，n＝12～14，m＝3～9。
所述消泡剂优选为磷酸三丁酯，其用于消除在搅拌过程中产生的气泡。
该固井用冲洗剂制备方法简单，步骤如下：将一定量的清水加入到反应釜中，加热到40～50℃，然后依次向反应釜中加入按比例称量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、仲烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、焦磷酸钠、碳酸钠、偏硅酸钠和磷酸三丁酯，充分搅拌，冷却至室温出料，即得本发明冲洗剂。
该固井用冲洗剂体系稳定，能够快速、高效地清洗驱替各类钻井液，与常规钻井液、水泥浆体系具有良好的相容性，对环空界面有较好的冲刷、渗透和清洗作用，从而提高水泥环与套管界面的胶结强度，保证固井施工质量，生产工艺简单，使用安全方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
实施例1
将100重量份溶剂水加入到反应釜中，加热到40℃，再依次加入5重量份烷基酚聚氧乙烯醚(C8H17C6H4O(CH2CH2O)9H)，7重量份脂肪酸甲酯乙氧基化物(C15H30CO(CH2CH2O)8OCH3)，3重量份脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(C15H31CHSO3Na(CH2CH2O)8)，5重量份仲烷基磺酸钠(C11H23SO3Na)，4份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯(C12H24O(CH2CH2O)6PO(OH)2)，1重量份焦磷酸钠，2重量份碳酸钠，2重量份偏硅酸钠，0.5重量份磷酸三丁酯，充分搅拌，冷却至室温出料，即得本发明冲洗剂。
实施例2
将100重量份清水中加入到反应釜中，加热到45℃，再依次加入4重量份烷基酚聚氧乙烯醚(C10H21C6H4O(CH2CH2O)9H)，6重量份脂肪酸甲酯乙氧基化物(C17H34CO(CH2CH2O)9OCH3)，4重量份脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(C17H35CHSO3Na(CH2CH2O)9)，6重量份仲烷基磺酸钠(C12H25SO3Na)，3重量份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯(C13H26O(CH2CH2O)8PO(OH)2)，2重量份焦磷酸钠，3份碳酸钠，2重量份偏硅酸钠，1重量份磷酸三丁酯，充分搅拌，冷却至室温出料，即得本发明冲洗剂。
实施例3
将100重量份清水中加入到反应釜中，加热到50℃，再依次加入5重量份烷基酚聚氧乙烯醚(C9H19C6H4O(CH2CH2O)10H)，8重量份脂肪酸甲酯乙氧基化物(C18H36CO(CH2CH2O)10OCH3)，5重量份脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(C18H37CHSO3Na(CH2CH2O)10)，4重量份仲烷基磺酸钠(C15H31SO3Na)，5重量份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯(C14H28O(CH2CH2O)9PO(OH)2)，1重量份焦磷酸钠，3重量份碳酸钠，3重量份偏硅酸钠，1重量份磷酸三丁酯，充分搅拌，冷却至室温出料，即得本发明冲洗剂。
其中，上述实施例1～3中所用原料均购自市售产品。
性能测试：
(1)清洗效率评价实验：
实验方法：将钻井液倒入旋转粘度计杯中，称取粘度计杯子及钻井液质量W1；将旋转粘度计外筒刻度线一下部分浸入钻井液中，在300rpm下搅拌15min，静滴3min，称取粘度计及钻井液质量W2；将配置好的冲洗液倒入旋转粘度计杯中，称取杯子及冲洗液质量W3；将沾有钻井液的旋转粘度计外筒浸入冲洗液中，在300rpm下冲洗5min，静滴3min，称取杯子及冲洗液质量W4。
其中，冲洗率η按式(1)计算，并进行3组平行试验取平均值，平行试验间误差不超过5％，试验数据结果如表1所示。
式中：η—冲洗效率；
W1—旋转粘度计杯子及钻井液质量，单位为克(g)；
W2—旋转粘度计外筒沾满钻井液后粘度计杯子及钻井液质量，单位为克(g)；
W3—旋转粘度计杯子及冲洗液质量，单位为克(g)；
W4—冲洗后旋转粘度计杯子及冲洗液质量，单位为克(g)；
表1：常温下冲洗液冲洗效果数据表
从表1中可以看出，该固井用冲洗剂对水基钻井液和油基钻井液的冲洗效率均可达到98％以上，具有较强的冲洗效果。
(2)流变相容性实验：
选取实施例1制备的固井用冲洗剂进行流变相容试验。其中，钻井液选用密度为1.57g/cm3的油基钻井液，水泥浆选用密度为1.90g/cm3的水泥浆，实验数据如表2所示。
表2：冲洗液与钻井液、水泥浆相容性实验
从表2中可以看出，随着冲洗液的加入，混浆的流性性能变好，浆体的塑性粘度YP值和动切力PV均变小，表明该冲洗液与钻井液、水泥浆具有良好的流变相容性。
综上所述，通过以上评价实验数据表明，本发明固井用冲洗液清洗效果优良，与钻井液、水泥浆相容性良好，可有效提高固井质量。

Claims (7)

1.一种固井用冲洗剂，其特征在于，包括100重量份的水、10～13重量份的非离子表面活性剂、12～14重量份的阴离子表面活性剂、1～2重量份的焦磷酸钠、2～3重量份的碳酸钠、2～3重量份的偏硅酸钠、0.5～1重量份的消泡剂；其中，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪酸甲酯乙氧基化物的混合物，二者重量比为2～5:3～8；所述阴离子表面活性剂为脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐，仲烷基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的混合物，三者重量比为3～5:4～6:3～5。
2.根据权利要求1所述的固井用冲洗剂，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚的结构式为：CnH2n+1C6H4O(CH2CH2O)mH，其中，n＝8～10，m＝6～12。
3.根据权利要求1所述的固井用冲洗剂，其特征在于，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物的结构式为：CnH2nCO(CH2CH2O)mOCH3，其中，n＝15～20，m＝7～10。
4.根据权利要求1所述的固井用冲洗剂，其特征在于，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐的结构式为：CnH2n+1CHSO3Na(CH2CH2O)m，其中，n＝15～20，m＝7～10。
5.根据权利要求1所述的固井用冲洗剂，其特征在于，所述仲烷基磺酸钠的结构式为：CnH2n+1SO3Na，其中，n＝10～16。
6.根据权利要求1所述的固井用冲洗剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的结构是为：CnH2nO(CH2CH2O)mPO(OH)2，其中，n＝12～14，m＝n＝12～14，m＝3～9。
7.根据权利要求1所述的固井用冲洗剂，其特征在于，所述消泡剂为磷酸三丁酯。
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