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Abstract

本发明提供了一种深水钻井液用置换液，属于石油天然气深水钻井工程领域。以水相的重量份数为基准，包括以下重量份数的组分：水相100份，pH调节剂1～3份，胶凝剂0.5～10份，交联剂0.5～5份，清洗剂0～25份。本发明通过pH调节剂与胶凝剂复配后达到一个初始黏度，并通过添加交联剂得到一个整体流动的深水钻井液用置换液，在管路流动过程中很难受到其它流体的干扰而互窜，达到整体隔离的目的，并结合清洗剂的使用，在水基置换合成基或油基钻井液时，能够对管壁进行清洗与清除，实现水基钻井液、油基钻井液、合成基钻井液的相互置换，具有混浆少、置换效率高的特点。

Description

一种深水钻井液用置换液
技术领域
本发明涉及石油钻井工程油田化学技术领域，尤其涉及一种深水钻井液用置换液。
背景技术
深水以及超深水钻井是未来石油勘探开发的重要领域，中国南海业已进行了一系列的深水及超深水勘探作业，在钻井工程领域常常需要采用合成基钻井液来解决深水中所面临的天然气水合物堵塞管道问题，而受限于井身结构设计、地层、环保、成本等问题，钻井工程会在不同的井身结构设计中采用合成基钻井液和水基钻井液，用来解决不同的钻探目的。
深水，往往水深达到1000米以上，甚至3000米，再加上地面与底下的管柱，钻井液输送管线非常长，在不同井段合成基钻井液和水基钻井液的置换过程中，由于需要控制钻井液的流变性，使其易于泵送，但是在如此长距离的输送过程中，合成基钻井液和水基钻井液极易互混，造成相互的污染，污染后的钻井液即无法进行作业，又受限于环境保护不能排海，必须返回陆地处理，增加了储存、运输、处理的成本，往往互混的钻井液量会达到100方以上，造成了极大的浪费，而现有采用高浓度聚合物稠塞的方式作为置换钻井液用隔离液的效果较差，很难达到减少混浆的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种深水钻井液用置换液。本发明提供的深水钻井液用置换液能够实现水基钻井液、油基钻井液、合成基钻井液的相互置换，具有混浆少、置换效率高的特点。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种深水钻井液用置换液，以水相的重量份数为基准，包括以下重量份数的组分：
优选地，所述清洗剂包括以下重量份数的组分：5～10份全氟辛基氧化铵、10～20份异构十三醇聚氧乙烯醚、20～30份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、20～30份脂肪酸聚氧乙烯酯、20～30份乙二醇单丁醚、20～30份3#白油、5～10份全氟正辛烷。
优选地，包括15～20份重量份数的清洗剂。
优选地，所述水相为淡水或海水。
优选地，所述pH调节剂的pH值为8～10。
优选地，所述pH调节剂包括40～50份重量份数的碳酸钠和50～60份重量份数的碳酸氢钠。
优选地，所述胶凝剂包括以下重量份数的组分：20～40份聚乙烯醇、30～50份玉米淀粉、5～10份黄原胶、5～10份瓜儿豆胶。
优选地，所述交联剂包括20～40份重量份数的硼酸和40～60份重量份数的四硼酸钠。
优选地，所述交联剂包括30份重量份数的硼酸和50～60份重量份数的四硼酸钠。
优选地，所述深水钻井液用置换液的密度为1.02～1.06g/cm3。
本发明提供了一种深水钻井液用置换液，以水相的重量份数为基准，包括以下重量份数的组分：水相100份，pH调节剂1～3份，胶凝剂0.5～10份，交联剂0.5～5份，清洗剂0～25份。本发明通过pH调节剂与胶凝剂复配后达到一个较小初始黏度，并通过添加交联剂得到一个整体流动的深水钻井液用置换液，在管路流动过程中很难受到其它流体的干扰而互窜，达到整体隔离的目的，并结合清洗剂的使用，在水基置换合成基或油基钻井液时，能够对管壁进行清洗与清除，无论是水基钻井液置换油基钻井液或合成基钻井液，还是合成基或油基钻井液置换水基钻井液，实现水基钻井液、油基钻井液、合成基钻井液的相互置换，具有混浆少、置换效率高的特点。实施例的数据表明，本发明提供的深水钻井液用置换液的混浆降低率均达到了90％以上，对管壁的清洗效率高达93.6％。
具体实施方式
本发明提供了一种深水钻井液用置换液，以水相的重量份数为基准，包括以下重量份数的组分：
在本发明中，所述水相优选为淡水或海水。本发明对所述淡水或海水的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的淡水或海水即可。在本发明中，所述水相为深水钻井液用置换液的主要组成。
在本发明中，所述pH调节剂的pH值优选为8～10，更优选为9。在本发明中，所述pH调节剂优选包括40～50份重量份数的碳酸钠和50～60份重量份数的碳酸氢钠，更优选包括50份重量份数的碳酸钠和50份重量份数的碳酸氢钠。
在本发明中，所述胶凝剂优选包括以下重量份数的组分：20～40份聚乙烯醇、30～50份玉米淀粉、5～10份黄原胶、5～10份瓜儿豆胶，更优选包括40份聚乙烯醇、40份玉米淀粉、8份黄原胶、8份瓜儿豆胶。在本发明中，所述胶凝剂在pH调节剂的作用下得到一个具有较小初始黏度的体系，能够使得深水钻井液用置换液在管路流动过程中很难受到其它流体的干扰而互窜，达到整体隔离的目的。
本发明对所述胶凝剂的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的常规组合的制备方法制得即可。本发明对所述聚乙烯醇、玉米淀粉、黄原胶和瓜儿豆胶的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
以所述水相的质量为100重量份，本发明中所述深水钻井液用置换液优选包括2重量份数的交联剂。在本发明中，所述交联剂优选包括20～40份重量份数的硼酸和40～60份重量份数的四硼酸钠，更优选包括30份重量份数的硼酸和50～60份重量份数的四硼酸钠。在本发明中，添加交联剂得到一个整体流动的深水钻井液用置换液，在管路流动过程中很难受到其它流体的干扰而互窜，达到整体隔离的目的。
以100份重量份数的水相为基准，本发明中所述深水钻井液用置换液优选包括15～20重量份数的清洗剂。在本发明中，所述清洗剂优选包括以下重量份数的组分：5～10份全氟辛基氧化铵、10～20份异构十三醇聚氧乙烯醚、20～30份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、20～30份脂肪酸聚氧乙烯酯、20～30份乙二醇单丁醚、20～30份3#白油和5～10份全氟正辛烷，更优选包括8份全氟辛基氧化铵、15份异构十三醇聚氧乙烯醚、25份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、25份脂肪酸聚氧乙烯酯、25份乙二醇单丁醚、25份3#白油和8份全氟正辛烷。在本发明中，所述清洗剂在水基置换合成基或油基钻井液时，能够对管壁进行清洗与清除，无论是水基钻井液置换油基钻井液或合成基钻井液，还是合成基或油基钻井液置换水基钻井液，实现水基钻井液、油基钻井液、合成基钻井液的相互置换。
本发明对所述清洗剂的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的常规组合的制备方法制得即可。本发明对所述全氟辛基氧化铵、异构十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、乙二醇单丁醚、3#白油、全氟正辛烷的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述深水钻井液用置换液的密度优选为1.02～1.06g/cm3，更优选为1.04～1.05g/cm3。
本发明还提供了上述技术方案所述深水钻井液用置换液的制备方法，包括以下步骤：
将水相、pH调节剂、胶凝剂、交联剂和清洗剂充分混合剪切搅拌，得到深水钻井液用置换液。
本发明对所述水相、pH调节剂、胶凝剂、交联剂和清洗剂的加入顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可；本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的、能够将各原料混合均匀的方式即可，具体的，如搅拌。
下面结合实施例对本发明提供的深水钻井液用置换液进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种深水钻井液用置换液包括以下重量份数的组分：100份水相，1份pH调节剂，0.5份胶凝剂，0.5份交联剂，0份清洗剂，密度1.02g/cm3。其中水相为海水；pH调节剂为40份碳酸钠和60份碳酸氢钠复配而成；胶凝剂为40份聚乙烯醇，50份玉米淀粉，10份黄原胶，10份瓜儿豆胶复配而成；以交联剂中的硼酸为基准，交联剂为40份硼酸、60份四硼酸钠复配而成。
深水钻井液用置换液的制备方法，包括以下步骤：
将100份海水、1份pH调节剂(由质量比为40:60的碳酸钠和碳酸氢钠复配得到)、0.5份胶凝剂(由质量比为40:50:10:10的聚乙烯醇、玉米淀粉、黄原胶和瓜儿豆胶复配得到)和0.5份交联剂(由质量比为40:60的硼酸和四硼酸钠复配得到)混合在搅拌条件下混合均匀，得到深水钻井液用置换液。
实施例2
一种深水钻井液用置换液包括以下重量份数的组分：100份水相，3份pH调节剂，10份胶凝剂，5份交联剂，25份清洗剂，密度1.06g/cm3。其中水相为淡水；pH调节剂为50份碳酸钠和50份碳酸氢钠复配而成；胶凝剂为40份聚乙烯醇，50份玉米淀粉，5份黄原胶，5份瓜儿豆胶复配而成；以交联剂中的硼酸为基准，交联剂为20份硼酸、60份四硼酸钠复配而成；以清洗剂中的全氟辛基氧化铵为基准，清洗剂为5份全氟辛基氧化铵，10份的异构十三醇聚氧乙烯醚，30份的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，30份的脂肪酸聚氧乙烯酯，30份的乙二醇单丁醚，30份的3#白油，5份全氟正辛烷复配而成。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种深水钻井液用置换液包括以下重量份数的组分：100份水相，3份pH调节剂，10份胶凝剂，0.5份交联剂，20份清洗剂，密度1.05g/cm3。其中水相为海水；pH调节剂为40份碳酸钠和60份碳酸氢钠复配而成；胶凝剂为40份聚乙烯醇，30份玉米淀粉，5份黄原胶，10份瓜儿豆胶复配而成；交联剂为30份硼酸、60份四硼酸钠复配而成；清洗剂为5份全氟辛基氧化铵，20份的异构十三醇聚氧乙烯醚，30份的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，30份的脂肪酸聚氧乙烯酯，20份的乙二醇单丁醚，30份的3#白油，10份全氟正辛烷复配而成。
制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种深水钻井液用置换液包括以下重量份数的组分：100份水相，1份pH调节剂，5份胶凝剂，2份交联剂，15份清洗剂，密度1.04g/cm3。其中水相为淡水；pH调节剂为50份碳酸钠和50份碳酸氢钠复配而成；胶凝剂为40份聚乙烯醇，40份玉米淀粉，8份黄原胶，8份瓜儿豆胶复配而成；交联剂为30份硼酸、50份四硼酸钠复配而成；清洗剂为8份全氟辛基氧化铵，15份的异构十三醇聚氧乙烯醚，25份的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，25份的脂肪酸聚氧乙烯酯，25份的乙二醇单丁醚，25份的3#白油，8份全氟正辛烷复配而成。
制备方法与实施例1相同。
对比例1
100份海水与2份黄原胶混合均匀得到。
对比例2
海水。
对比例3
空白对照不使用置换液。
对实施例1～4以及对比例1～3各钻井液用置换液的性能进行测试，结果如表1所示，由表1可以看出，以对比例3(无置换液)为参照，对比例2的混浆降低率为-11.5％左右，说明低粘度的海水不但没有降低混浆量，反而增加了混浆量；对比例1为高粘度的流体，混浆降低率仅为20％左右；而本发明的4个实施例的混浆降低率均达到了90％以上，能够有效的降低在置换过程中的混浆量，并且在水基钻井液置换合成基钻井液时能够有效的对管壁进行清洗。
表1 实施例1～4以及对比例1～3各置换液的各项性能
置换液 ρ AV ZHJDL-1 ZHJDL-2 Y
实施例1 1.02 65 — 94.5 —
实施例2 1.06 80 95.4 — 91.0
实施例3 1.05 86 95.2 — 93.6
实施例4 1.04 90 93.9 — 95.5
对比例1 1.04 120 20.5 21.4 —
对比例2 1.02 1 -11.5 -12.5 —
对比例3 — — — — —
注：表1中：
ρ：钻井液密度，g/cm3
AV：流体的表观粘度，mPa·s
ZHJDL-1：水基钻井液置换为合成基钻井液后的混浆降低率(相对于对比例3)，％；并在计算混浆量时要把置换液作为混浆的一部分进行计算。
ZHJDL-2：合成基钻井液置换为水基钻井液后的混浆降低率(相对于对比例3)，％；并在计算混浆量时要把置换液作为混浆的一部分进行计算。
Y：置换液对管壁的清洗效率，％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种深水钻井液用置换液，以水相的重量份数为基准，包括以下重量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，所述清洗剂包括以下重量份数的组分：5～10份全氟辛基氧化铵、10～20份异构十三醇聚氧乙烯醚、20～30份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、20～30份脂肪酸聚氧乙烯酯、20～30份乙二醇单丁醚、20～30份3#白油、5～10份全氟正辛烷。
3.根据权利要求1所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，包括15～20份重量份数的清洗剂。
4.根据权利要求1所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，所述水相为淡水或海水。
5.根据权利要求1所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，所述pH调节剂的pH值为8～10。
6.根据权利要求5所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，所述pH调节剂包括40～50份重量份数的碳酸钠和50～60份重量份数的碳酸氢钠。
7.根据权利要求1所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，所述胶凝剂包括以下重量份数的组分：20～40份聚乙烯醇、30～50份玉米淀粉、5～10份黄原胶、5～10份瓜儿豆胶。
8.根据权利要求1所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，所述交联剂包括20～40份重量份数的硼酸和40～60份重量份数的四硼酸钠。
9.根据权利要求1或8所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，所述交联剂包括30份重量份数的硼酸和50～60份重量份数的四硼酸钠。
10.根据权利要求1或2所述的深水钻井液用置换液，其特征在于，所述深水钻井液用置换液的密度为1.02～1.06g/cm3。
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