CN110343513A - 冲洗液及其制备方法、深水固井用冲洗液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冲洗液及其制备方法、深水固井用冲洗液,属于固井作业领域。该冲洗液包括:稀释剂和清洗剂;稀释剂和清洗剂的质量比为75~95:18~24;稀释剂包括:水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素;水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素的质量比为75~85:8~12:6~10:1~4;清洗剂包括:乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚;乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为65~75:15~25:5~15。该冲洗液应用于深水固井用冲洗液时,能稀释其与钻井液和/或水泥浆的混合段,有效防止水泥浆和钻井液混浆,避免水泥浆絮凝,稠化时间缩短,保证混合段具有良好的流变性,有效冲洗钻井液、套管与井壁环空的虚泥饼,可应用于0~30℃的深水固井作业中。
Description
技术领域
本发明涉及固井作业领域,特别涉及一种冲洗液及其制备方法、深水固井用冲洗液。
背景技术
深水领域油气资源在油气总储量中占有较大比例,例如深水水底沉积的水合物层(如甲烷)。然而,深水环境温度低,地层松软、破裂压力低,容易发生流体移动,因此深水固井作业是油气开采的关键环节。在深水固井作业中,需要使用水泥浆驱替钻井液,水泥浆固化后,以在井壁和套管之间起到支撑套管、封固地层的作用。并且,在泵注水泥浆前,需要采用冲洗液对钻井液进行清洗,以保证水泥浆与套管和井壁之间的胶结质量。因此,提供一种深水固井用冲洗液是十分必要的。
相关技术提供了一种冲洗液,该冲洗液包括:表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)、水。表面活性剂与水的质量比为8~15:100。该冲洗液可在30~140℃时应用于固井作业中。
发明人发现相关技术至少存在以下问题:
相关技术提供的冲洗液在0~30℃时对钻井液的清洗效果差。
发明内容
本发明实施例提供了一种冲洗液及其制备方法、深水固井用冲洗液,可解决上述技术问题。具体技术方案如下:
一方面,本发明实施例提供了一种冲洗液,所述冲洗液包括:稀释剂和清洗剂;
所述稀释剂和所述清洗剂的质量比为75~95:18~24;
所述稀释剂包括:水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素;
水、所述磺化单宁、所述六偏磷酸钠、所述羟乙基纤维素的质量比为75~85:8~12:6~10:1~4;
所述清洗剂包括:乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚;
所述乙二醇、所述脂肪醇聚氧乙烯醚、所述辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为65~75:15~25:5~15。
在一种可能的设计中,所述稀释剂和所述清洗剂的质量比为80:20。
在一种可能的设计中,水、所述磺化单宁、所述六偏磷酸钠、所述羟乙基纤维素的质量比为80:10:8:2。
在一种可能的设计中,所述乙二醇、所述脂肪醇聚氧乙烯醚、所述辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为70:20:10。
另一方面,本发明实施例提供了一种冲洗液的制备方法,所述制备方法应用于上述提及的任意一种冲洗液中,所述制备方法包括:
按照各组分的质量比,向第一反应器中加入水,然后在搅拌状态下,向所述第一反应器中顺次加入磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素,控制所述第一反应器的温度为第一预设温度,搅拌第一预设时间,得到稀释剂;
向第二反应器中加入乙二醇,然后在搅拌状态下,向所述第二反应器中加入脂肪醇聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚,控制所述第二反应器的温度为第二预设温度,搅拌第二预设时间,得到清洗剂;
将所述清洗剂和所述稀释剂搅拌均匀,得到所述冲洗液。
在一种可能的设计中,所述第一预设温度为37℃~43℃。
在一种可能的设计中,所述第一预设时间为35~45min。
在一种可能的设计中,所述第二预设温度为32℃~38℃。
在一种可能的设计中,所述第二预设时间为35~45min。
另一方面,本发明实施例提供了一种深水固井用冲洗液,所述深水固井用冲洗液包括:上述提及的任意一种冲洗液、水;
所述冲洗液与水的质量比为5~15:85~:95。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本发明实施例提供的冲洗液,应用于深水固井用冲洗液时,通过磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素复配制得稀释剂,稀释剂与清洗剂协同配合作用,能够使该冲洗液稀释其与钻井液和/或水泥浆的混合段,有效防止水泥浆和钻井液混浆,避免水泥浆絮凝和缩短稠化时间,保证混合段具有良好的流变性。通过乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚复配制得清洗剂,清洗剂与稀释剂协同配合作用,能够使该冲洗液有效冲洗钻井液、套管与井壁环空的虚泥饼,保证深水固井的质量。该冲洗液在0~30℃时的稀释和冲洗效果好,能够满足深水固井作业的使用要求。
具体实施方式
除非另有定义,本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一方面,本发明实施例提供了一种冲洗液,该冲洗液包括:稀释剂和清洗剂;稀释剂和清洗剂的质量比为75~95:18~24。
其中,稀释剂包括:水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素;水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素的质量比为75~85:8~12:6~10:1~4。
清洗剂包括:乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚;乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为65~75:15~25:5~15。
本发明实施例提供的冲洗液,应用于深水固井用冲洗液时,通过磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素复配制得稀释剂,稀释剂与清洗剂协同配合作用,能够使该冲洗液稀释其与钻井液和/或水泥浆的混合段,有效防止水泥浆和钻井液混浆,避免水泥浆絮凝和缩短稠化时间,保证混合段具有良好的流变性。通过乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚复配制得清洗剂,清洗剂与稀释剂协同配合作用,能够使该冲洗液有效冲洗钻井液、套管与井壁环空的虚泥饼,保证深水固井的质量。该冲洗液在0~30℃时的稀释和冲洗效果好,能够满足深水固井作业的使用要求。
其中,稀释剂与清洗剂的质量比可以为75:18、78:19、80:20:、85:21、90:22、91:22、94:23、95:24。水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素的质量比可以为75:8:6:1、77:9:7:2、80:10:8:2、81:11:9:3、83:12:10:3、75:11:9:4、85:12:10:4等。乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为65:15:5、68:19:8、70:20:10、72:21:15、75:25:15等。
作为一种示例,稀释剂和清洗剂的质量比为80:20。
如此设置,使稀释剂和清洗剂相互配合,能够使冲洗液具有良好的稀释和冲洗效果,并且使冲洗液与钻井液和/或水泥浆的混合段具有良好的流变性,有效防止水泥浆与钻井液混浆,保证深水固井作业顺利进行。
在稀释剂中,磺化单宁和六偏磷酸钠电离出的磺化基团、磷酸基团、钠离子等能够吸附在浆体中的有机分子、无机分子、悬浮物颗粒上,起到压缩双电层的作用,进而起到稀释作用。稀释剂与清洗剂协同配合作用,避免了水泥浆体絮凝和缩短稠化时间,保证了混合段具有良好的流变性,满足深水固井作业的使用要求。
作为一种示例,水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素的质量比为80:10:8:2。
如此设置稀释剂各组分的质量比,在水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素复配后,与清洗剂协同配合作用,能够使稀释剂充分发挥稀释作用,避免了水泥浆体絮凝和缩短稠化时间,保证了混合段具有良好的流变性,并且,使冲洗液具有良好的稳定性。
在本发明实施例中,脂肪醇聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚在乙二醇中的溶解性好,通过将三者复配,并与稀释剂协同配合作用,增加了脂肪醇聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯的水溶性,利于脂肪醇聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯与钻井液、以及套管与井壁环空的虚泥饼接触,进而赋予该冲洗液良好的冲洗效果。
作为一种示例,乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为70:20:10。
如此设置,使乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚复配后,并与稀释剂协同配合作用,使冲洗液能够高效冲洗钻井液、以及套管和井壁环空上的虚泥饼,为后期水泥浆牢固地胶结于套管和井壁之间的环空奠定了基础。
另一方面,本发明实施例提供了一种冲洗液的制备方法,该制备方法应用于上述提及的任意一种冲洗液中,该制备方法包括:
按照各组分的质量比,向第一反应器中加入水,然后在搅拌状态下,向第一反应器中顺次加入磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素,控制第一反应器的温度为第一预设温度,搅拌第一预设时间,得到稀释剂。
向第二反应器中加入乙二醇,然后在搅拌状态下,向第二反应器中加入脂肪醇聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚,控制第二反应器的温度为第二预设温度,搅拌第二预设时间,得到清洗剂。
将清洗剂和稀释剂搅拌均匀,得到冲洗液。
上述制备冲洗液的方法简单,方便现场配制。在制得稀释剂和清洗剂后,可分别将稀释剂和清洗剂打包,然后携带至现场配制冲洗液。或者,在现场配制稀释剂和清洗剂。
通过上述方法配制得到的冲洗液的稀释效果好,对钻井液和套管与井壁环空的虚泥饼的冲洗效果好,并且混合段浆体的流变性好,能够有效防止水泥浆和钻井液混浆,避免水泥浆絮凝和缩短水泥浆的稠化时间。该冲洗液满足0~30℃的深水固井作业的使用要求。
其中,第一反应器和第二反应器可以为反应釜。
在配制稀释剂时,控制第一预设温度为37℃~43℃,例如可以为37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃等。
如此设置第一预设温度,保证磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素能够在水中充分混合溶解,且不会出现挥发现象,便于控制各组分之间的质量比例。通过各个组分之间的协同配合作用,充分发挥良好的稀释效果。
控制搅拌第一预设时间为35~45min,例如可以为35min、37min、39min、40min、42min、44min、45min等。
如此设置第一预设时间,不仅可以使磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素在水中充分溶解,并且可保证稀释剂稳定、均一的稀释性能。
在配制清洗剂时,控制第二预设温度为32℃~38℃,例如可以为32℃、34℃、35℃、37℃、38℃等。
如此设置第二预设温度,保证脂肪醇聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚能够在乙二醇中充分溶解,且不会出现挥发现象,便于控制各组分之间的质量比例。通过各个组分之间的协同配合作用,充分发挥良好的冲洗效果。
控制搅拌第二预设时间为35~45min,例如可以为35min、37min、39min、40min、42min、44min、45min等。
如此设置第二预设时间,不仅可以使脂肪醇聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚能够在乙二醇中充分溶解,并且可保证清洗剂稳定、均一的清洗性能。
另一方面,本发明实施例提供了一种深水固井用冲洗液,该深水固井用冲洗液包括:上述提及的任意一种冲洗液、水。冲洗液与水的质量比为5~15:85~95。
其中,冲洗液与水的质量比可以为5:85、7:87、10:90、11:91、12:92、13:93、14:94、15:95等。
通过将冲洗液与水按照上述质量比进行配制,得到的深水固井用冲洗液能够满足0~30℃深水固井作业的要求。
本发明实施例提供的深水固井用冲洗液可通过将冲洗液与水混合,在1800~2100rpm的转速下搅拌2~4min得到。其中,转速可以为1800rpm、1850rpm、1900rpm、1950rpm、2000rpm、2050rpm、2100rpm等。搅拌时间可以为2min、3min、4min等。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中,所涉及的操作未注明条件者,均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
其中,钻井液购自天津中油渤星工程科技有限公司。水泥浆中的油井G级水泥购自山东临朐胜潍特种水泥有限公司,其他组成原料购自天津中油渤星工程科技有限公司。水泥浆水灰比为0.44。脂肪醇聚氧乙烯醚为购自天津中和胜泰化工有限公司的脂肪醇聚氧乙烯(6~7)醚(润湿剂JFC)。辛基酚聚氧乙烯醚为购自临沂邦普进出口有限公司的辛基酚聚氧乙烯(7)醚。
实施例1
本实施例提供了一种冲洗液,该冲洗液通过以下方法制备得到:
向第一反应釜中加入75重量份的水,开启搅拌器,然后向第一反应釜中顺次加入8重量份的磺化单宁、6重量份的六偏磷酸钠、1重量份的羟乙基纤维素,在37℃的条件下搅拌35min,得到稀释剂。
向第二反应釜中加入65重量份的乙二醇,开启搅拌器,然后向第二反应釜中加入15重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚和5重量份的辛基酚聚氧乙烯醚,在32℃的条件下搅拌35min,得到清洗剂。
将上述稀释剂和清洗剂搅拌均匀,得到本实施例提供的冲洗液。
实施例2
本实施例提供了一种冲洗液,该冲洗液通过以下方法制备得到:
向第一反应釜中加入80重量份的水,开启搅拌器,然后向第一反应釜中顺次加入10重量份的磺化单宁、8重量份的六偏磷酸钠、2重量份的羟乙基纤维素,在40℃的条件下搅拌40min,得到稀释剂。
向第二反应釜中加入70重量份的乙二醇,开启搅拌器,然后向第二反应釜中加入20重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚和10重量份的辛基酚聚氧乙烯醚,在35℃的条件下搅拌40min,得到清洗剂。
将上述稀释剂和清洗剂搅拌均匀,得到本实施例提供的冲洗液。
实施例3
本实施例提供了一种冲洗液,该冲洗液通过以下方法制备得到:
向第一反应釜中加入85重量份的水,开启搅拌器,然后向第一反应釜中顺次加入12重量份的磺化单宁、10重量份的六偏磷酸钠、4重量份的羟乙基纤维素,在43℃的条件下搅拌45min,得到稀释剂。
向第二反应釜中加入75重量份的乙二醇,开启搅拌器,然后向第二反应釜中加入25重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚和15重量份的辛基酚聚氧乙烯醚,在38℃的条件下搅拌45min,得到清洗剂。
将上述稀释剂和清洗剂搅拌均匀,得到本实施例提供的冲洗液。
实施例4
本实施例提供了一种深水固井用冲洗液,该深水固井用冲洗液通过以下方法制得:
将95重量份的水、5重量份实施例1提供的冲洗液混合,并在1800rpm的转速下搅拌2min,得到本实施例提供的深水固井用冲洗液。
实施例5
本实施例提供了一种深水固井用冲洗液,该深水固井用冲洗液通过以下方法制得:
将95重量份的水、5重量份实施例2提供的冲洗液混合,并在2000rpm的转速下搅拌3min,得到本实施例提供的深水固井用冲洗液。
实施例6
本实施例提供了一种深水固井用冲洗液,该深水固井用冲洗液通过以下方法制得:
将90重量份的水、10重量份实施例2提供的冲洗液混合,并在2000rpm的转速下搅拌3min,得到本实施例提供的深水固井用冲洗液。
实施例7
本实施例提供了一种深水固井用冲洗液,该深水固井用冲洗液通过以下方法制得:
将85重量份的水、15重量份实施例3提供的冲洗液混合,并在2100rpm的转速下搅拌4min,得到本实施例提供的深水固井用冲洗液。
应用实施例1
本应用实施例对实施例5提供的深水固井用冲洗液的流变性能和耐温性能进行评价。具体评价过程为:选用实施例5提供的深水固井用冲洗液4份作为试样,并顺次编号为1号、2号、3号、4号。将其中一个试样放置到5℃冰水混合的水浴锅中,搅拌20min,取出,用六速旋转粘度计分别测试该试样在600rpm、300rpm、200rpm、100rpm、6rpm、3rpm下的塑性粘度和动切力。此外,按照上述方法,将剩余的三个试样分别放置在10℃、20℃和30℃下,搅拌20min,并测试其流变性能。具体参数详见表1。
表1
由表1可知,随着温度的升高,实施例5提供的深水固井用冲洗液的塑性粘度降低,但是变化不大,说明该深水固井用冲洗液在0~30℃时,具有良好的稳定性。可见,本发明实施例提供的深水固井用冲洗液能够满足0~30℃的深水固井作业要求。
应用实施例2
本应用实施例对实施例5提供的深水固井用冲洗液与钻井液、水泥浆混合浆体的相溶性进行评价。具体评价过程为:(1)选用实施例5提供的深水固井用隔离液作为试样,并与钻井液配制为7份不同体积比的混合浆体,顺次编号为a、b、c、d、e、f、g。在10℃时,将混合浆体加入至常压稠化仪中搅拌20min后,用六速旋转粘度计分别测试每个混合浆体在600rpm、300rpm、200rpm、100rpm、6rpm、3rpm下的塑性粘度和动切力。具体参数详见表2。
表2
由表2可知,随着冲洗液比例的增加,混合浆体的塑性粘度和动切力均明显降低,说明实施例5提供的深水固井用冲洗液与钻井液的相溶性好,能够有效地稀释钻井液。可见,本发明实施例提供的深水固井用冲洗液对钻井液有良好的稀释效果。
(2)选用实施例5提供的深水固井用隔离液作为试样,并与水泥浆配制为7份不同体积比的混合浆体,顺次编号为h、i、j、k、l、m、n。在10℃时,将混合浆体加入至常压稠化仪中搅拌20min后,用六速旋转粘度计分别测试每个混合浆体在600rpm、300rpm、200rpm、100rpm、6rpm、3rpm下的塑性粘度和动切力。具体参数详见表3。
表3
由表3可知,随着水泥浆比例的增加,混合浆体的塑性粘度和动切力逐渐增加,但是增加幅度不大,而且在试验过程中并没有出现絮凝、增稠现象。实施例5提供的深水固井用冲洗液与水泥浆的相溶性好。可见,本发明实施例提供的深水固井用冲洗液与水泥浆的相溶性良好。
应用实施例3
本应用实施例对实施例5、实施例6、实施例7提供的深水固井用冲洗液冲洗效果进行评价。具体评价过程为:以实施例5提供的深水固井用冲洗液为例,将配制的钻井液倒入六速旋转粘度计浆杯中,将六速旋转粘度计外筒浸入钻井液中,将转速调至200rpm,在钻井液中搅拌3min,然后浸泡3min,静滴3min,5℃时在冲洗液中清洗3~10min,观察冲洗液对旋转粘度计外筒的冲洗效果。同理,在10℃和15℃时,分别采用冲洗液对六速旋转粘度计外筒上的钻井液进行清洗,并观察冲洗液对旋转粘度计外筒的冲洗效果。同理,对实施例6和实施例7提供的深水固井用冲洗液的冲洗效果进行评价。具体参数详见表4。
其中,冲洗效率通过以下公式来获取:
其中,冲洗前附着钻井液的质量、冲掉钻井液的质量+附着冲洗液质量均可以通过差重法来获取。通过称取六速旋转粘度计外筒在附着钻井液前后的质量,并作差,可以获取冲洗前附着钻井液的质量。同过称取六速旋转粘度计外筒在冲洗前后的质量,并作差,可以获取冲掉钻井液的质量与附着冲洗液的质量之和。其中,附着冲洗液的质量是一个误差因素,但是不影响对冲洗效率的判定。
表4
由表4可知,随着温度升高,实施例5~7提供的深水固井用冲洗液对钻井液的冲洗效率有所提高,但是在5~15℃时,其冲洗效率也高。可见,本发明实施例提供的深水固井用冲洗液的冲洗效率高,能够将钻井液冲洗干净,提高了水泥浆与井壁和套管之间界面的胶结强度,从而提高固井质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冲洗液,其特征在于,所述冲洗液包括:稀释剂和清洗剂;
所述稀释剂和所述清洗剂的质量比为75~95:18~24;
所述稀释剂包括:水、磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素;
水、所述磺化单宁、所述六偏磷酸钠、所述羟乙基纤维素的质量比为75~85:8~12:6~10:1~4;
所述清洗剂包括:乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚;
所述乙二醇、所述脂肪醇聚氧乙烯醚、所述辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为65~75:15~25:5~15。
2.根据权利要求1所述的冲洗液,其特征在于,所述稀释剂和所述清洗剂的质量比为80:20。
3.根据权利要求1所述的冲洗液,其特征在于,水、所述磺化单宁、所述六偏磷酸钠、所述羟乙基纤维素的质量比为80:10:8:2。
4.根据权利要求1所述的冲洗液,其特征在于,所述乙二醇、所述脂肪醇聚氧乙烯醚、所述辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为70:20:10。
5.一种冲洗液的制备方法,其特征在于,所述制备方法应用于权利要求1~4任一项所述的冲洗液中,所述制备方法包括:
按照各组分的质量比,向第一反应器中加入水,然后在搅拌状态下,向所述第一反应器中顺次加入磺化单宁、六偏磷酸钠、羟乙基纤维素,控制所述第一反应器的温度为第一预设温度,搅拌第一预设时间,得到稀释剂;
向第二反应器中加入乙二醇,然后在搅拌状态下,向所述第二反应器中加入脂肪醇聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚,控制所述第二反应器的温度为第二预设温度,搅拌第二预设时间,得到清洗剂;
将所述清洗剂和所述稀释剂搅拌均匀,得到所述冲洗液。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述第一预设温度为37℃~43℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述第一预设时间为35~45min。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述第二预设温度为32℃~38℃。
9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述第二预设时间为35~45min。
10.一种深水固井用冲洗液,其特征在于,所述深水固井用冲洗液包括:权利要求1~4任一项所述的冲洗液、水;
所述冲洗液与水的质量比为5~15:85~:95。
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