CN110804429A - 油基钻井液油泥污染清洗液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了油基钻井液油泥污染清洗液，属于油基钻井液领域。该清洗液包括以下重量百分比的组分：表面活性剂4‑10％，互溶剂6‑25％，油相2‑15％，稳定剂1.5‑2％，余量为水。稳定剂具有疏水基与亲水基。疏水基用于与油基钻井液油泥污染的油相结合。亲水基用于与油泥污染清洗液的水相结合。其中，稳定剂中的疏水基与油泥污染的油相结合，亲水基与清洗液的水相结合，增加了乳液滴的稳定性，使溶有油泥污染的清洗液被带出井口。在对井口携带油泥污染的清洗液加热至预设温度后，会破坏稳定剂中亲水基与清洗液水相之间的稳定性以及疏水基与油泥污染之间的稳定性，导致油泥污染与清洗液分离，实现清洗液的回收后处理再利用。
Description
技术领域
本发明属于油基钻井液领域，涉及油基钻井液油泥污染清洗液及其制备方法。
背景技术
随着页岩气等非常规油气藏开发进程加快，油基钻井液应用越来越广泛。由于油基钻井液容易粘附地层微粒和钻井泥浆中的固相物质形成油泥，在后续的完井过程中，油泥会粘附在套管内壁上形成堵塞物，导致压裂工具下入困难，作业不能正常进行。因此，提供一种清洗液对油基钻井液油泥污染进行清洗是十分必要的。
相关技术提供的油基钻井液油泥污染清洗液主要包括有机酸溶液、表面活性剂、互溶剂、渗透剂、缓释剂以及基础油。
发明人发现相关技术存在以下技术问题：
上述清洗液中含有有机相：有机酸溶液、表面活性剂、互溶剂、渗透剂、缓释剂，油相：基础油，清洗后的液体直接排放后容易造成环境污染。
发明内容
本发明实施例提供了油基钻井液油泥污染清洗液，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：
本发明提供了油基钻井液油泥污染清洗液，所述油基钻井液油泥污染清洗液包括以下重量百分比的组分：表面活性剂4-10％，互溶剂6-25％，油相2-15％，稳定剂1.5-2％，余量为水；
所述稳定剂具有疏水基与亲水基；
所述疏水基用于与所述油基钻井液油泥污染的油相结合；
所述亲水基用于与所述油泥污染清洗液的水相结合。
在一种可以实现的方式中，所述稳定剂为烷基酚聚氧乙烯醚，所述烷基酚聚氧乙烯醚的分子式为RnC6H4(OC2H4)mOH，R为C6-C14的烷基，n为2-5的整数，m为1-150的整数。
在一种可以实现的方式中，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯。
在一种可以实现的方式中，所述互溶剂为乙二醇、丙醇、丁醇低碳醇醚中的一种或几种。
在一种可以实现的方式中，所述油相为溶剂油。
另一方面，本发明提供了油基钻井液油泥污染清洗液的制备方法，用于制备上述任一项所述的油基钻井液油泥污染清洗液，所述方法包括：将所述互溶剂与所述油相加入反应釜中，加热至第一预设温度后依次加入所述表面活性剂与所述稳定剂，搅拌均匀，冷却至第二预设温度，加入所述水，搅拌均匀，得到所述油基钻井液油泥污染清洗液。
在一种可以实现的方式中，所述第一预设温度为40-50℃。
在一种可以实现的方式中，所述第二预设温度为18-28℃。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
采用本发明实施例提供的油基钻井液油泥污染清洗液，通过加入油相，使油泥污染在表面活性剂作用下溶于该油相形成微小的乳液滴，实现对井壁缝隙附着的油泥的剥离。通过加入互溶剂，使清洗液中的各组分互溶，同时，使微小乳液滴与清洗液中其他组分互溶，加速了油泥污染在清洗液中的分散。通过加入稳定剂，稳定剂中的疏水基与油泥污染的油相结合，亲水基与清洗液的水相结合，增加了乳液滴的稳定性，使溶有油泥污染的清洗液被带出井口。在对井口携带油泥污染的清洗液加热至预设温度后，会破坏稳定剂中亲水基与清洗液水相之间的稳定性以及疏水基与油泥污染之间的稳定性，导致油泥污染与清洗液分离，实现清洗液的回收后处理再利用，减少了对环境的污染。
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油基钻井液油泥污染清洗液，该清洗液包括以下重量百分比的组分：表面活性剂4-10％，互溶剂6-25％，油相2-15％，稳定剂1.5-2％，余量为水。
稳定剂具有疏水基与亲水基。
疏水基用于与油基钻井液油泥污染的油相结合。
亲水基用于与油泥污染清洗液的水相结合。
采用本发明实施例提供的油基钻井液油泥污染清洗液，通过加入油相，使油泥污染在表面活性剂作用下溶于该油相形成微小的乳液滴，实现对井壁缝隙附着的油泥的剥离。通过加入互溶剂，使清洗液中的各组分互溶，同时，使微小乳液滴与清洗液中其他组分互溶，加速了油泥污染在清洗液中的分散。通过加入稳定剂，稳定剂中的疏水基与油泥污染的油相结合，亲水基与清洗液的水相结合，增加了乳液滴的稳定性，使溶有油泥污染的清洗液被带出井口。在对井口携带油泥污染的清洗液加热至预设温度后，会破坏稳定剂中亲水基与清洗液水相之间的稳定性以及疏水基与油泥污染之间的稳定性，导致油泥污染与清洗液分离，实现清洗液的回收后处理再利用，减少了对环境的污染。
其中，清洗液中表面活性剂的重量百分比为4-10％，示例的，可以是4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等。
互溶剂的重量百分比为6-25％，示例的，可以是6％、7％、9％、11％、12％、13％、14％、16％、18％、20％、21％、22％、24％、25％等。
油相的重量百分比为2-15％，示例的，可以是2％、3％、4％、5％、6％、8％、9％、10％、12％、14％、15％等。
稳定剂的重量百分比为1.5-2％，示例的，可以是1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％等。
预设温度为80-95℃，示例的，可以是80℃、82℃、86℃、90℃、91℃、93℃、94℃、95℃等。
稳定剂为烷基酚聚氧乙烯醚。烷基酚聚氧乙烯醚的分子式为RnC6H4(OC2H4)mOH，R为C6-C14的烷基，n为2-5的整数，例如，n可以为2、3、4、5等。m为1-150的整数，例如，m可以为1、4、6、7、9、100、150等。
具体的，稳定剂可以为辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)mOH，壬基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)8C6H4(OC2H4)mOH等。
可以理解的是，稳定剂辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)mOH，壬基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)8C6H4(OC2H4)mOH等中既含有醚键，即疏水基，又有羟基，即亲水基。醚键具有亲油性，可以溶解于憎水化合物，羟基具有亲水性，可以溶解于水溶性化合物。因此，通过加入辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)mOH，或壬基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)8C6H4(OC2H4)mOH等稳定剂，其组分中的醚键于油泥污染的油相结合，羟基与清洗液中的水相结合，增加了溶有油泥污染的乳液滴的稳定性，使油泥污染被带出井口。
作为一种示例，本发明实施例提供的清洗液的稳定剂采用辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)mOH，或者辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)mOH，其中的醚键与油泥污染的油相结合，羟基与清洗液的水相结合，使油泥污染溶于清洗液中形成微小乳液滴，增加了乳液滴的稳定性，使油泥污染被带出井口。对井口出来的清洗液与油泥污染的混合物进行加热，当温度上升至95℃时，会破坏稳定剂中的亲水基与清洗液水相的水分子之间的稳定性，疏水基与油泥污染之间的稳定性，导致油泥污染与清洗液分离，实现清洗液的回收后处理再利用，减少了对环境的污染。
稳定剂辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)mOH中的羟基与清洗液中水相的水分子形成的氢键被破坏，醚键与油泥污染之间的稳定性被破坏，使清洗液与油泥污染分离。实现了清洗液的回收利用，清洗液不再外排，减少了对环境的破坏。
表面活性剂是由环氧乙烷与失水山梨醇油酸酯反应生成的聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯。聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯溶于互溶剂后，聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯的亲水基团羧酸基团与清洗液中的水相结合，疏水基团烷基与油泥污染的油相结合，对油泥污染的油相进行有效增容，使油泥污染溶于清洗液中，形成微小乳液滴。
互溶剂使清洗液中的各组分相互溶解，并且使油泥污染溶于油相形成微小乳液滴后与清洗液中的其他组分互溶，加速了油泥污染在清洗液中的分散速率。
互溶剂可以为乙二醇、丙醇、丁醇等低碳醇醚中一种或几种。可以理解的是，上述的乙二醇、丙醇、丁醇等低碳醇醚的组成中既有醚键，又有羟基，醚键具有亲油性，可以溶解于憎水化合物，羟基具有亲水性，可以溶解于水溶性化合物。
作为一种示例，乙二醇作为本发明实施例提供的清洗液的互溶剂，乙二醇中的醚键可以与油泥污染中的油相结合，也可以与清洗液中其他组分的油相结合，如，与稳定剂辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)mOH的油相结合；与表面活性剂聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯羟基的油相结合。乙二醇的羟基可以与油泥污染中的水相结合，也可以与清洗液中的水相结合。使清洗液中的各组分互溶。同时，使油泥污染溶于清洗液油相中形成微小乳液滴，微小乳液滴与清洗液中的其他组分互溶，提高了油泥污染在清洗液中的分散速率。
作为一种示例，清洗液中的油相可以为溶剂油，例如油漆溶剂油等。
另一方面，本发明实施例提供了油基钻井液油泥污染清洗液的制备方法，用于上述任一项的油基钻井液油泥污染清洗液的制备。
上述制备方法包括：将互溶剂与油相加入反应釜中，加热至第一预设温度后依次加入表面活性剂和稳定剂，搅拌均匀，冷却至第二预设温度，加入水，搅拌均匀，得到油基钻井液油泥污染清洗液。
可以理解的是，加入的互溶剂、油相、表面活性剂以及稳定剂的量与上述清洗液中互溶剂、油相、表面活性剂以及稳定剂的含量相一致。
可以理解的是，将互溶剂与油相加入反应釜中，反应第一预设温度，反应温度越高，则需要耐高温的设备进行加热，清洗液制备的成本越高，反应温度过低，互溶剂与油相溶解速度越低。因此，第一预设温度为40-50℃，示例的，可以是40℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、49℃、50℃等。
第二预设温度为18-28℃，示例的，可以是18℃、19℃、20℃、21℃、25℃、26℃、27℃、28℃等。
以下通过具体实施例来进一步说明本发明：
在一种可以实现的方式中，可计作实例A，本发明实施例提供了一种油基钻井液油泥污染清洗液，该清洗液包括以下重量百分比的组分：聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯4％，丁醇6％，溶剂油2％，辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)10OH1.5％以及余量的水。
上述清洗液的制备方法为：将6％的丁醇，2％的溶剂油加入反应釜中加热至40℃，依次加入4％的聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯，1.5％的辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)10OH，搅拌均匀，冷却至18℃，加入水，搅拌均匀后出料，得到油基钻井液油泥污染清洗液。
在一种可以实现的方式中，可计作实例B，本发明实施例提供了一种油基钻井液油泥污染清洗液，该清洗液包括以下重量百分比的组分：聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯5％，丙醇9％，溶剂油3％，辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)6OH1.6％，以及余量的水。
上述清洗液的制备方法为：将9％的丙醇，3％的溶剂油加入反应釜中加热至42℃，依次加入5％的聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯，1.6％的辛基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)6OH，搅拌均匀，冷却至19℃，加入水，搅拌均匀后出料，得到油基钻井液油泥污染清洗液。
在一种可以实现的方式中，可计作实例C，本发明实施例提供了一种油基钻井液油泥污染清洗液，该清洗液包括以下重量百分比的组分：聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯6％，丙醇11％，溶剂油4％，壬基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)8C6H4(OC2H4)10OH1.7％，以及余量的水。
上述清洗液的制备方法为：将11％的丙醇，4％的溶剂油加入反应釜中加热至43℃，依次加入6％的聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯，1.7％的壬基酚聚氧乙烯醚CH3(CH2)8C6H4(OC2H4)10OH，搅拌均匀，冷却至19℃，加入水，搅拌均匀后出料，得到油基钻井液油泥污染清洗液。
在一种可以实现的方式中，本实施例对上述实例中制备的油基钻井液油泥污染清洗液的清洗效率进行评价。
步骤1、向油基钻井液中加入岩屑粉末，模拟油泥，加入岩屑粉末的质量为总油泥质量的10％。将配制好的油泥倒入第一烧杯中，称取第一烧杯和油泥的总重量，记为W0。
步骤2、将六速旋转粘度计的转芯从转头取下，将旋转粘度计的外筒浸入油泥中，在100r/min的条件下搅拌1min，将粘附有油泥的旋转粘度计外筒取出后静滴3min，再次称取第一烧杯和油泥的总重量，记为W1。
步骤3、向第二烧杯中装入适量清水，称取第二烧杯和清水的总重量，记为W2。
步骤4、将粘附有油泥的旋转粘度计外筒浸入清水中浸泡5min，然后取出，静滴3min，再次称取第二烧杯和清水的总重量，记为W3。
步骤5、将配好的清洗液倒入第三烧杯中，称取第三烧杯和清洗液的总重量，记为W4。
步骤6、将粘附有油泥的旋转粘度计外筒在清洗液中以300r/min转速清洗5min，将粘附有油泥的旋转粘度计外筒取出后静滴3min，称取第三烧杯和清洗液的总重量，记为W5。
清洗液的清洗效率通过如下公式进行计算：
按上述方法分别测试上述实施例中清洗液的清洗效果，实验结果如表1所示。
表1实例中清洗液的清洗效果
从表1可以看出上述实例中清洗液的清洗效率则都达到了90％以上，具有非常好的清洗效果。
在一种可以实现的方式中，本实施例是对上述实例制备的油基钻井液油泥污染清洗液的应用实例。
在XX气田XX-H1井进行了实例提供的油基钻井液油泥污染清洗液的应用。
取上述实例中任一实例制备的清洗液20吨，通过管线将液罐和压裂车连通，压裂车通过管线连接油管泵注清洗液，泵注排量400L/min，泵注过程中打开环空。50分钟后清洗液完全注入，继续泵注清水顶替清洗液，泵注排量400L/min。50min后，携带有黑色污物的返排液返出时，将返排出的清洗液回收入液罐。对回收的清洗液中的固体污物在92℃温度下沉降3小时，进行过滤分离后的清液仍然是油基钻井液油泥污染清洗液，清洗液清洗效率评价结果为95.88％。回收的清洗液继续在XX气田XX-H2井进行清除油基钻井液油泥污染的作业，泵注排量400L/min，50分钟后清洗液完全注入，继续泵注清水顶替清洗液，泵注排量400L/min。50min后，携带有大量黑色污物的返排液返出时，将返排出的清洗液回收入液罐。对回收的清洗液中的固体污物在92℃温度下沉降3小时，进行过滤分离后的清液仍然是油基钻井液油泥污染清洗液，清洗液清洗效率评价结果为96.34％。
本发明实施例提供的油基钻井液油泥污染清洗液，其配方简单，能够针对完井后粘附在套管内壁的油泥进行清洗，清洗后，将回收液经过简单的沉降和固液分离，可重新用于油基钻井液油泥污染清洗液配液，且操作简便，便于规模化推广应用。
以上所述仅为本发明的说明性实施例，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 (8)
1.油基钻井液油泥污染清洗液，其特征在于，所述油基钻井液油泥污染清洗液包括以下重量百分比的组分：表面活性剂4-10％，互溶剂6-25％，油相2-15％，稳定剂1.5-2％，余量为水；
所述稳定剂具有疏水基与亲水基；
所述疏水基用于与所述油基钻井液油泥污染的油相结合；
所述亲水基用于与所述油泥污染清洗液的水相结合。
2.根据权利要求1所述的油基钻井液油泥污染清洗液，其特征在于，所述稳定剂为烷基酚聚氧乙烯醚，所述烷基酚聚氧乙烯醚的分子式为RnC6H4(OC2H4)mOH，R为C6-C14的烷基，n为2-5的整数，m为1-150的整数。
3.根据权利要求1所述的油基钻井液油泥污染清洗液，其特征在于，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯。
4.根据权利要求1所述的油基钻井液油泥污染清洗液，其特征在于，所述互溶剂为乙二醇、丙醇、丁醇低碳醇醚中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的油基钻井液油泥污染清洗液，其特征在于，所述油相为溶剂油。
6.一种油基钻井液油泥污染清洗液的制备方法，用于制备权利要求1-5任一项所述的油基钻井液油泥污染清洗液，其特征在于，所述方法包括：将所述互溶剂与所述油相加入反应釜中，加热至第一预设温度后依次加入所述表面活性剂与所述稳定剂，搅拌均匀，冷却至第二预设温度，加入所述水，搅拌均匀，得到所述油基钻井液油泥污染清洗液。
7.根据权利要求6所述的油基钻井液油泥污染清洗液的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为40-50℃。
8.根据权利要求6所述的油基钻井液油泥污染清洗液的制备方法，其特征在于，所述第二预设温度为18-28℃。
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