CN115141617A - 一种增粘提切剂、油基泥浆冲洗液及其制备方法和应用 - Google Patents
一种增粘提切剂、油基泥浆冲洗液及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种增粘提切剂、油基泥浆冲洗液及其制备方法和应用。所述增粘提切剂的制备原料包括提粘剂和发泡剂，所述发泡剂的重量占所述提粘剂重量的40％～70％，所述发泡剂的制备原料包括酸以及碳酸盐和碳酸氢盐中的至少一种。本发明提供的增粘提切剂，使用方便，只需将片剂的增粘提切剂按生产需要倒入现场配水罐中、搅拌使其溶解即可，用于油基泥浆冲洗液时，能够高效冲洗粘附在井壁等处的油浆、油膜和泥饼等，进而改善环空界面的胶结环境，保证水泥环的封固质量。
Description
技术领域
本发明涉及油气井钻井领域，具体涉及一种增粘提切剂和由该增粘提切剂配制得到的油基泥浆冲洗液，以及该增粘提切剂的制备方法和应用。
背景技术
在固井过程中，井壁失稳的问题给钻井、地质录井、测井和固井等作业过程带来了一定的困难。其中，油基钻井液通常用于解决页岩稳定性的问题，并取得了良好的钻井施工效果。但是，就固井施工过程而言，油基钻井液会滞留在界面处并形成油浆和油膜，这将会严重影响水泥环的界面胶结强度，降低水泥环的封固质量。因此，在固井注水泥作业前，要注入有高效冲洗作用的冲洗液，用于清洗黏附在界面处的油浆、油膜及泥饼，改善环空界面的胶结环境，保证水泥环的封固质量。
现有技术中，基于聚合物表面活性剂的固井用油基泥浆冲洗液，往往需要向其中加入流型调节剂(例如增粘型聚合物或无机物)，这样才能保证冲洗液具有一定的切力和粘度，在水利机械作用下起到对油浆和油膜的拖拽作用。同时，利用冲洗液自身较强的乳化作用，能够有效乳化油膜和残油，进而达到清洗粘稠油基钻井液的目的。
CN105315979A公开了一种固井用油基泥浆冲洗液及制备方法，其中，所述冲洗液包括以重量份数计的以下组分：水100重量份；聚合物表面活性剂1～4重量份；纳米凹凸棒土1～3重量份；所述聚合物表面活性剂结构式为所述纳米凹凸棒土的颗粒直径在2～50nm中间。该冲洗液的制备方法包括：将所述组分按所述用量搅拌均匀制得所述固井用油基泥浆冲洗液。本发明的冲洗液对钻井中使用白油基和柴油基钻井液有较好的清洗驱替效果，能有效解决钻井使用油基钻井液粘度高，固井时油膜清洗困难，环空顶替不干净的问题，尤其是对塑性粘度较大的钻井液冲洗效果更加明显。
CN105315978A公开了一种固井用油基泥浆冲洗液及制备方法，其中，所述冲洗液包括按重量份数计的以下组分：水100份；非离子表面活性剂4～8份；阴离子表面活性剂5～8份；两性表面活性剂4～5份；斯潘801～2份；吐温801～2份；提粘提切剂0.2～3.5份。该冲洗液的制备方法包括：所述组分按所述用量，先加入提粘提切剂搅拌均匀，再加入其它组分搅拌均匀，制得所述固井用油基泥浆冲洗液。本发明的冲洗液具有一定的切力和粘度，在水力机械作用下起到对油浆和油膜的拖拽作用；同时冲洗液有很强的乳化作用，能够有效乳化油膜和残油，达到有效清洗粘稠油基钻井液的目的，适合塑性粘度、切力很高的油基钻井液的冲洗。
但是，上述提供的增粘提切剂的溶解时间特别长，其表面在水中先遇水水化包裹了内部的未溶解部分，形成了水化不完全的颗粒结构。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种增粘提切剂和由该增粘提切剂配制得到的油基泥浆冲洗液，以及该增粘提切剂的制备方法和应用，本发明的增粘提切剂使用方便，在现场配水时能够快速溶解。
本发明第一方面提供了一种增粘提切剂，其制备原料包括提粘剂和发泡剂，所述发泡剂的重量占所述提粘剂重量的40％～70％，所述发泡剂的制备原料包括酸以及碳酸盐和碳酸氢盐中的至少一种。
本发明提供的增粘提切剂利用“泡腾片”的原理，其中，发泡剂产生的气体能够使得该增粘提切剂发生崩解，遇水后能够快速溶解，进而能够避免增粘提切剂在水中的表面先遇水水化后，会包裹内部的未溶解部分，并形成水化不完全的颗粒结构的特点，使得该增粘提切剂能够在水中快速且充分溶解。
根据本发明所述的增粘提切剂的一些实施方式，所述提粘剂选自凹凸棒土、文莱胶、黄原胶和羧甲基纤维素(CMC)中的至少一种。
根据本发明所述的增粘提切剂的一些实施方式，所述提粘剂的粒径为200～350目。本发明中，通过控制提粘剂的粒径在该范围内，能够增大其与发泡剂混合时的接触面积，使得提粘剂和发泡剂能够均匀混合。
根据本发明所述的增粘提切剂的一些实施方式，所述酸为固体酸，所述固体酸选自柠檬酸、酒石酸、马来酸和氨基磺酸中的至少一种。
根据本发明所述的增粘提切剂的一些实施方式，所述碳酸盐为固体碳酸盐，所述固体碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁和碳酸铝中的至少一种。
根据本发明所述的增粘提切剂的一些实施方式，所述碳酸氢盐为固体碳酸氢盐，所述固体碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢镁中的至少一种。
根据本发明所述的增粘提切剂的一些实施方式，所述酸中的H+摩尔数和所述碳酸盐中的CO3 2-摩尔数的配比为2:1。
根据本发明所述的增粘提切剂的一些实施方式，所述酸中的H+摩尔数和所述碳酸氢盐中的HCO3 -摩尔数的配比为1:1。
根据本发明所述的增粘提切剂的一些实施方式，所述增粘提切剂为真空包装的片剂。本发明中，将增粘提切剂进行真空包装，能够隔绝空气中的水汽，避免其中的发泡剂遇到水汽后生成二氧化碳气体，进而导致增粘提切剂发生崩解。
本发明提供的增粘提切剂，利用其中的H+/CO3 2-和/或H+/HCO3 -反应后生成的二氧化碳气体，使得该增粘提切剂崩解，遇水后能够快速溶解，进而避免传统应用过程中增粘提切剂的表面遇水水化后会包裹内部的未溶解部分，进行导致形成水化不完全的颗粒结构的缺陷。
本发明第二方面提供了一种上述的增粘提切剂的制备方法，所述制备方法为将所述提切剂和所述发泡剂混合，其中，所述发泡剂的重量与所述提粘剂的重量配比为40％～70％。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述发泡剂的制备方法为：将酸和碳酸盐按照酸中的H+摩尔数和碳酸盐中CO3 2-摩尔数的配比为2:1进行混合。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述发泡剂的制备方法为：将酸和碳酸氢盐按照酸中的H+摩尔数和碳酸氢盐中HCO3 -摩尔数的配比为1:1进行混合。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述制备方法还包括：对所述混合后得到的增粘提切剂进行压片和真空包装处理。该压片过程采用压片机进行，将制备得到的增粘提切剂压成硬片。在本发明的不同实施方式中，并不限制压片处理和真空包装处理的具体操作过程，利用常规工艺压制形成不同规格的片剂即可。
本发明第三方面提供了一种油基泥浆冲洗液，所述油基泥浆冲洗液通过将上述增粘提切剂溶解在水中得到。
本发明提供的增粘提切剂，由于其中的发泡剂遇水后能够产生二氧化碳气体，使得该增粘提切剂崩解，遇水快速溶解。进而，本发明提供的油基泥浆冲洗液能够高效冲洗粘附在井壁等处的油浆、油膜和泥饼等，进而改善环空界面的胶结环境，保证水泥环的封固质量。
本发明第四方面提供了一种上述的增粘提切剂、上述的增粘提切剂的制备方法或上述的油基泥浆冲洗液在固井过程中的应用，优选为在油基泥浆冲洗过程中的应用。但并不限于此。
本发明的有益效果：
本发明提供的增粘提切剂，使用方便，只需将片剂的增粘提切剂按生产需要倒入现场配水罐中、搅拌使其溶解即可。
本发明的增粘提切剂用于油基泥浆冲洗液时，能够高效冲洗粘附在井壁等处的油浆、油膜和泥饼等，进而改善环空界面的胶结环境，保证水泥环的封固质量。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
本发明实施例中用到的试剂来源：
(1)凹凸棒土购自德州大陆架石油工程技术有限公司。
(2)文莱胶购自德州大陆架石油工程技术有限公司。
(3)黄原胶购自德州大陆架石油工程技术有限公司。
(4)羧甲基纤维素购自德州大陆架石油工程技术有限公司。
其余试剂可通过市售获得。
【实施例1】
取100重量份的凹凸棒土和40重量份的发泡剂混合均匀后用压片机压成规格为直径和厚度均为5mm的硬片，并进行真空包装，得到样品1#。
其中，发泡剂中，柠檬酸和碳酸氢钠的摩尔比为1:3。
【实施例2】
取100重量份的文莱胶和50重量份的发泡剂混合均匀后用压片机压成规格为直径和厚度均为1cm的硬片，并进行真空包装，得到样品2#。
其中，发泡剂中，酒石酸和碳酸钠的摩尔比为1:1。
【实施例3】
取100重量份的黄原胶和60重量份的发泡剂混合均匀后用压片机压成规格为直径和厚度均为3cm的硬片，并进行真空包装，得到样品3#。
其中，发泡剂中，马来酸和碳酸钾的摩尔比为1:1。
【实施例4】
取100重量份的羧甲基纤维素和70重量份的发泡剂混合均匀后用压片机压成规格为直径和厚度均为5cm的硬片，并进行真空包装，得到样品4#。
其中，发泡剂中，氨基磺酸和碳酸氢钾的摩尔比为1:1。
【对比例1】
取100重量份的凹凸棒土和35重量份的发泡剂混合均匀后用压片机压成规格为直径和厚度均为5mm的硬片，并进行真空包装，得到样品5#。
其中，发泡剂中，柠檬酸和碳酸氢钠的摩尔比为1:3。
【对比例2】
取100重量份的凹凸棒土和75重量份的发泡剂混合均匀后用压片机压成规格为直径和厚度均为5mm的硬片，并进行真空包装，得到样品6#。
其中，发泡剂中，柠檬酸和碳酸氢钠的摩尔比为1:3。
【测试例】
分别测试样品1#-6#、凹凸棒土、文莱胶、黄原胶和羧甲基纤维素(CMC)在水中溶解性能，具体过程为：
分别称取10g样品1#-6#、凹凸棒土、文莱胶、黄原胶和羧甲基纤维素(CMC)，并分别投入25℃的200mL水中，在60转/分钟的速度下进行搅拌，搅拌时间分别为5分钟和10分钟时，各物质在水中的溶解情况见表1。
表1
通过表1可以看出，实施例制备的包括提粘剂和发泡剂的样品1#-4#，在水中具有很好的溶解情况，在常温下慢速搅拌5分钟即可完全溶解，而不含有发泡剂的凹凸棒土、文莱胶、黄原胶和羧甲基纤维素(CMC)在搅拌时间为10分钟时仍然无法完全溶解。并且，对于对比例1所制备的增粘提切剂，其中发泡剂的添加量较少，导致5分钟的溶解情况不好，而当发泡剂的添加量较多时，根据发泡剂的作用原理，会促进增粘提切剂的溶解，但不利于在工业应用过程中成本的控制。
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种增粘提切剂，其制备原料包括提粘剂和发泡剂，所述发泡剂的重量占所述提粘剂重量的40％～70％，所述发泡剂的制备原料包括酸以及碳酸盐和碳酸氢盐中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的增粘提切剂，其特征在于，所述提粘剂选自凹凸棒土、文莱胶、黄原胶和羧甲基纤维素中的至少一种，优选地，所述提粘剂的粒径为200～350目。
3.根据权利要求1或2所述的增粘提切剂，其特征在于，所述酸为固体酸，所述固体酸选自柠檬酸、酒石酸、马来酸和氨基磺酸中的至少一种；和/或，
所述碳酸盐为固体碳酸盐，所述固体碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁和碳酸铝中的至少一种；和/或，
所述碳酸氢盐为固体碳酸氢盐，所述固体碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢镁中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的增粘提切剂，其特征在于，所述酸中的H+摩尔数和所述碳酸盐中的CO3 2-摩尔数的配比为2:1；和/或，
所述酸中的H+摩尔数和所述碳酸氢盐中的HCO3 -摩尔数的配比为1:1。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的增粘提切剂，其特征在于，所述增粘提切剂为真空包装的片剂。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述的增粘提切剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为将所述提切剂和所述发泡剂混合，其中，所述发泡剂的重量占所述提粘剂重量的40％～70％。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述发泡剂的制备方法为：将酸和碳酸盐按照酸中的H+摩尔数和碳酸盐中CO3 2-摩尔数的配比为2:1进行混合；和/或，
将酸和碳酸氢盐按照酸中的H+摩尔数和碳酸氢盐中HCO3 -摩尔数的配比为1:1进行混合。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：对所述混合后得到的增粘提切剂进行压片和真空包装处理。
9.一种油基泥浆冲洗液，其特征在于，所述油基泥浆冲洗液通过将权利要求1-5中任一项所述的增粘提切剂溶解在水中得到。
10.一种权利要求1-5中任意一项所述的增粘提切剂、权利要求6-8中任意一项所述的增粘提切剂的制备方法或权利要求9所述的油基泥浆冲洗液在固井过程中的应用，优选为在油基泥浆冲洗过程中的应用。
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