一种阳离子防塌雾化液及其制备方法技术

本发明专利技术属于石油钻井技术领域，具体涉及一种适用于雾化钻井的阳离子防塌雾化液及其制备方法。所述防塌雾化液的质量百分组成如下：发泡剂0.1~0.5%、阳离子包被絮凝剂0.03~0.10%、阳离子井壁稳定剂0.3~0.7%，余量为水；所述防塌雾化液的pH值为8~10。本发明专利技术阳离子防塌雾化液具有强抑制、强吸附、强包被成膜性能，有效抑制泥页岩的水化膨胀，延长雾化钻井安全作业时间，提高雾化钻井适应地层出水量，有利于发挥气体钻井的技术优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油钻井
，具体涉及一种适用于雾化钻井的阳离子防塌雾化液及其制备方法。
技术介绍
气体钻井是以气体作为循环介质代替钻井液的钻井技术，与钻井液钻井相比可极大的保护储层、大幅度提高机械钻速、有效减少井漏等井下复杂，但也存在地层出水后的井壁失稳、泥包卡钻及岩屑携带等问题，从而成为推广气体钻井的瓶颈。雾化钻井技术的出现解决了上述问题、保持了气体钻井的优势，但存在适用出水量较低(＜30m3/h)，井壁稳定时间短(3～5d)等难题。雾化钻井属欠平衡钻井，故力学防塌技术措施受到限制，需要从化学的角度提高雾化钻井流体的抑制防塌能力，使雾化液保持良好的抑制性来减少水化作用，补偿循环流体密度低的影响。目前解决这一问题的方法是在雾化钻井流体中加入与之相匹配的抑制剂来抑制泥页岩的水化膨胀。但一方面现有可使用的雾化防塌剂剂种单一，另外雾化钻井施工中使用的抑制防塌剂必须考虑平衡提高钻井液抑制性与保持钻井液胶体稳定性之间的矛盾，故现有采用水基钻井液所用的处理剂，包括KCl、大分子包被剂、含阳离子单体的聚合物防塌剂等的方式抑制能力非常有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种阳离子防塌雾化液，可解决现有雾化钻井施工中使用的抑制防塌剂不能有效抑制泥页岩的水化膨胀的问题，可延长雾化钻井安全作业时间，提高雾化钻井适应地层出水量，发挥气体钻井的技术优势。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种阳离子防塌雾化液，所述阳离子防塌雾化液的质量百分组成如下：发泡剂0.1～0.5％、阳离子包被絮凝剂0.03～0.10％、阳离子井壁稳定剂0.3～0.7％，余量为水；所述防塌雾化液的pH值为8～10。所述的发泡剂选自非离子表面活性剂和/或阳离子表面活性剂中的一种或两种以上的混合物。优选的，所述的发泡剂选自烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的混合物。雾化液中的发泡剂能促使基液产生泡沫。发泡剂的使用量应控制在0.1～0.5％，当少于0.1％时，发泡能力变差，不能满足雾化钻井需求；当大于0.5％时，发泡能力强，泡沫半衰期长，不能雾化钻井。发泡剂添加量优选控制在0.2％。所述阳离子包被絮凝剂选自有机酰胺类单体、N-烷基取代酰胺类单体与下列之一的单体共聚所得的产物，共聚产物的相对分子质量大于1000万：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸二甲胺基乙酯或甲基丙烯酸二甲胺基乙酯；共聚条件为在pH值调节剂和引发剂作用下于20～25℃恒温10～16h。所述阳离子包被絮凝剂起到稳定泡沫、抑制防塌、絮凝雾化污水，提高雾化基液循环利用率的目的，其相对分子质量大于1000万。其加量大于0.1％时，发泡能力降低、泡沫半衰期延长，不利于雾化钻井，也不利于井口消泡，增加了钻井成本。所述阳离子井壁稳定剂为有机酰胺类单体、N-烷基取代酰胺类单体与二甲基二烯丙基氯化铵或烯丙基三甲基氯化铵在引发剂和pH值调节剂作用下常温共聚所得的产物，共聚产物的相对分子质量在200～300万。所述阳离子井壁稳定剂起到抑制防塌，强化雾化钻井流体的抑制、吸附和包被性能，提高雾化钻井适用地层出水量，延长雾化钻井安全作业时间的作用。其相对分子质量为200～300万，能被吸附于黏土表面阻止水分子进入并水化黏土，加量为0.3％～0.7％。随着加量的增加，其抑制防塌能力提高。钻遇砂泥岩互层或出水量大的地层应相应提高阳离子井壁稳定剂的加量。所述的pH值调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾、引发剂是氧化或还原引发剂，所述的氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵，还原剂是亚硫酸氢钠。所述阳离子防塌雾化液的制备方法如下：在常温常压下，先将阳离子包被絮凝剂、阳离子井壁稳定剂溶于适量水中，于4000r/min～6000r/min下搅拌10～20min，室温静置16h～24h，使其充分溶解后加入发泡剂，混合搅拌均匀，即得本专利技术的阳离子防塌雾化液。本专利技术提供的阳离子防塌雾化液的关键在于选择阳离子型聚合物为其主要成分，具有强抑制、强吸附、强包被成膜性能。其强化了雾化钻井流体的强抑制防塌能力，雾化液线性膨胀降低率达69.2％，48h阳离子防塌雾化液二次页岩回收率大于95％，雾化基液被清水稀释10倍后，页岩回收率达95.0％，不会因钻井液被地层水稀释或气液转换时抑制剂尝试降低或发生改变而加剧泥页岩水化；雾化钻井井壁稳定时间由3～5d延长至8～11d；适应地层出水量由30m3/h提高至55m3/h；雾化液循环利用率达92.0％，保持了空气钻井钻遇出水地层的提速优势。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术阳离子防塌雾化液具有强抑制、强吸附、强包被成膜性能，有效抑制泥页岩的水化膨胀，延长雾化钻井安全作业时间，提高雾化钻井适应地层出水量，有利于发挥气体钻井的技术优势。具体实施方式实施例1一种阳离子防塌雾化液，所述阳离子防塌雾化液的质量百分组成如下：发泡剂0.3％、阳离子包被絮凝剂0.05％、阳离子井壁稳定剂0.5％，余量为水；所述阳离子防塌雾化液的pH值为8。所述发泡剂为烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)；阳离子包被絮凝剂为丙烯酰胺、N,N－二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚产物；阳离子井壁稳定剂为丙烯酰胺、N,N－二甲基丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵共聚产物。阳离子防塌雾化液的制备方法如下：在常温常压下，先将阳离子包被絮凝剂、阳离子井壁稳定剂溶于500ml水中，于4000r/min条件下搅拌20min，室温静置16h，使其充分溶解后加入发泡剂，混合搅拌均匀，即得本专利技术的阳离子防塌雾化液。实施例2一种阳离子防塌雾化液，所述阳离子防塌雾化液的质量百分组成如下：发泡剂0.4％、阳离子包被絮凝剂0.03％、阳离子井壁稳定剂0.5％，余量为水；所述防塌雾化液的pH值为9。发泡剂为烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和十二烷基三甲基溴化铵，两者质量比例为1：1；阳离子包被絮凝剂为丙烯酰胺、N,N－二乙基丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚产物；阳离子井壁稳定剂为丙烯酰胺、N,N－二乙基丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵共聚产物。阳离子防塌雾化液的制备方法如下：在常温常压下，先将阳离子包被絮凝剂、阳离子井壁稳定剂溶于500ml水中，于6000r/min转下搅拌10min，室温静置24h，使其充分溶解后加入发泡剂，混合搅拌均匀，即得本专利技术的阳离子防塌雾化液。实施例3一种阳离子防塌雾化液，所述阳离子防塌雾化液的质量百分组成如下：发泡剂0.5％、阳离子包被絮凝剂0.05％、阳离子井壁稳定剂0.5％，余量为水；所述防塌雾化液的pH值为10。发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵；阳离子包被絮凝剂为丙烯酰胺、N,N－二甲基丙烯酰胺和丙烯酸二甲胺基乙酯共聚产物；阳离子井壁稳定剂为丙烯酰胺、N,N－二乙基丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵共聚产物。阳离子防塌雾化液的制备方法如下：在常温常压下，先将阳离子包被絮凝剂、阳离子井壁稳定剂溶于400ml水中，于5000r/min转下搅拌20min，室温静置20h，使其充分溶解后加入发泡剂，混合搅拌均匀，即得本专利技术的阳离子防塌雾化液。实施例4一种阳离子防塌雾化液，所述阳离子防塌雾化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳离子防塌雾化液，其特征在于，所述防塌雾化液的质量百分组成如下：发泡剂0.1~0.5%、阳离子包被絮凝剂0.03~0.10%、阳离子井壁稳定剂0.3~0.7%，余量为水；所述防塌雾化液的pH值为8~10。

【技术特征摘要】
1.一种阳离子防塌雾化液，其特征在于，所述防塌雾化液的质量百分组成如下：发泡剂0.1~0.5%、阳离子包被絮凝剂0.03~0.10%、阳离子井壁稳定剂0.3~0.7%，余量为水；所述防塌雾化液的pH值为8~10。2.如权利要求1所述的阳离子防塌雾化液，其特征在于，所述的发泡剂选自非离子表面活性剂和/或阳离子表面活性剂中的一种或两种以上的混合物。3.如权利要求2所述的阳离子防塌雾化液，其特征在于，所述的发泡剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的混合物。4.如权利要求1所述的阳离子防塌雾化液，其特征在于，所述阳离子包被絮凝剂选自有机酰胺类单体、N-烷基取代酰胺类单体与下列之一的单体共聚所得的产物，共聚产物的相对分子质量大于1000万：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸二甲胺基乙酯或甲基丙烯酸二甲胺基乙酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏雪霞，孙举，王旭，郝纪双，宋亚静，朱伟厚，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11