一种替代CaCl2的碱性完井液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种替代CaCl2的碱性完井液及其制备方法，该碱性完井液包括以质量分数计的30～70％的碳酸钾，1～3％的疏水改性海藻酸钠，1～2％的抑制剂，1～2％的降滤失剂，0～1％的消泡剂和余量的水；通过首次采用疏水改性海藻酸钠作为完井液增粘剂和环境友好且配伍性良好的功能性组分，配置出能替代密度为1.40g/cm

An alternative to CaCl

The present invention discloses an alternative to CaCl

【技术实现步骤摘要】
一种替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液及其制备方法
本专利技术涉及盐水完井液
，特别涉及一种替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液及其制备方法。
技术介绍
完井液是完井过程中使用的工作液，其主要功能包括平衡地层压力、携带悬浮固相颗粒、提高储层保护能力等。使用劣质完井液会使油井产能降低30％以上，同时对地层造成损害。CaCl2盐水完井液是目前完井过程中经常使用的压井液体系，其优点是价格低廉，完全溶解后液体密度能达到1.40g/cm3左右；然而CaCl2盐水完井液也存在着很多缺点：1)在冬季施工时，由于室外温度很低(低于10℃时)，由于自身的理化性质使得CaCl2溶解速度缓慢，固相含量增加，盐水溶液密度很难达到要求，有时只能达到1.25g/cm3左右；2)由于溶解性差，无机盐不溶微粒侵入造成地层孔隙阻塞；3)由于CaCl2为二价金属盐，Ca2+盐易发生结垢现象，不环保，对储层有损害；4)完井液体系自身性能欠缺，使胶结颗粒松散后溶解、使矿物溶解或重结晶，发生微粒运移和矿物沉淀，导致岩石对储层损害。储层受到损害后，一是容易造成储油层的产能降低，严重者完全丧失产油能力，造成油田的巨大经济损失；二是想要恢复到原有水平相当困难，理所当然费用也是非常昂贵。因此，急需研发一种替代CaCl2的无污染低伤害完井液体系，最大限度减少对油气层的损害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够替代目前CaCl2盐水完井液，完全溶解后液体密度能达到1.40g/cm3左右的无污染低伤害碱性完井液。本专利技术的另一目的是提供一种制备上述替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液的制备方法。为此，本专利技术技术方案如下：一种替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液，包括以质量分数计的30～70％的碳酸钾，1～3％的疏水改性海藻酸钠，1～2％的抑制剂，1～2％的降滤失剂，0～1％的消泡剂和余量的水(各组分含量之和共计100％)。其中，所述无机盐碳酸钾可选用市售产品，其工业品纯度≥95％；选用碳酸钾替代传统使用的CaCl2，不仅保证了原有CaCl2盐水完井液液体密度达到1.40g/cm3的要求；同时，避免了CaCl2盐水完井液由于Ca2+结垢现象造成的储层损坏的问题。具体地，所述疏水改性海藻酸钠是以烷基缩水甘油醚为原料，对海藻酸钠进行改性制得；具体步骤如下：称量一定量的海藻酸钠加入至反应瓶中，加足量水搅拌至黄色均匀的乳状液；然后滴加NaOH调节乳状液pH至8～9左右，缓慢加入相当于海藻酸钠重量0.4～0.7倍的烷基缩水甘油醚，升温至70～80℃并回流反应8～10h；反应结束后冷却至室温，滴加醋酸调节反应液pH至3～4，进而加入足量丙酮洗去反应液中的水和烷基缩水甘油醚，使产物析出后过滤，洗涤，烘干，备用。其中，所述海藻酸钠选用分子量为40000～120000的海藻酸钠，所述烷基缩水甘油醚为但不限于辛基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚中的一种；通过烷基缩水甘油醚进行疏水改性，对海藻酸钠的高粘度特性进行抑制；经过测试，当改性前后的海藻酸钠在水中加入量均为1～1.5wt.％时，改性前的海藻酸钠缓慢溶于水后的粘度高达200mp.s，而经过改性后的疏水改性海藻酸钠溶于水的速度明显加快，粘度为120～180mp.s；可见，疏水改性海藻酸钠溶于水后的粘度有效得到了降低，同时溶于水的速度明显加快，即增强了水溶性。需要强调的是，本申请首次提出采用疏水改性海藻酸钠作为完井液体系的增粘剂，在实现增粘效果，有效防止漏失的同时，比其它增粘剂溶解速度更快，增粘效果更好。所述抑制剂聚乙烯多胺、聚氨基酸或改性淀粉。具体地，所述聚乙烯多胺为乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺的联产物；所述聚氨基酸为聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸中的一种或多种；所述改性淀粉为羟乙基改性淀粉或钠羧甲基淀粉。相比于传统的抑制剂，如KCl-聚胺盐类，上述抑制剂均无Cl-，因而不会发生较高浓度的氯离子迭代形成氯代化合物，发生致癌、致畸、致变效应，污染生态环境。所述降滤失剂为羧甲基纤维素；羧甲基纤维素不仅具有降滤失性能，同时也属于天然高分子衍生物，为环境友好的可降解材料。所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯甘油醚；一种替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液的制备方法，步骤如下：将去离子水、30～70％的无机盐碳酸钾、1～2％的抑制剂、1～2％的降滤失剂依次加入到反应瓶中搅拌均匀，室温下搅拌0.5～1h，然后加入1～3％的疏水改性海藻酸钠，继续室温下搅拌0.5～1h至混合均匀，最后加入0～1％消泡剂，继续搅拌直至形成均匀的碱性完井液体系；其中，上述各组分的加入量均以质量分数计，去离子水的加入量与其它各组分加入量之和为100％。所述疏水改性海藻酸钠是以烷基缩水甘油醚为原料，对海藻酸钠进行改性制得。该碱性完井液体系为透明液体，pH为10～12。与现有技术相比，该替代CaCl2盐水完井液的无污染低伤害碱性完井液选用碳酸钾作为一价无机盐配制碱性完井液，其通过溶解性好，溶解速度快，不结垢，环保，对储层伤害小，溶解后完井液密度能够达到1.40g/cm3等突出特点，配置成新的碳酸钾盐水完井液体系，实现完全替代传统CaCl2盐水完井液；此外，该碱性完井液体系筛选出配伍性良好且具有环境友好特性的疏水改性海藻酸钠、抑制剂、降滤失剂和消泡剂，配制出对储层无污染、低伤害，且施工中使用安全，既平衡了地层压力，又保护了油气储层的新型碱性完井液；另外，该替代CaCl2盐水完井液的无污染低伤害碱性完井液制备方法简单，安全，具有极好的工业前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。在下述实施例1～4中，碳酸钾(工业品纯度≥95％)、聚天冬氨酸、聚乙烯多胺、羧甲基纤维素、聚二甲基硅氧烷、羟乙基改性淀粉和聚氧丙烯甘油醚均购买自市售产品；疏水改性海藻酸钠通过实验室制备获得。具体地，疏水改性海藻酸钠的制备方法为：称量一定量的海藻酸钠加入至反应瓶中，加足量水搅拌至黄色均匀的乳状液；然后滴加NaOH调节乳状液pH至9左右，缓慢加入相当于海藻酸钠重量0.5倍的辛基缩水甘油醚，升温至75℃并回流反应8h；反应结束后冷却至室温，滴加醋酸调节反应液pH至4，进而加入足量丙酮洗去反应液中的水和辛基缩水甘油醚，使产物析出后过滤，丙酮二次洗涤，烘干，备用。实施例1将54.2份去离子水、40份碳酸钾、1份聚天冬氨酸、1.8份羧甲基纤维素依次加入到反应瓶中搅拌均匀，并在室温下搅拌0.5～1h；然后向反应瓶中加入2.5份疏水改性海藻酸钠，继续搅拌0.5～1h，使混合体系为均匀状态；进而向反应瓶中加入0.5份聚氧丙烯甘油醚，继续搅拌直至形成均匀的透明碱性完井液体系。其中，上述各组分的加入份数为重量份，以下实施例2～5同，不再赘述。实施例2将40.5份去离子水、55份碳酸钾、1.5份聚乙烯多胺、1.2份羧甲基纤维素依次加入到反应瓶中搅拌均匀，并在室温下搅拌0.5～1h；然后向反应瓶中加入1.5份疏水改性海藻酸钠，继续搅拌0.5～1h，使混合体系为均匀状态；进而向反应瓶中加入0.3份聚二甲基硅氧烷，继续搅拌直至形成均匀的透明碱性完井液体系。实施例3将27.6份去离子水、65份碳酸钾、2份羟乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种替代CaCl

【技术特征摘要】
1.一种替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液，其特征在于，包括以质量分数计的30～70％的碳酸钾，1～3％的疏水改性海藻酸钠，1～2％的抑制剂，1～2％的降滤失剂，0～1％的消泡剂和余量的水，各组分含量之和共计100％。2.根据权利要求1所述的替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液，其特征在于，所述疏水改性海藻酸钠是以烷基缩水甘油醚为原料，对分子量为40000～120000的海藻酸钠进行改性制得。3.根据权利要求1所述的替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液，其特征在于，所述抑制剂聚乙烯多胺、聚氨基酸或改性淀粉。4.根据权利要求3所述的替代CaCl2的无污染低伤害碱性完井液，其特征在于，所述聚乙烯多胺为乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺的联产物；所述聚氨基酸为聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘音，李立昌，白田增，解洪祥，王红科，王玉忠，刘泸萍，王丹，邱卫红，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12