一种抗污染高效隔离液及制备方法技术

本发明专利技术涉及的是固井技术领域的一种抗污染高效隔离液及制备方法。主要解决固井作业顶替过程流体接触污染、固井界面胶结质量差，现有隔离液体系性能、用途单一，现场施工程序复杂等问题。本发明专利技术提供的隔离液是在清水中，按重量份加入悬浮稳定剂、降失水剂、增粘剂、稀释剂、提粘提切剂、加重剂、ｐＨ值调节剂按制备方法配制。一种是采用泥浆罐设备用基液法，在清水中依次投入悬浮稳定剂搅拌２ｈ；再先后投入降失水剂、增粘剂、稀释剂搅拌均匀后测定基液粘度和切力；加入提粘提切剂调节，最后依次加入加重剂、ｐＨ值调节剂、少量消泡剂至达到要求。另一种是用水泥车设备时用干混法，将混拌均匀的灰样、水样，采用水泥浆现场配制法配制。该隔离液配制灵活、抗污染能力强，对井壁界面污染物有效磨蚀、刮削和携带作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是用于石油钻井工程固井
的。
技术介绍
对于一口井(特别是开发井)来说，保证固井质量对延长油气井开采寿命、生产后期酸化、压裂增产改造，提高油气井采收率等具有重要意义。提高固井质量的措施很多，普遍认为完井后的井眼准备是影响固井顶替效率和界面胶结质量的关键因素之一。井眼准备包括下套管前用原钻具良好通井；固井前钻井液循环洗井至少2-3周；钻井液循环洗井过程中性能调整(降粘、降切、降低触变性)；优质前置液的使用。(1)聚合物钻井液组分特点对固井界面胶结质量影响要求良好井眼准备，为实现固井良好层间封隔提供必须的保障。目前，聚合物钻井液成为钻井的主导流体。从本质上讲，钻井液体系是一个组分复杂而多相的流体体系，聚合物钻井液主要分为水基、油基、分散和不分散等，聚合物处理剂组分以降滤失剂、增粘剂和絮凝剂为主，主要有以丙烯酰胺为主单体的高分子均聚物和共聚物，聚丙烯腈类、纤维素类、腐殖酸类、树脂类、淀粉类以及生物聚合物类等。处理剂都是大分子聚合物，共同特点是均具有不同比例和类型的吸附基团和水化基团在粘粒表面或端面吸附以及在水中的水化作用，从而使起到增粘、降滤失、稀释和絮凝作用。聚合物钻井液优点很多，但是对固井质量存在一些不利影响。①钻井液流态的恶化。钻井液在循环过程中，由于钻屑的水化、膨胀、分散于钻井液中，使钻井液的固相含量升高，并与聚合物分子产生吸附、桥连等絮凝作用，导致钻井液体系的粘度和动切力上升，流变性能变差，尤其是固井前若不进行处理，固井顶替效率很难保证；②虚泥饼、胶凝钻井液的影响。聚合物钻井液劣势之一就是泥饼质量差，完整性差，尤其是低固相或无固相聚合物钻井液，钻井中固相含量的升高，絮凝作用使钻井液性能变差，大分子聚合物与钻屑絮凝物，钻井液胶凝物吸附于井壁形成虚泥饼，尤其是在下套管、测井钻井液静止时钻井液干枯、脱水、稠化滞留于井壁，不采用冲洗液和隔离液，水泥浆一般难以清除井壁这些附着物，严重影响水泥环与界面的胶结质量。③水平井钻井过程中，在大斜度段混入柴油、原油或白油降低钻井摩阻，特殊的井采用油基钻井液或乳化钻井液，因此就使钻井界面与固井水泥环存在严重的不相容特性，有研究表明亲油界面与水泥环界面胶结强度几乎为零。(2)钻井液与水泥浆流体接触污染问题要求必须使用优质隔离液技术解决流体化学不兼容现象，为保证顶替效率和固井质量提供前提条件。钻井液与水泥浆是两种理化性能与材料组分存在显著差异的流体，如未进行特殊的抗污染设计，一般都会呈现严重的化学不兼容现象。①流体接触污染后流动性恶化，严重影响和限制流体顶替排量，危及施工安全性，严重时可能导致固井作业失败。②流体污染后稠化絮凝，严重的无法流动，粘附于井壁界面，不仅影响顶替效率，而且不能实现有效的层间封隔，引起油气水窜，严重导致生产井无法开采。③随着水泥浆水化而形成固化体时，井壁疏松泥饼和流体污染絮凝物干枯脱水，体积收缩并干裂使水泥环与界面具有不同程度的剥离而形成微环隙或微裂缝，造成界面与水泥环整体封固系统渗透率增大，为环空气窜埋下隐患；(3)传统顶替理论和前置液研究现状的限制目前国内对前置液的研究逐渐重视起来，但是还存在很多不足。主要以下归结为四点①研究的前置液体系主要针对于某油田或区块的井，不具有普遍应用意义；②现有隔离液密度控制范围小，性能和用途范围窄，不能适应各种井况条件和现场使用的要求；③由于现有钻井技术的发展，深井超深井的钻探导致固井工程上高密度水泥和超高密度的使用，所以隔离液密度范围的要求也不断的提高，研制和开发高密度和超高密度隔离液体系势在必行；④现有隔离液流变性能的调控能力和范围不满足钻井液、水泥浆顶替机理的要求以及现场的应用要求。因此要大力开展国内前置液的研发和现场的推广应用。传统顶替理论认为，使水泥浆以完全塞流或紊流流态驱替钻井液，顶替效率最高，但这并未涉及和考虑到接触污染造成的影响。所以要摆脱国内常规注水泥施工片面依靠排量、返速、流态控制和清水前置液提高顶替效率的传统顶替理论的束缚，解决流体污染问题，在钻井与水泥浆之间泵入性能、流态和用量经过合理设计的一段中间特殊流体—前置液，这样才能使顶替理论更加符合现场实际情况。国内隔离液的研发与国外相比，性能、功能和用途单一，适应性差；并且隔离液在现场应用和隔离液作用的重要性认识也不够；因此要大力开展国内隔离液的研究和开发，尤其是开发多功能、多用途、适应性广的隔离液体系，结合现代壁面剪应力固井技术，解决现场实际情况，扩大隔离液体系在现场的推广应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了解决固井作业顶替过程中的流体界面接触污染、界面胶结质量差导致固井质量问题，以及现有隔离液密度范围窄、性能和用途单一，流变性调节控制能力差、现场适应性差，隔离液现场配制和施工程序复杂等问题。特提供。结合现代壁面剪应力固井技术，提高流体顶替效率，减少环空气窜。该隔离液具有良好的稀释钻井液作用，提高环空钻井液顶替效率；优良的抗污染性能使钻井液与水泥浆实现有效隔离；并且对井壁虚泥饼、干枯脱水胶凝的稠化钻井液等井壁附着物和环空难以驱替的稠化物质有效磨蚀、刮削和驱替携带作用，改善界面胶结性状；隔离液密度范围宽1.20-2.60g/cm3，有效平衡井内流体静液压力，因而使用量可适量加大，将对界面胶结不利的物质驱替并携带出井；同时该隔离液可根据情况进行选择性固化作为固井充填段。本专利技术的技术方案是一种抗污染高效隔离液，其特征在于，所用原料各组分按重量比为100份清水，4-12份悬浮稳定剂，0.3-1.0份降失水剂，0.3-1.0份增粘剂，0.1-2.0稀释剂，0-5份提粘提切剂，0-0.5份PH值调节剂，30-350份加重剂，少量消泡剂其制备方法是可采用基液法和干混法两种制备方法。在采用泥浆罐设备时，可采用基液法，其配制方法是在配制前先将泥浆罐清洗干净，放入100份清水，依次投入4-12份悬浮稳定剂，如膨润土、或海泡石、或凸凹棒石，搅拌2h；再先后投入0.3-1.0份降失水剂，如HEC；0.3-1.0份增粘剂，如改性淀粉类物质；0.1-2.0份稀释剂，如单宁类物质；搅拌均匀后测定基液性能；若不满足要求，可补充加入0-5份提粘提切剂，如改性纤维素类物质、微硅，调节达到要求后加入30-350份加重剂，如重晶石、或钛铁矿、或重质碳酸钙、或矿渣，至要求的密度；加入0-0.5份PH值调节剂调节液体PH在8-11之间；若加重后，隔离液性能不满足要求，可按需要的性能补充稀释剂，或增粘剂，或降失水剂，或提粘提切剂至达到要求，最后加入少量消泡剂搅拌即成。一种抗污染高效隔离液的另一种制备方法，在采用水泥车设备时，可采用干混法，其配制方法是将所有粉剂，如悬浮稳定剂、降失水剂、增粘剂、提粘提切剂、加重剂一起按重量份额混拌均匀配为灰样；将稀释剂、PH调节剂、消泡剂加入预定体积清水中配为水样，采用水泥浆现场配制方法配好后泵入井内。对于液体处理剂的配为水样，对于粉状处理剂根据常规使用要求或使用习惯可配为灰样或水样。干混法需要先做好隔离液室内的基本性能实验，如悬浮稳定性、降失水性能、抗温性实验考察，满足要求按实验材料组分比例要求准备灰样和水样进行小样检查、同时要对隔离液灰样及水样进行大样复查，合格后方可送往固井现场应用。本专利技术所提供的隔离液为一组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗污染高效隔离液，其特征是，所用原料各组分按重量比为：１００份清水，４－１２份悬浮稳定剂，０．３－１．０份降失水剂，０．３－１．０份增粘剂，０．１－２．０稀释剂，０－５份提粘提切剂，０－０．５份ＰＨ值调节 剂，３０－３５０份加重剂，少量消泡剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨香艳，郭小阳，李云杰，
申请(专利权)人：西南石油学院，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]