一种前置液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种前置液，包括：水100重量份；氯丁胶乳7～9重量份；堵漏剂1～3.2重量份；性能调节剂0.7～3.0重量份；消泡剂0.3～0.6重量份。与现有技术相比，本发明专利技术在前置液中加入氯丁胶乳作为表面改性材料，该体系中的高分子聚合物可与表面活性剂发挥复配增效作用，可以紧密吸附煤芯并致密地平铺在煤芯表面，使得煤芯表面改性均匀，有效地提高了固井的胶结质量，从而使本发明专利技术提供的煤层气井固井前置液不仅与钻井液和水泥浆相容性好，而且对煤的表面润湿性有良好的改善，使煤芯具有优良的水润湿性，提高了固井第二界面胶结强度，各项性能指标都满足现场固井要求。

【技术实现步骤摘要】
一种前置液及其制备方法
本专利技术属于煤层气开采
，尤其涉及一种前置液及其制备方法。
技术介绍
以中国为代表的发展中国家天然气的消费量增长总量及年均增长量均处于较高水平。煤层气(CoalbedMethane)主要成分为甲烷，我国煤层气在埋深300～2000m范围内总储量达31.46万亿立方米，仅少于俄罗斯、美国，资源量位居世界第三位，与我国的常规天然气资源量相当，具有丰富的储量资源。煤层气不但热值高，而且对环境没有污染，是具有十分广阔的应用前景的新能源。煤层的成分主要是由有机质(碳、氢、氧、氮、硫等5种元素组成)组成的层状沉积岩体，这导致了煤层固井时无机水泥浆与煤层表面胶结质量差，直接影响固井质量。并且孔隙是煤结构的重要组成部分，煤岩解理面光滑且不规则的，也会对固井质量有着较大的影响。此前的研究有改善井壁润湿性的，也有对泥饼冲洗、固化，还有针对堵漏的等等，但一直对于强化煤层气固井中水泥石与煤层表面胶结方面认识不足，没有引起重视，缺少有效的煤层表面润湿性改性方法。煤岩的主要成分是有机物，具有相当多的憎水非极性基团，因此使得煤表面的疏水性很强，水很难使其润湿。但如果向水中加入一定量的表面活性剂时，表面活性剂的疏水基团会在煤表面进行吸附并发生强相互作用，从而使得表面活性剂的头部伸向溶液中导致溶液和煤体的固-液界面张力和界面自由能均降低，对煤的界面起到了一种改性的作用。基于此，王成文提出了一种“改善煤岩润湿性的强化煤层固井胶结技术”(天然气工业，2017，7)，通过在固井前置液中加入了表面活性剂提高煤层表面润湿性，对煤的表面润湿性有良好的改善，使煤芯具有优良的水润湿性，提高了固井第二界面胶结强度；在“煤储层固井胶结强度性能及改善方法研究”(煤炭科学技术，2019，47)中，提出采用硅烷偶联剂、表面活性剂为主要改性方法，硅烷偶联剂是含有硅官能团和碳官能团两种官能团的有机化合物，碳官能团是指硅通过亚烃基与有机官能团键合的基团，硅官能团是指直接连接硅上易水解、缩合的基团。硅烷偶联剂能使无机物表面有机硅烷化，调整临界界面张力，有利于有机物对无机物的表面润湿。然而，由于表面活性剂亲油基团同煤层表面的吸附主要基于疏水作用，其吸附强度较低，吸附效率受限。并且，为保证充分的润湿改性效果，以及同水泥浆的配伍性，往往采用阴离子表面活性剂，这一方面导致在静电作用下表面活性剂在煤岩表面吸附密度较低，另一方面，表面活性剂阴离子基团可能与煤岩表面带阳离子的矿物结合，导致疏水基团向外，造成改性效果下降。再者，硅烷偶联剂水解产生Si-OH基团会吸附在水泥颗粒表面形成包裹层，阻止水泥与水进一步接触，对水泥有较强的缓凝副作用，也不利于煤层界面胶结。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种改性效率高且与水泥浆相容性好的前置液及其制备方法。本专利技术提供了一种前置液，包括：优选的，所述氯丁胶乳选自阳离子氯丁胶乳或高聚物分子改性基高分子。优选的，所述堵漏剂包括颗粒堵漏材料与亲水性纤维堵漏材料；所述颗粒堵漏材料与亲水性纤维堵漏材料的质量比为(34～79)：(1～3)。优选的，所述颗粒堵漏材料选自膨胀蛭石、硅藻土、石英砂与超细碳酸钙颗粒中的一种或多种；所述亲水性纤维堵漏材料选自聚乙烯醇纤维、羧甲基纤维素纤维、木质纤维与海藻纤维中的一种或多种。优选的，所述颗粒堵漏材料包括毫米级颗粒堵漏材料与微米级堵漏材料；所述毫米级堵漏材料与微米级堵漏材料的质量比为(22～58)：(12～21)。优选的，所述颗粒堵漏材料包括膨胀蛭石与超细碳酸钙颗粒；所述膨胀蛭石的粒径为0.7～4mm，堆积密度为0.65～0.75g/cm3；所述超细碳酸钙颗粒的粒径为3～30μm，堆积密度为0.8～1.2g/cm3；所述亲水性纤维堵漏材料的长度为3～8mm。优选的，所述性能调节剂包括降失水剂与磺化醛酮类分散剂；所述降失水剂与磺化醛酮类分散剂的质量比为(52～71)：(33～57)。优选的，所述降失水剂选自丙烯酰胺聚合物降失水剂、聚乙烯醇降失水剂与羟乙基纤维素降失水剂中的一种或多种。优选的，所述消泡剂选自硅醚共聚类消泡剂、有机硅氧烷消泡剂与聚醚类消泡剂中的一种或多种；所述水为淡水和/或矿化度水。本专利技术还提供了一种上述前置液的制备方法，，包括：将水与氯丁胶乳混合，然后加入堵漏剂、性能调节剂与消泡剂混合均匀，得到前置液。本专利技术提供了一种前置液，包括：水100重量份；氯丁胶乳7～9重量份；堵漏剂1～3.2重量份；性能调节剂0.7～3.0重量份；消泡剂0.3～0.6重量份。与现有技术相比，本专利技术在前置液中加入氯丁胶乳作为表面改性材料，该体系中的高分子聚合物可与表面活性剂发挥复配增效作用，可以紧密吸附煤芯并致密地平铺在煤芯表面，使得煤芯表面改性均匀，有效地提高了固井的胶结质量，克服了采用表面活性剂类的强化胶结型前置液体系吸附强度低、而硅烷偶联剂类由于存在Si-OH基团而影响水化的问题，从而使本专利技术提供的煤层气井固井前置液不仅与钻井液和水泥浆相容性好，而且对煤的表面润湿性有良好的改善，使煤芯具有优良的水润湿性，提高了固井第二界面胶结强度，各项性能指标都满足现场固井要求。进一步地，再通过掺入亲水性纤维类堵漏剂、有助于封堵裂缝和保证浆体稳定的辅助填充剂、具有控制滤失和调节流变性能的性能调节剂、有效改善煤层表面润湿性的表面活性剂和消泡剂，进一步改善了固井前置液中其他组分的比例，能够配制出密度1.0～1.1g/m3，适用温度为20～110℃的前置液体系。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种前置液，包括：其中，本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。所述氯丁胶乳优选为阳离子氯丁胶乳或高聚物分子改性基高分子。本专利技术从煤岩层自身的性质方向入手，考虑到煤岩主要成分为有机物质，基本单元是以缩合芳环为主体的有机高分子，从提高煤层表面润湿性的方向出发，考虑对煤层表面润湿性的改善，创造性的在固井前置液中加入了氯丁胶乳类固相表面改性材料，氯丁胶乳是一种高分子聚合物同表面活性剂通过自组装行程的胶体体系，该体系中的高分子聚合物可与表面活性剂发挥复配增效作用，通过多种吸附方式，可以紧密吸附煤芯，并致密地平铺在煤芯表面，使得煤芯表面改性均匀，有效的提高固井的胶结质量，克服了采用表面活性剂类的强化胶结型前置液体系吸附强度低、而硅烷偶联剂类由于存在Si-OH基团而影响水化的问题。所述堵漏剂的含量优选为1～3重量份，更优选为1～2重量份，再优选为1～1.5重量份；所述堵漏剂优选为包括颗粒堵漏材料与亲水性纤维堵漏材料；所述颗粒堵漏材料与亲水性纤维堵漏材料的质量比优选为(34～79)：(1～3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前置液，其特征在于，包括：/n

【技术特征摘要】
1.一种前置液，其特征在于，包括：





2.根据权利要求1所述的前置液，其特征在于，所述氯丁胶乳选自阳离子氯丁胶乳或高聚物分子改性基高分子。


3.根据权利要求1所述的前置液，其特征在于，所述堵漏剂包括颗粒堵漏材料与亲水性纤维堵漏材料；所述颗粒堵漏材料与亲水性纤维堵漏材料的质量比为(34～79)：(1～3)。


4.根据权利要求3所述的前置液，其特征在于，所述颗粒堵漏材料选自膨胀蛭石、硅藻土、石英砂与超细碳酸钙颗粒中的一种或多种；
所述亲水性纤维堵漏材料选自聚乙烯醇纤维、羧甲基纤维素纤维、木质纤维与海藻纤维中的一种或多种。


5.根据权利要求4所述的前置液，其特征在于，所述颗粒堵漏材料包括毫米级颗粒堵漏材料与微米级堵漏材料；所述毫米级堵漏材料与微米级堵漏材料的质量比为(22～58)：(12～21)。


6.根据权利要求4所述的前置液，其特征在于，所述颗粒堵漏材料包括膨胀蛭石...

【专利技术属性】
技术研发人员：马腾飞，孙晗森，杨刚，高计县，张坤，马洪涛，王海侨，侯岩波，王成文，
申请(专利权)人：中联煤层气有限责任公司，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：北京;11