抗高温固井用隔离液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种抗高温固井用隔离液及其制备方法和应用。所述抗高温固井用隔离液包括提黏剂、高温悬浮稳定剂、增稠触变剂、表面活性剂、密度调节剂和水，其中，所述高温悬浮稳定剂包括超细二氧化硅、微硅粉和凹凸棒土。本发明专利技术的抗高温隔离液适应温度为30

【技术实现步骤摘要】
抗高温固井用隔离液及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及油气井固井领域，具体涉及一种抗高温固井用隔离液组合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在石油工程领域，固井是油气井建井过程中的一个重要环节。固井就是在地面上通过水泥泵车等设备将水泥浆通过钻杆或套管泵注到井眼与套管的环形空间，待水泥浆凝固形成坚硬的水泥(石)环，最终达到保护和悬挂套管以及封隔复杂地层等目的，以利于后续的钻进和生产。在固井注水泥之前，套管内和井眼与套管的环形空间中充满钻井液，而绝大多数钻井液往往与水泥浆都是不相容的，在固井注水泥施工过程中，如果直接用水泥浆驱替钻井液，势必造成水泥浆与钻井液的直接接触，水泥浆受到钻井液的污染会产生粘稠的团块状絮凝物质，大大降低水泥浆的流动度，增大地面泵入压力，严重者会大幅度缩短水泥浆稠化时间，水泥浆未到达指定位置而提前凝固，从而发生“灌香肠”(水泥浆在钻杆或套管内凝固，未进入环空)、“插旗杆”(水泥浆在环空上返时未达到指定高度而提前凝固)等井下事故。
[0003]因此在固井作业中，在注水泥之前，往往先注入一段隔离液，依靠隔离液隔离水泥浆和钻井液，避免两者直接接触造成水泥浆污染。隔离液的主要作用是(1)有效隔离水泥浆和钻井液，避免水泥浆与钻井液接触污染絮凝稠化；(2)利用悬浮固相颗粒的浮力效应及拖拽力冲蚀泥饼，清洗井眼，加强顶替效果，改变套管表面和井壁的润湿性，改善固井第一界面和第二界面胶结强度，提高固井质量；(3)控制井下不稳定地层的垮塌，建立注水泥过程与地层的压力平衡，实现控制地层垮塌和流体压稳；(4)在低压地层、有漏失问题或风险的地层做缓冲液。
[0004]基于上述功能，隔离液的密度一般介于钻井液和水泥浆之间，常用密度范围在1.40-2.00g/cm3，根据密度的不同，需要使用矿渣、硅粉、重晶石、铁矿粉、锰粉等固相颗粒进行密度调节，与水泥不同，这些固相颗粒在隔离液中不会发生水化反应，颗粒的悬浮主要依靠浆体黏度，随着温度的升高，浆体黏度急剧下降，无法悬浮颗粒，从而不能有效冲刷泥饼，沉降严重者会堵塞环空，造成井下事故。隔离液的高温悬浮稳定性差导致其抗温性能不佳，很难达到所需要的密度设计要求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种抗高温固井用隔离液，其通过使用特定的组分，达到有效隔离水泥浆与钻井液的目的。
[0006]根据本专利技术的第一方面，所述抗高温固井用隔离液包括提黏剂、高温悬浮稳定剂、增稠触变剂、表面活性剂、密度调节剂和水，其中，所述高温悬浮稳定剂包括超细二氧化硅、微硅粉和凹凸棒土。
[0007]本专利技术中所述“超细二氧化硅”指的是粒径在10μm以下至纳米级别(1-100nm)的二
氧化硅粒子。
[0008]根据本专利技术的一些实施方式，所述超细二氧化硅、微硅粉和凹凸棒土的质量比为(20-60):(10-40):(10-40)，例如25:(10-40):(10-40)、35:(10-40):(10-40)、45:(10-40):(10-40)以及它们之间的任意值。
[0009]根据本专利技术的一些实施方式，所述超细二氧化硅、微硅粉和凹凸棒土的质量比为(30-50):(20-40):(20-40)，例如35:30:30、42:30:30、44:30:30、46:30:30、48:30:30、20:30:30、40:25:30、40:30:25或45:25:25。
[0010]本专利技术的高温悬浮稳定剂具有良好的吸附和保水性能，特别是在高温下水化更完全，能够形成网架结构，提高悬浮能力。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述高温悬浮稳定剂和增稠触变剂的质量比为(2.5-30):1，例如3:1、4.5:1、5:1、6:1、7:1、8.5:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、16:1、17:1、18:1、22:1、24:1、26:1、28:1以及它们之间的任意值。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述高温悬浮稳定剂和增稠触变剂的质量比为(4-20):1。
[0013]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述高温悬浮稳定剂和增稠触变剂的质量比为(8-15):1。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述固井用隔离液还包括缓凝剂和消泡剂。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，以水为100质量份计，所述提黏剂为5-15份，所述高温悬浮稳定剂为5-15份，所述增稠触变剂为0.5-2份，所述表面活性剂为1-6份，所述缓凝剂为0.5-6份，所述消泡剂为0.5-1-5份，所述密度调节剂为50-400份。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述增稠触变剂选自聚乙二醇、聚甘油脂肪酸酯和多元醇中的一种或多种。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述增稠触变剂选自聚乙二醇。
[0018]本专利技术的增稠触变剂能在悬浮稳定剂的网架结构上产生一个附加的架桥作用，提高网架的稳定性，从而促进增稠和触变效应，进一步提高悬浮能力。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述提黏剂选自高分子纤维素和高分子聚合物中的一种或多种。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述提黏剂选自甲基纤维素、羧丙基甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素、改性淀粉和黄原胶中的一种或多种。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述提黏剂为羧丙基甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素和改性淀粉。
[0022]本专利技术中的高分子提黏剂能够提高浆体的黏度，较好地控制失水，并在固相颗粒间建立关联作用，提高浆体的稳定性。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面活性剂选自十二烷基聚氧乙烯醇醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面活性剂为十二烷基聚氧乙烯醇醚、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
[0025]本专利技术的表面活性剂可以使固相颗粒由于静电斥力而不互相聚集，达到清洗井壁和改善润湿的作用。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述缓凝剂选自羟基羧酸类、有机磷酸盐、无机酸类和AMPS多元共聚物类中的一种或多种。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述缓凝剂选自羟基羧酸类和AMPS多元共聚物类中的一种或多种。
[0028]本专利技术中，加入缓凝剂可以提高隔离液与水泥浆和钻井液的相容性，使水泥浆在侵入隔离液后不会因缓凝剂浓度降低而提前稠化凝固。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述消泡剂优选自有机硅类消泡剂和磷酸三丁酯类消泡剂中的一种或多种。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述密度调节剂选自矿渣、硅粉、重晶石、铁矿粉和锰粉中的一种或多种。
[0031]本专利技术中使用密度调节剂，可以配出密度任意可调(1.00-2.80g/cm3)的隔离液体系，能够满足绝大部分油气井固井工况对隔离液的密度要求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗高温固井用隔离液，其包括提黏剂、高温悬浮稳定剂、增稠触变剂、表面活性剂、密度调节剂和水，其中，所述高温悬浮稳定剂包括超细二氧化硅、微硅粉和凹凸棒土。2.根据权利要求1所述的抗高温固井用隔离液，其特征在于，所述超细二氧化硅、微硅粉和凹凸棒土的质量比为(20-60):(10-40):(10-40)，优选为(30-50):(20-40):(20-40)。3.根据权利要求1或2所述的抗高温固井用隔离液，其特征在于，所述高温悬浮稳定剂和增稠触变剂的质量比为(2.5-30):1，优选为(4-20):1，更优选为(8-15):1。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的抗高温固井用隔离液，其特征在于，所述固井用隔离液还包括缓凝剂和消泡剂；优选地，以水为100质量份计，所述提黏剂为5-15份，所述高温悬浮稳定剂为5-15份，所述增稠触变剂为0.5-2份，所述表面活性剂为1-6份，所述缓凝剂为0.5-6份，所述消泡剂为0.5-1-5份，所述密度调节剂为50-400份。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的抗高温固井用隔离液，其特征在于，所述增稠触变剂选自聚乙二醇、聚甘油脂肪酸酯和多元醇中的一种或多种，优选选自聚乙二醇。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的抗高温固井用隔离液，其特征在于，所述提黏剂选自高分子纤维素和高分子聚合物中的一种或多种，优选选自甲基纤维素、羧丙基甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素、改性淀粉和黄原胶中的一种或多种，更优选为羧丙基甲基纤维素、羧乙基纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小江，周仕明，魏浩光，杜晓雨，杨红歧，刘仍光，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：