专利名称：抗高温抗盐隔离液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及用于油田钻井固井中前置液领域所用的抗高温抗盐隔离液及其制备 方法。
背景技术：
盐膏层段固井，特别是深井盐膏层和复合盐膏层固井，始终是有待解决的技术难 题。在我国的中原、四川、华北、新疆、胜利、吐哈、塔里木、渤海等油田的部分构造上均钻遇 盐膏层；国内各石油公司向海外拓展的钻井业务中也碰到盐膏层固井问题，如在哈萨克斯 坦、乌兹别克斯坦、印度尼西亚等国的海外项目。据国内外资料介绍，盐膏层钻完井时会产 生的复杂情况有(1)深部盐层会呈现塑性流动的性质，盐岩的塑性变形导致井径缩小。(2)以盐为胎体或胶结物的泥页岩、粉砂岩或硬石膏团块，遇矿化度低的水会溶 解。盐溶的结果导致泥页岩、粉砂岩、硬石膏团块失去支撑而坍塌。(3)夹在盐岩层间的薄层泥页岩、粉砂岩，盐溶后上下失去承托，在机械碰撞作用 下掉块、坍塌。(4)无水石膏等吸水膨胀、垮塌。无水石膏吸水变成二水石膏体积会增大26%左 右，其他盐类如芒硝、氯化镁、氯化钙等也具有类似性质。(5)石膏或含石膏的泥岩在井内液柱压力不能平衡地层本身的横向应力时，会向 井内运移垮塌。因此，虽然盐膏层不是油气钻探的目的产层，但是盐膏层段固井质量，特别是深井 盐膏层和复合盐膏层段的固井质量，直接关系到能否完成下一步作业和成井的关键。影响 盐膏层固井质量的因素很多，包括地层条件、井眼条件、钻井液性能、水泥浆性能以及冲洗 液和隔离液性能等。目前针对盐膏层固井工作液的研究比较多，尤其是针对抗盐钻井液和 抗盐水泥浆的研究和应用都比较广泛，但是钻井液和水泥浆的接触污染问题、水泥浆顶替 效率低的问题依然难以解决。为改善水泥浆的固井质量，从而提出了在钻井液和水泥浆中间打入一段特殊浆 体，能够较好的冲刷井壁和套管壁、封隔钻井液和水泥浆，避免接触污染并提高水泥浆的顶 替效率，这种特殊的浆体被称为隔离液，有的也成为冲洗液，而隔离液与冲洗液又通称为前 置液。目前，关于隔离液的研究比较多，现场成功应用事例也较多，并在油田得到较广泛的 应用。但国内大部分隔离液是针对自己油田的区块特点研究的，使用范围窄，密度控制范围 小，体系不具有广泛的适应性。而针对水敏性泥、页岩或盐膏层固井的抗盐隔离液体系的研 究和应用较少。资料显示，抗盐隔离液体系最早是在新疆塔东北地区的第三系和中生代地层中的 膏盐层固井技术中提出并使用的。目前新疆油田研制的高密度抗盐隔离液针对盐膏层固井 具有较好的应用效果，能有效解决准葛尔盆地南缘区域高温高压井有机盐泥浆与水泥浆的 相容性问题，但是其密度范围在2. Og/cm3 2. 5g/cm3，使其应用不具有广泛实用性；另外， 西南石油大学李静等人针对盐膏层固井难题研制出了一种含盐隔离液体系(专利公开号CN101089114A)，其能够有效解决盐膏层固井水泥浆和钻井液的接触污染问题，具有较好的 抗盐抗钙能力，但是其隔离液使用温度范围较窄，对于100°C以上的固井要求尚未满足，且 隔离液配制较复杂，粘土的水化预置时间较长。本发明与目前的研究成果相比，不仅具有良 好的抗盐抗污染能力，同时还具有广泛的温度适用范围和密度适用范围，配制简易，具有广 泛的实用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗高温抗盐隔离液，适应于高温地层、大段盐膏层固 井作业，以解决盐膏层水泥浆顶替效率差和水泥石胶结强度低等问题，本发明在密度1. Ig/ cm3 2. 5g/cm3范围内性能可控；在150°C高温下依然保持性能稳定；在淡水和饱和盐水 情况下均能保持性能稳定，解决了普通隔离液抗盐性差的问题；与水泥浆、钻井液的相容性 好，避免水泥浆与钻井液接触污染，其良好的隔离冲洗作用有效提高了水泥浆的顶替效率， 改善固井胶结质量。本发明的另一目的在于提供该抗高温抗盐隔离液的制备方法，该制备方法操作简 便，具有广泛的实用性。为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。抗高温抗盐隔离液，由以下各组分按重量份配比组成降滤失剂 0. 85 1. 80 份悬浮稳定剂0. 43 0. 90份流性调节剂0. 21 0. 45份密度调节剂45 355份 NaCl 0 36份清水100份在本发明中，悬浮稳定剂为聚阴离子纤 维素或黄原胶；降滤失剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或磺甲基褐煤；流性调节剂为磺甲 基丹宁或磺甲基酮醛树脂；密度调节剂为重晶石粉或铁矿粉。以上物质均为市售。当不含NaCl时，本发明为淡水抗盐隔离液。当含有NaCl时，本发明为盐水隔离液。本发明抗高温抗盐隔离液的制备方法如下1.淡水抗盐隔离液在100份清水中， 依次加入降滤失剂0. 85 1. 80份，悬浮稳定剂0. 43 0. 90份，流性调节剂0. 21 0. 45 份，在低速下搅拌40min至原料均勻分布在清水中；然后加入密度调节剂45 355份，在低 速下搅拌20min至均勻分散，淡水抗盐隔离液组合物即配制完成。2.饱和盐水隔离液在配制的100份淡水中，依次加入NaC136份，降滤失剂 0. 85 1. 80份，悬浮稳定剂0. 43 0. 90份，流性调节剂0. 21 0. 45份，在低速下搅拌 40min至原料均勻分布在清水中；然后加入密度调节剂45 355份，在低速下搅拌20min至 均勻分散，饱和盐水隔离液即配制完成。在本发明中，各组分均为重量份。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果①加重能力强，具有宽广的密度调节 范围，密度调节范围为1. 1 2. 5g/cm3 ；②抗高温能力强，本发明最高在150°C下保持性能 稳定；③抗盐能力强，本发明在饱和盐下依然保持性能稳定；④化学相容性好，本发明与水 泥浆、钻井液的相容性好，可成功解决水泥浆和钻井液间的接触污染是固井质量下降的难 题；⑤本发明既可制备成淡水抗盐隔离液，也可以制备成盐水隔离液，两种不同的隔离液均 具有抗温抗盐功效。
图1是1#隔离液在130°C条件下养护的稠度变化情况；图2是1. 3g/cm3水泥浆(1# 淡水隔离液)在130°C条件下的稠化曲线；图3是水泥浆钻井液1#隔离液=1 1 1 混浆在130°C条件下的稠化曲线；图4是4#隔离液在150°C条件下养护的稠度变化情况；图 5是1. 36g/cm3水泥浆(4#饱和盐水隔离液)在150°C条件下的稠化曲线；图6是水泥浆 钻井液4#隔离液=1 1 1混浆在150°C条件下的稠化曲线。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明。本发明抗高温抗盐隔离液的制备实施例1 :1#淡水抗盐隔离液，由下列各组分按 重量份配比组成100份水中加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1. 80份，聚阴离子纤维素
0.90份，磺甲基丹宁0. 45份，在低速下搅拌2小时至原料均勻分布在清水中；然后加入重 晶石粉46份，在低速下搅拌1小时至均勻分散，配成比重1. 2g/cm3的淡水抗盐隔离液。实施例2 :2#淡水抗盐隔离液，由下列各组分按重量份配比组成100份水中加入 磺甲基褐煤1. 40份，黄原胶0. 70份，磺甲基酮醛树脂0. 35份，在低速下搅拌2小时至原料 均勻分布在清水中；然后加入重晶石粉149份，在低速下搅拌1小时至均勻分散，配成比重
1.8g/cm3的淡水抗盐隔离液。实施例3 :3#淡水抗盐隔离液，由下列各组分按重量份配比组成100份水中加入 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0. 85份，黄原胶0. 43份，磺甲基丹宁0. 21份，在低速下搅拌2 小时至原料均勻分布在清水中；然后加入铁矿粉355份，在低速下搅拌1小时至均勻分散， 配成比重2. 4g/cm3的淡水抗盐隔离液。实施例4 :4#饱和盐水隔离液，由下列各组分按重量份配比组成在配制的100份 淡水中，依次加入NaC136份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1. 80份，聚阴离子纤维素0. 90 份，磺甲基丹宁0. 45份，在低速下搅拌2小时至原料均勻分布在水中；然后加入重晶石粉 46份，在低速下搅拌1小时至均勻分散，配成比重1. 25g/cm3的饱和盐水隔离液。实施例5 :5#饱和盐水隔离液，由下列各组分按重量份配比组成在配制的100份 淡水中，依次加入NaC136份，磺甲基褐煤1.40份，黄原胶0. 70份，磺甲基酮醛树脂0. 35份， 在低速下搅拌2小时至原料均勻分布在水中；然后加入重晶石粉149份，在低速下搅拌1小 时至均勻分散，配成比重1. 85g/cm3的饱和盐水隔离液。实施例6 :6#饱和盐水隔离液，由下列各组分按重量份配比组成在配制的100份 淡水中，依次加入NaC136份，磺甲基褐煤0. 85份，黄原胶0. 43份，磺甲基丹宁0. 21份，在 低速下搅拌2小时至原料均勻分布在水中；然后加入铁矿粉355份，在低速下搅拌1小时至 均勻分散，配成比重2. 45g/cm3的饱和盐水隔离液。本发明抗高温抗盐隔离液的性能测试实施例7 (以1#淡水抗盐隔离液和4#饱和 盐水隔离液为例)隔离液沉降稳定性测定①将配制好的隔离液在试验温度下预置5h ；② 取出倒入500ml量筒内静置2h测定上中下密度差和析水。结果见表1、图1，表4、图4。
隔离液流变性能采用范式六速旋转粘度计测定①将配制好的隔离液在试验温度 下预置5h ；②取出测量其流变性能。结果见表2、表5，随着温度的变化，隔离液的浆体稠度 有所下降，这是聚合物链段在高温下展开的原因，但浆体依然保持良好的流变特性。隔离液与钻井液(比重为116g/cm3)、水泥浆(比重为1. 3g/cm3)相容性实验评价 参照AP I规范10进行，实验温度90°C，结果见表3 ；隔离液与钻井液(比重为1. 20g/cm3)、 水泥浆(比重为1. 36g/cm3)的相容性实验评价参照API规范10进行，实验温度90°C，结果 见表6。从表1、表2、表3、图1中可以看出，在不同的温度下，淡水隔离液的密度差均小于 0.02g/cm3，表面没有析水；隔离液在较高的温度下养护能保持良好的浆体性能。因此，该密 度的隔离液具有较好的稳定性能。参见图2、图3、图5、图6，从图中可知，不论是淡水抗盐隔离液还是盐水隔离液，与 钻井液、水泥浆具有较好的化学兼容性。从表4、表5、表6、图4中可以看出，饱和盐水隔离液随温度的增加，其上下密度差 保持较小的数值，且没有析水；隔离液在不同的温度下具有良好的流变性能；隔离液与钻 井液、水泥浆的化学兼容性良好，没有促凝现象发生。 表1 1#隔离液的稳定性
温度CC )2540608090100115130140150上下密度 差(g/cm2)0. 0020. 0030. 0030. 0040. 0060. 0100. 0120. 0140. 0160. 018析水(ml)0000000000表 21#隔离液的流变性
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权利要求
抗高温抗盐隔离液，由以下各组分按重量份配比组成降滤失剂0.85～1.80份，悬浮稳定剂0.43～0.90份，流性调节剂0.21～0.45份，密度调节剂45～355份，清水100份，所述降滤失剂为2 丙烯酰胺 2 甲基丙磺酸或磺甲基褐煤，悬浮稳定剂为聚阴离子纤维素或黄原胶，流性调节剂为磺甲基丹宁或磺甲基酮醛树脂，密度调节剂为重晶石粉或铁矿粉。
2.如权利要求1所述的隔离液，其特征在于，所述隔离液中含有NaCl0 36份。
3.如权利要求1所述的隔离液的制备方法，其特征在于，在100份清水中，依次加入降 滤失剂0. 85 1. 80份，悬浮稳定剂0. 43 0. 90份，流性调节剂0. 21 0. 45份，在低速 下搅拌40min至原料均勻分布在清水中；然后加入密度调节剂45 355份，在低速下搅拌 20min至均勻分散；所述降滤失剂为2-丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸或磺甲基褐煤，悬浮稳定 剂为聚阴离子纤维素或黄原胶，流性调节剂为磺甲基丹宁或磺甲基酮醛树脂，密度调节剂 为重晶石粉或铁矿粉。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在100份清水中加入NaCl0 36份。
全文摘要
本发明涉及抗高温抗盐隔离液及其制备方法，该隔离液由以下各组分按重量份配比组成降滤失剂0.85～1.80份，悬浮稳定剂0.43～0.90份，流性调节剂0.21～0.45份，密度调节剂45～355份，清水100份，NaCl 0～36份。所述降滤失剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或磺甲基褐煤，悬浮稳定剂为聚阴离子纤维素或黄原胶，流性调节剂为磺甲基丹宁或磺甲基酮醛树脂，密度调节剂为重晶石粉或铁矿粉。本发明隔离液加重能力强，具有宽广的密度调节范围，抗高温能力强，在150℃下保持性能稳定，与水泥浆、钻井液的化学相容性好，既可制备成淡水隔离液，也可制备成盐水隔离液，均具有抗温抗盐功效。
文档编号C09K8/40GK101921580SQ201010213898
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者李早元, 程小伟, 艾丽, 谢飞燕, 辜涛, 郭小阳 申请人:西南石油大学