驱油型冲洗隔离液及其制备方法与流程

1.本发明涉及石油化工领域，特别涉及驱油型冲洗隔离液及其制备方法。


背景技术：

2.页岩气指的是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中的非常规天然气，由于其所处页岩地层岩性硬而脆，具有易膨胀、易破碎和水敏性强等特点，所以在页岩气井钻井过程中一般采用油基钻井液。油基钻井液虽然能满足页岩气储层钻井的要求，但极易残留在井壁和套管壁表面，并且，油基钻井液与固井水泥浆的相容性极差，这会给页岩气水平井固井作业带来不利影响，即套管壁及井壁长期处在油基钻井液环境中，两界面亲油憎水，影响界面胶结质量。当固井水泥浆与油基钻井液接触掺混后，混浆流动能力很差，这将会严重影响施工安全。同时，套管表面和井壁表面易产生油润湿的黏附层和滤饼，使得最终候凝完的水泥石抗压强度和胶结强度都大幅度降低，影响固井质量。
3.为了解决上述技术问题，对于使用油基钻井液的页岩气井，通常在固井中使用驱油型冲洗隔离液以清洗井壁和套管外壁，改变润湿性。冲洗隔离液是能够有效改善界面性能和有效避免流体接触污染作用的中间流体，通常在固井注水泥前使用。相关技术提供了一种驱油型冲洗隔离液，其包括清洗液100份，瓜尔胶1～5份，加重剂100～400份；清洗液包括：十二烷基二甲基甜菜碱2％～25％，十八烷基甲苯磺酸钠2％～20％，壬基酚聚氧乙烯醚5％～25％，糠醛0.1％～15％，木质素磺酸钠0.5％～10％，丁基羟基茴香醚0.3％～5％，余量为清水。
4.在实现本发明的过程中，本发明人发现相关技术中少存在以下问题：
5.相关技术提供的驱油型冲洗隔离液的清洗效率仍待提高，且抗高温性较差。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明提供一种驱油型冲洗隔离液及其制备方法，能够解决上述技术问题。
7.具体而言，包括以下的技术方案：
8.一方面，本发明实施例提供了一种驱油型冲洗隔离液，所述驱油型冲洗隔离液包括以下重量份的组分：200份的水；
9.6～12份的表面活性剂；
10.0.2～1.0份的悬浮稳定剂；
11.0.3～1.5份的增粘剂；
12.0.4～3.0份的分散剂；
13.30～350份的加重剂；
14.0.1～0.2份的消泡剂。
15.在一些可能的实现方式中，所述表面活性剂由月桂基葡糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂酰两性醋酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠构成。
16.在一些可能的实现方式中，所述月桂基葡糖苷、所述脂肪醇聚氧乙烯醚、所述月桂酰两性醋酸钠、所述烷基酚聚氧乙烯醚与所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为1.5-4:0.5-2:1.5-4:0.5-2。
17.在一些可能的实现方式中，所述悬浮稳定剂选自羟乙基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯酸钠中的至少一种。
18.在一些可能的实现方式中，所述增粘剂由聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠构成。
19.在一些可能的实现方式中，所述聚阴离子纤维素与所述羧甲基纤维素钠的质量比为2-5:1。
20.在一些可能的实现方式中，所述分散剂为油井水泥分散剂。
21.在一些可能的实现方式中，所述加重剂选自铁矿粉、重晶石粉、石灰石粉、方铅矿粉中的至少一种。
22.在一些可能的实现方式中，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷消泡剂。
23.另一方面，本发明实施例还提供了一种驱油型冲洗隔离液的制备方法，所述驱油型冲洗隔离液为本发明上述所述的驱油型冲洗隔离液；
24.所述制备方法包括：按照所述驱油型冲洗隔离液中各组分的重量份，向第一反应器中加入部分的水、表面活性剂、悬浮稳定剂，以6000r/min～7500r/min的转速搅拌第一设定时间，然后以7000r/min～8000r/min的转速搅拌第二设定时间，形成第一混合液；
25.向第二反应器中加入另一部分的水、增粘剂，搅拌第三设定时间，然后再向所述第二反应器中加入分散剂，搅拌均匀，继续向所述第二反应器中加入加重剂，形成第二混合液；
26.将所述第一混合液和所述第二混合液混合均匀，继续向所述第二反应器中加入消泡剂，搅拌第四设定时间，得到所述驱油型冲洗隔离液。
27.本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
28.本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液，通过上述各组分的协同作用，使得该驱油型冲洗隔离液具有良好的抗高温性(适用于25℃～160℃)、相容性和稳定性。特别地，该驱油型冲洗隔离液与油基钻井液和固井水泥浆均有较好的流变相容性和稠化相容性，掺混隔离液的水泥石的抗压强度能满足固井施工要求；该驱油型冲洗隔离液的清洗效率高于90％，具有优良的驱油效果。
具体实施方式
29.为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
30.一方面，本发明实施例提供了一种驱油型冲洗隔离液，该驱油型冲洗隔离液包括以下重量份的组分：200份的水；
31.6～12份的表面活性剂；
32.0.2～1.0份的悬浮稳定剂；
33.0.3～1.5份的增粘剂；
34.0.4～3.0份的分散剂；
35.30～350份的加重剂；
36.0.1～0.2份的消泡剂。
37.示例地，表面活性剂的重量份包括但不限于：6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份等；
38.悬浮稳定剂的重量份包括但不限于：0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份等；
39.增粘剂的重量份包括但不限于：0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等；
40.分散剂的重量份包括但不限于：0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.5份、2份、2.5份等；
41.加重剂的重量份包括但不限于：30份、50份、70份、80份、100份、150份、200份等；
42.消泡剂的重量份包括但不限于：0.1份、0.12份、0.15份、0.16份、0.17份、0.18份、0.19份等。
43.本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液，通过上述各组分的协同作用，使得该驱油型冲洗隔离液具有良好的抗高温性(适用于25℃～160℃)、相容性和稳定性。特别地，该驱油型冲洗隔离液与油基钻井液和固井水泥浆均有较好的流变相容性和稠化相容性，掺混隔离液的水泥石的抗压强度能满足固井施工要求；该驱油型冲洗隔离液的清洗效率高于90％，具有优良的驱油效果。
44.以下就本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液中各组分进行进一步地详细描述：
45.在一些可能的实现方式中，表面活性剂由月桂基葡糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂酰两性醋酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠构成。
46.示例地，月桂基葡糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂酰两性醋酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚与十二烷基苯磺酸钠的质量比为1.5-4:0.5-2:1.5-4:0.5-2，例如为2:1:1:2:1。
47.特别地，上述表面活性剂中的各组分均为本领域常见的，均可以通过市购市售产品而得到。
48.举例来说，月桂基葡糖苷可以选自月桂基葡糖苷apg1214，月桂基葡糖苷apg1214是一种绿色环保表面活性剂，性能温和，对人体刺激小，对皮肤有柔软作用，对眼睛无刺激，具有良好的生态相容性。
49.脂肪醇聚氧乙烯醚可以选自武汉海山科技有限公司生产并销售的脂肪醇聚氧乙烯醚jfc系列，例如jfc-6；脂肪醇聚氧乙烯醚jfc-6是一种非离子型表面活性剂，驱油效果较好。
50.月桂酰两性醋酸钠可以选自月桂酰两性醋酸钠mab-40，例如广州天赐高新材料股份有限公司生产并销售的天赐/tc-mab40ldl；月桂酰两性醋酸钠mab-40是一种两性表面活性剂，既带有正电荷基团又带有负电荷基团。
51.烷基酚聚氧乙烯醚可以选自烷基酚聚氧乙烯醚op-10(又称十二烷基酚聚氧乙烯醚op-10)，烷基酚聚氧乙烯醚op-10具有广泛的hlb值可调性，优良的抗硬水性和耐酸碱性。
52.十二烷基苯磺酸钠可以选自十二烷基苯磺酸钠las系列，例如广州崇骏化工有限公司生产并销售的十二烷基苯磺酸钠las-80。其中十二烷基苯磺酸钠las是常用的阴离子型表面活性剂。
53.上述种类的表面活性剂的选择是发明人经过多次研究后确定的，经研究测试，使用了该表面活性剂的冲洗隔离液能够获得94％以上的清洗效率。经研究其原因在于：这5种类型的表面活性剂在上述组成比例下，复配后表面活性剂之间发生拮抗作用和协同作用，在冲洗隔离液中发挥了降低界面张力机理、润湿反转机理、乳化增容机理、渗透机理和聚并形成油带机理，保证了清洗效率高于94％。
54.本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液，在上述各组分的协同作用下，能够提高油基钻井液条件下的固井质量。特别地，该冲洗隔离液中具有双亲性的表面活性剂分子可以吸附于水泥颗粒表面，来增大水泥颗粒之间的流动行为；表面活性剂与油基钻井液的乳化剂产生结合作用，从而破坏油基钻井液的渗透压作用来提高水泥浆和油基钻井液混浆的流变性能；表面活性剂利用乳化分散作用来圈闭分散混浆中的油相物质，减少其破坏水泥石结构，从而提高抗压强度。通过上述作用，该冲洗隔离液可以清洗掉套管壁粘附的油基钻井液及井壁形成的钻井液滤饼，同时冲洗隔离液中的表面活性剂分子能吸附在套管及井壁表面，改变第一界面(水泥环与套管间界面)和第二界面(水泥环与井壁间界面)的状态，将第一界面和第二界面从亲油性变为亲水性，使得第一界面与第二界面的水泥环胶结质量得到显著提高。
55.在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液中，悬浮稳定剂选自羟乙基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯酸钠中的至少一种。该种类型的悬浮稳定剂具有较高的分散度，较大的表面积和较强的吸附力，能影响周围的水和周围的其他颗粒，使它们不致迅速下沉，从而保持冲洗隔离液的浓度，使其处于悬浮状态。
56.在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液中，增粘剂由聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠构成。
57.示例地，聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠的质量比为2-5:1，例如为3:1。上述种类的增粘剂能够使驱油型冲洗隔离液保持在期望的粘度。
58.在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液中，分散剂为油井水泥分散剂，例如为磺化醛酮缩聚物类油井水泥分散剂，例如为磺化醛酮缩聚物类油井水泥分散剂usz、saf、sxf等。
59.在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液中，加重剂选自铁矿粉、重晶石粉、石灰石粉、方铅矿粉中的至少一种，以使冲洗隔离液获得期望的密度。
60.示例地，加重剂选自铁矿粉，其主要成分为fe2o3，密度4.9g/cm
3-5.3g/cm3，适于配制密度更高的钻井液。如果将某种钻井液加重至某一给定的密度，当选用铁矿粉时，加重后钻井液中的固相含量显然要比选用重晶石时低一些，加重后固相含量低有利于流变性能的调控和提高钻速。此外，由于铁矿粉具有一定的酸溶性，因此可应用于需进行酸化的产层。并且，铁矿粉的硬度约为重晶石的两倍，因此耐研磨，在使用中颗粒尺寸保持较好，损耗率较低。
61.在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液中，消泡剂为聚二甲基硅氧烷消泡剂，能够获得优异的整体消泡效率。
62.综上，本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液具有很好的耐温性、相容性、界面改性和稳定性。冲洗隔离液与油基钻井液和固井水泥浆有较好的流变相容性和稠化相容性，掺混隔离液的水泥石的抗压强度能满足固井施工要求。
63.另一方面，本发明实施例还提供了一种驱油型冲洗隔离液的制备方法，该驱油型冲洗隔离液为上述所述的驱油型冲洗隔离液；
64.制备方法包括：按照驱油型冲洗隔离液中各组分的重量份，向第一反应器中加入部分的水、表面活性剂、悬浮稳定剂，以6000r/min～7500r/min的转速搅拌第一设定时间，然后以7000r/min～8000r/min的转速搅拌第二设定时间，形成第一混合液；
65.向第二反应器中加入另一部分的水、增粘剂，搅拌第三设定时间，然后再向第二反应器中加入分散剂，搅拌均匀，继续向第二反应器中加入加重剂，形成第二混合液；
66.将第一混合液和第二混合液混合均匀，继续向第二反应器中加入消泡剂，搅拌第四设定时间，得到驱油型冲洗隔离液。
67.本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液的制备方法简单，材料简单易得，能适应固井现场条件。
68.示例地，第一反应器和第二反应器均可以采用搅拌浆杯。
69.示例地，在第一浆杯中放入100份水，6～12份表面活性剂，0.2～1.0份悬浮稳定剂，以6000r/min～7500r/min的转速搅拌第一设定时间，例如10min-15min，然后以7000r/min～8000r/min的转速搅拌第二设定时间，例如6min-10min，形成乳状的第一混合液。
70.在第二浆杯中放入100份水，继续加入0.3～1.5份增粘剂，搅拌第三设定时间，例如3h-5h；再依次向投入0.4～3.0份分散剂，搅拌均匀，加入30～350份加重剂至要求的冲洗隔离液密度，形成第二混合液。
71.将第一混合液和第二混合液混合均匀，再向第二浆杯加入0.1～0.2份消泡剂，搅拌第四设定时间，例如25min-35min，得到驱油型冲洗隔离液。
72.与相关技术相比，本发明实施例提供的驱油型冲洗隔离液至少具有以下有益效果：
73.(1)该驱油型冲洗隔离液的密度范围广，在1.30g/cm3～2.50g/cm3的范围内可调节，高密度隔离液可一次性加重至设计要求，保证页岩气井固井需要；
74.(2)该驱油型冲洗隔离液在25℃～160℃温度范围内均保持性能稳定，可满足深层页岩气井固井需要；
75.(3)该驱油型冲洗隔离液配置方法及材料简单，能适应固井现场条件；
76.(4)该驱油型冲洗隔离液的清洗效率高于90％，甚至高达94％，具有优良的驱油效果。
77.以下将结合具体实施例对本发明实施例作进一步说明，但不构成对本发明实施例的任何限制。
78.以下各实施例中所用油基钻井液样品为某页岩气井钻井时所采用的白油基钻井液，其主要指标见表1。
79.表1
80.项目密度，g/cm3应用井深，m应用井温，℃油基钻井液样品2.103500120
81.实施例1
82.本实施例1提供了一种驱油型冲洗隔离液，该驱油型冲洗隔离液包括以下重量份的组分：200份的水；8份的表面活性剂；0.2份的悬浮稳定剂；0.3份的增粘剂；1.0份的分散
剂；30份的加重剂；0.2份的消泡剂。
83.表面活性剂由质量比为2:1:1:2:1的月桂基葡糖苷apg1214、脂肪醇聚氧乙烯醚jfc-6、月桂酰两性醋酸钠mab-40、烷基酚聚氧乙烯醚op-10和十二烷基苯磺酸钠las构成。悬浮稳定剂选自羟乙基纤维素。增粘剂由质量比为3:1的聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠构成。分散剂为磺化醛酮缩聚物类油井水泥分散剂usz。加重剂选自铁矿粉。消泡剂为聚二甲基硅氧烷消泡剂。
84.该驱油型冲洗隔离液通过以下方法制备得到：
85.在第一浆杯中放入100份的水、表面活性剂、悬浮稳定剂，以7000r/min的转速搅拌15min，然后以7500r/min的转速搅拌8min，形成乳状的第一混合液。
86.在第二浆杯中放入100份水，继续加入增粘剂，搅拌4h；再向第二浆杯中加入分散剂，搅拌均匀，加入加重剂至要求的冲洗隔离液密度，形成第二混合液。
87.将第一混合液和第二混合液混合均匀，再向第二浆杯加入消泡剂，搅拌30min，得到密度为1.35g/cm3的驱油型冲洗隔离液。
88.实施例2
89.本实施例2提供了一种驱油型冲洗隔离液，该驱油型冲洗隔离液包括以下重量份的组分：200份的水；10份的表面活性剂；0.4份的悬浮稳定剂；0.5份的增粘剂；0.5份的分散剂；200份的加重剂；0.1份的消泡剂。
90.其中，表面活性剂由质量比为2:1:1:2:1的月桂基葡糖苷apg1214、脂肪醇聚氧乙烯醚jfc-6、月桂酰两性醋酸钠mab-40、烷基酚聚氧乙烯醚op-10和十二烷基苯磺酸钠las构成；悬浮稳定剂选自羟乙基纤维素；增粘剂由质量比为3:1的聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠构成；分散剂为磺化醛酮缩聚物类油井水泥分散剂usz；加重剂为铁矿粉；消泡剂为聚二甲基硅氧烷消泡剂。
91.该驱油型冲洗隔离液通过以下方法制备得到：
92.在第一浆杯中放入100份的水、表面活性剂、悬浮稳定剂，以7200r/min的转速搅拌12min，然后以7400r/min的转速搅拌9min，形成乳状的第一混合液。
93.在第二浆杯中放入100份的水，继续加入增粘剂，搅拌5h；再向第二浆杯中加入分散剂，搅拌均匀，加入加重剂至要求的冲洗隔离液密度，形成第二混合液。
94.将第一混合液和第二混合液混合均匀，再向第二浆杯加入消泡剂，搅拌25min，得到度为1.80g/cm3的驱油型冲洗隔离液。
95.实施例3
96.本实施例3提供了一种驱油型冲洗隔离液，该驱油型冲洗隔离液包括以下重量份的组分：200份的水；12份的表面活性剂；0.6份的悬浮稳定剂；0.6份的增粘剂；2份的分散剂；350份的加重剂；0.15份的消泡剂。
97.其中，表面活性剂由质量比为2.5:1.5:1:2.5:1.5的月桂基葡糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂酰两性醋酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠构成。悬浮稳定剂选自海藻酸钠。增粘剂由质量比为2.5:1的聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠构成。分散剂为磺化醛酮缩聚物类油井水泥分散剂saf。加重剂选自铁矿粉。消泡剂为聚二甲基硅氧烷消泡剂。
98.该驱油型冲洗隔离液通过以下方法制备得到：
99.在第一浆杯中放入100份的水、表面活性剂、悬浮稳定剂，以6800r/min的转速搅拌
第一设定时间，例如13min，然后以7500r/min的转速搅拌10min，形成乳状的第一混合液。
100.在第二浆杯中放入100份水，继续加入增粘剂，搅拌3h；再向第二浆杯中加入分散剂，搅拌均匀，加入加重剂至要求的冲洗隔离液密度，形成第二混合液。
101.将第一混合液和第二混合液混合均匀，再向第二浆杯加入消泡剂，搅拌30min，得到密度为2.35g/cm3的驱油型冲洗隔离液。
102.实施例4
103.本实施例4提供了一种驱油型冲洗隔离液，该驱油型冲洗隔离液包括以下重量份的组分：200份的水；10份的表面活性剂；0.5份的悬浮稳定剂；0.8份的增粘剂；1份的分散剂；220份的加重剂；0.2份的消泡剂。
104.其中，表面活性剂由质量比为2:1.5:1.5:2:1的月桂基葡糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂酰两性醋酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠构成。悬浮稳定剂选自海藻酸钠；增粘剂由质量比为3.5:1的聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠构成；分散剂为磺化醛酮缩聚物类油井水泥分散剂saf；加重剂选自重晶石粉；消泡剂为聚二甲基硅氧烷消泡剂。
105.该驱油型冲洗隔离液通过以下方法制备得到：
106.在第一浆杯中放入水、表面活性剂、悬浮稳定剂，以7000r/min的转速搅拌10min，然后以8000r/min的转速搅拌6min，形成乳状的第一混合液。
107.在第二浆杯中放入100份水，继续加入增粘剂，搅拌4h；再向第二浆杯中加入分散剂，搅拌均匀，加入加重剂至要求的冲洗隔离液密度，形成第二混合液。
108.将第一混合液和第二混合液混合均匀，再向第二浆杯加入消泡剂，搅拌35min，得到该驱油型冲洗隔离液。
109.测试例
110.(1)对驱油型冲洗隔离液的沉降稳定性测试：
111.悬浮稳定性测试操作时，将各驱油型冲洗隔离液在实验温度下用增压稠化仪养护2h之后，将冲洗隔离液倒入1000ml量筒中，静置2h测定上下密度差和游离液。
112.实验结果见表2，测试结果表明，实施例1-4制备的驱油型冲洗隔离液体系具有良好的沉降稳定性，2h上下密度差小于0.03g/cm3，游离液为零。
113.表2
[0114][0115]
(2)驱油型冲洗隔离液的清洗效率测试：
[0116]
采用稠化仪，将冲洗隔离液在实验温度下养护60min后，使用六速旋转粘度计法对冲洗隔离液的清洗效率进行测试，清洗时间为15min。实验结果如表3所示，结果表明，以上各驱油型冲洗隔离液均获得了优异的清洗效率。
[0117]
表3冲洗隔离液的清洗效率
[0118]
温度/℃实施例1实施例2实施例3实施例42590.5％94％92％93％9091％93％93％93％15092％94％95％94％
[0119]
(3)驱油型冲洗隔离液的界面胶结强度测试：
[0120]
胶结强度很大程度上是对驱油型冲洗隔离液的清洗效率和表面润湿性好坏的反应，冲洗效率高、表面润湿效果好则胶结强度高，反之则低。本发明实施例对90℃下，各驱油型冲洗隔离液的界面胶结强度进行了标准测试，实验结果如表4所示，可见本实施例提供的驱油型冲洗隔离液使得第一界面与第二界面的水泥环胶结质量得到显著提高。
[0121]
表4
[0122][0123]
在本发明实施例中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
[0124]
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。