冲洗剂及其应用的制作方法

1.本发明涉及固井前置液用冲洗剂的技术领域，尤其涉及一种冲洗剂及其应用。


背景技术：

2.随着勘探开发不断向更深的地层探索，井底温度不断升高，静止温度高于200℃的探井越来越多，然而满足此温度的钻井液体系与高温水泥浆体系污染非常严重，几乎都存在着接触后“闪凝”的现象，同时井壁上残留的钻井液严重影响水泥环与地层之间的胶结，因此，作为注入在钻井液与水泥浆之间的一段前置隔离液，已经成为保障施工安全，提高顶替效率和固井界面胶结质量的重要手段。
3.针对大部分固井前置冲洗液在常温和低温下冲洗效果好而高温条件下由于物质组成部分化学结构易改变，复配体系稳定性差从而导致冲洗效率变差，因此，急需满足高温深井的配套前置液用冲洗剂。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种冲洗剂及其应用。该冲洗剂可以与固井前置液搭配使用，能够耐受200℃以上的高温，能够有效提高水泥环与套管界面的胶结强度，保证固井施工质量，在高温深井固井中具有广阔的应用前景。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种冲洗剂，其中，以重量份计，该冲洗剂包括：阴离子表面活性剂40-60份、乳化剂30-50份、渗透剂30-50份、螯合剂10-15份、消泡剂10-15份、稳定剂10-15份、水100份。
6.在本发明的具体实施方案中，所述阴离子表面活性剂可以包括十二烷基苯磺酸钠。
7.在本发明的具体实施方案中，所述乳化剂可以包括壬基酸聚氧乙烯醚。
8.在本发明的具体实施方案中，所述渗透剂可以包括脂肪醇聚氧乙烯醚。
9.在本发明的具体实施方案中，所述螯合剂可以包括乙二胺四乙酸。
10.在本发明的具体实施方案中，所述稳定剂在上述冲洗剂中作为一种抗高温增稠剂使用，具有提高上述冲洗剂的抗高温稳定性和冲洗效果的作用。所述稳定剂可以包括聚丙烯酸钠。所述聚丙烯酸钠的重均分子量可以为300-50000，例如可以选用重均分子量是300、6000、50000的聚丙烯酸钠。
11.在本发明的具体实施方案中，所述消泡剂可以包括磷酸三丁酯、二甲基硅油、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂等。所述消泡剂优选包括磷酸三丁酯。
12.在本发明的具体实施方案中，以重量份计，该冲洗剂可以包括：阴离子表面活性剂50-60份、乳化剂40-50份、渗透剂40-50份、螯合剂12-15份、消泡剂12-15份、稳定剂12-15份、水100份。
13.在本发明的具体实施方案中，以重量份计，该冲洗剂包括：阴离子表面活性剂50份、乳化剂40份、渗透剂40份、螯合剂12份、稳定剂12份、消泡剂12份、水100份。
14.在本发明的具体实施方案中，以重量份计，该冲洗剂包括：阴离子表面活性剂60份、乳化剂50份、渗透剂50份、螯合剂15份、稳定剂15份、消泡剂15份、水100份。
15.在本发明的具体实施方案中，以重量份计，所述冲洗剂可以包括十二烷基苯磺酸钠40-60份(例如50份)，壬基酸聚氧乙烯醚30-50份(例如40份)、脂肪醇聚氧乙烯醚30-50份(例如40份)、乙二胺四乙酸10-15份(例如12份)、聚丙烯酸钠10-15份(例如12份)、磷酸三丁酯10-15份(例如12份)、水100份。
16.在本发明的具体实施方案中，所述冲洗剂的制备方法具体包括：将阴离子表面活性剂、乳化剂、渗透剂、螯合剂、稳定剂、消泡剂依次加入水中，搅拌均匀，得到所述冲洗剂。
17.本发明进一步提供了上述冲洗剂在200℃以上固井施工中的应用。在具体实施方案中，所述冲洗剂可以作为固井前置液用抗高温冲洗剂应用于油基泥浆的清洗作业中，该冲洗剂能够耐受200℃以上的高温温度。在加量为5％时，该冲洗剂在高温条件的冲洗效率可以达到70％以上，在加量为15％时，该冲洗剂在高温条件的冲洗效率可以达到80％以上。
18.本发明的有益效果在于：
19.本发明提供的冲洗剂能够在200℃以上的高温保持稳定，同时保证能够快速、高效地清洗驱替高温钻井液，并且与高温钻井液、高温水泥浆体系具有良好的相容性，该冲洗剂对环空界面有较好的冲刷、渗透和清洗作用，从而提高水泥环与套管界面的胶结强度，保证固井施工质量，在高温深井固井中具有广阔的应用前景。
具体实施方式
20.为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
21.以下实施例和对比例中，所用的脂肪醇聚氧乙烯醚型号为aeo-7；聚丙烯酸钠的重均分子量为50000，厂家为思远生物科技(重均分子量分别为300和6000的聚丙烯酸钠与重均分子量50000的聚丙烯酸钠虽然粘度不同，但使用效果相近)。
22.测试例1中所用的钻井液为bhw有机盐钻井液(含油)、属于一种抗高温泥浆。
23.实施例1
24.本实施例提供了一种冲洗剂，以重量份计，该冲洗剂包括：十二烷基苯磺酸钠(阴离子表面活性剂)50份、壬基酸聚氧乙烯醚(乳化剂)40份、脂肪醇聚氧乙烯醚(渗透剂)40份、乙二胺四乙酸(螯合剂)12份、聚丙烯酸钠(稳定剂)12份、磷酸三丁酯(消泡剂)12份、水100份。
25.冲洗剂的制备方法为：在反应釜中加入蒸馏水100份，开启搅拌，然后按照以上重量份数加入十二烷基苯磺酸钠充分溶解，加入壬基酸聚氧乙烯醚搅拌均匀后，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌均匀，再加入乙二胺四乙酸搅拌均匀，再加入聚丙烯酸钠搅拌均匀，最后加入磷酸三丁酯，搅拌均匀后停止，得到冲洗剂。
26.实施例2
27.本实施例提供了一种冲洗剂，以重量份计，该冲洗剂包括：十二烷基苯磺酸钠(阴离子表面活性剂)60份、壬基酸聚氧乙烯醚(乳化剂)50份、脂肪醇聚氧乙烯醚(渗透剂)50份、乙二胺四乙酸(螯合剂)15份、聚丙烯酸钠(稳定剂)15份、磷酸三丁酯(消泡剂)15份、水100份。
28.冲洗剂的制备方法为：在反应釜中加入蒸馏水100份，开启搅拌，然后按照以上重量份数加入十二烷基苯磺酸钠充分溶解，加入壬基酸聚氧乙烯醚搅拌均匀后，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌均匀，再加入乙二胺四乙酸搅拌均匀，再加入聚丙烯酸钠搅拌均匀，最后加入磷酸三丁酯，搅拌均匀后停止，得到冲洗剂。
29.对比例1
30.本对比例提供了一种冲洗剂，以重量份计，该冲洗剂包括：十二烷基苯磺酸钠(阴离子表面活性剂)50份、壬基酸聚氧乙烯醚(乳化剂)40份、脂肪醇聚氧乙烯醚(渗透剂)40份、乙二胺四乙酸(螯合剂)12份、磷酸三丁酯(消泡剂)12份、水100份。
31.冲洗剂的制备方法为：在反应釜中加入蒸馏水100份，开启搅拌，然后按照以上重量份数加入十二烷基苯磺酸钠充分溶解，加入壬基酸聚氧乙烯醚搅拌均匀后，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌均匀，再加入乙二胺四乙酸搅拌均匀，最后加入磷酸三丁酯，搅拌均匀后停止，得到冲洗剂。
32.对比例2
33.本对比例提供了一种冲洗剂，以重量份计，该冲洗剂包括：十二烷基苯磺酸钠(阴离子表面活性剂)60份、壬基酸聚氧乙烯醚(乳化剂)50份、脂肪醇聚氧乙烯醚(渗透剂)50份、乙二胺四乙酸(螯合剂)15份、磷酸三丁酯(消泡剂)12份、黄原胶(稳定剂)20份、水100份。
34.冲洗剂的制备方法为：在反应釜中加入蒸馏水100份，开启搅拌，然后按照以上重量份数加入十二烷基苯磺酸钠充分溶解，加入壬基酸聚氧乙烯醚搅拌均匀后，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌均匀，再加入乙二胺四乙酸搅拌均匀，然后加入黄原胶搅拌均匀，最后加入磷酸三丁酯，搅拌均匀后停止，得到冲洗剂。
35.测试例1
36.对实施例1和实施例2、对比例1和对比例2制备的冲洗剂进行性能测试，具体方法为：将各冲洗剂配制为占水质量分数为15％(即100g水中加入15g冲洗剂)、10％(即100g水中加入10g冲洗剂)、5％(即100g水中加入5g冲洗剂)的冲洗剂溶液，进行高温养护实验和清洗效率评价实验。
37.(1)高温养护实验.具体过程为：按照国家标准gb/t 19139-2012《油井水泥试验方法》中钻井液养护方法对冲洗剂溶液进行热滚养护，养护后取出再开始下一步冲洗评级实验。高温养护实验的实验条件为：200℃、100mpa、100min；主要实验仪器为：高温滚子炉。
38.(2)清洗效率评价实验：
39.实验方法：将热滚后的钻井液倒入旋转粘度计杯中，称取粘度计外筒的质量为w；将旋转粘度计外筒刻度线以下部分浸入钻井液中，300rpm搅拌15min，静滴3min，称取粘度计外筒及钻井液的质量为w1；将沾有钻井液的旋转粘度计外筒浸入冲洗液中，在300rpm冲洗5min，静滴3min，称取旋转粘度计外筒冲洗后的质量为w2。
40.其中，冲洗率η按式(1)计算，并进行3组平行试验取平均值，平行试验间误差不超过5％，试验数据结果如表1所示。
41.式(1)
42.式中：η％为冲洗效率；
43.w为旋转粘度计外筒质量，单位为克(g)；
44.w1为旋转粘度计外筒沾满钻井液后质量，单位为克(g)；
45.w2为旋转粘度计外筒冲洗后的质量，单位为克(g)；
46.当η％达到98％以上，证明冲洗剂具有较强的冲洗效果。
47.实施例1和实施例2、对比例1和对比例2制备的冲洗剂的冲洗效率评价结果总结在表1中。其中，冲洗剂在水中加量为15％，即100g水加入15g冲洗剂，得到测试所用的冲洗液。在表1中，转筒重量对应式(1)中的w，冲洗前总重量对应式(1)中的w1，冲洗后总重量对应式(1)中的w2，冲洗效率按照式(1)计算。
48.表1
[0049][0050]
从表1可以看出，实施例1和实施例2制备的冲洗剂均表现出98％以上的冲洗效率，相比之下，未添加稳定剂的对比例1和以黄原胶代替聚丙烯酸钠作为稳定剂的对比例2仅具有不到83％的冲洗效率，相同用量的实施例和对比例制备的冲洗剂的冲洗效率差值达到15％以上。以上结果不仅证明本发明提供的冲洗剂对作为油基泥浆上述钻井液的清洗效果优良，具有较高的冲洗能力，还证明在冲洗剂中添加聚丙烯酸钠能够有效提高冲洗剂的整体冲洗效果。
[0051]
实施例1的冲洗剂在加量分别为15％、10％、5％情况下测得的冲洗效率总结在表2中。测试方法同表1。
[0052]
表2
[0053][0054]
从表2中可以看出，冲洗剂的清洗效率与其加量具有线性关系。当实施例1的冲洗剂在5％以上的加量条件下均能获得70％以上的冲洗效率，当冲洗剂加量为10％以上时，冲洗效率可以达到90％以上，证明本发明提供的冲洗剂在不同加量的条件下均具有较好的冲洗效果。
[0055]
表1、表2所测的冲洗剂均进行了200℃的高温养护，进一步说明本发明提供的冲洗剂在200℃温度条件下具有良好的稳定性，能够快速、高效地清洗驱替高温钻井液，并且与高温钻井液、高温水泥浆体系具有良好的相容性。本发明提供的冲洗剂对环空界面有较好的冲刷、渗透和清洗作用，从而提高水泥环与套管界面的胶结强度，保证固井施工质量，在
高温深井固井中具有广阔的应用前景。