一种环空机械座封油气井的环空保护液及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采油气井和注水井的一种环空保护液，特别涉及一种环空机械座封油 气井的环空保护液及其应用。
【背景技术】
[0002] 国内外油气田开发过程中，为保护套管内壁和油管外壁免受&S和0)2等腐蚀，主 要采用油套管环空注入高效保护液的方法。当油气井完钻，把环空保护液注入到套管环空 封隔器上方，填补油套环空，并将油套环空和生产流体隔离。
[0003] 环空保护液一般W水或油基姪作为基础的流体。其具体的功能是可用来给油气井 套管内外提供稳定的平衡压力，并在环空对油管内的流体起到有效地导热保温作用；可W 保护管柱和保证井筒的完整性；保护液形成的的静水压力可W降低封隔器工作压差，平衡 地层的压力，从而降低作用于井下密封件或盖层的压力差，防止井筒内失压和损坏。
[0004] 目前常用的环空保护液有水基环空保护液和油基环空保护液。水基环空保护液主 要由清水、缓蚀剂和杀菌剂、防垢剂等复配形成，根据地层的压力情况，可W控制其密度在 1.00-1.化g/L，主要适用于井底温度在15CTC内的油气井。油基环空保护液主要由白油、粗 柴油等稳定性姪类组成，其常规密度可在0. 9-1. 8kg/L，在15CTC W上的更高温度环境下比 水基体系性能更为稳定。
[0005] 中国的曾浩等人围绕普光高含硫气田开展的长效环空保护液的研究与应用（《西 安石油大学学报（自然科学版)》2012年VOL27.N〇4，P87-90)和郑义等人所做的一种适用于 含硫油气田环空保护液的室内评价（《钻井液与完井液》2010年V0L7. No2，P37-P49)在常规 水基环空保护液的基础配方思路上加入了除硫剂和甲酸盐加重剂、抑调节剂等，W适应保 护液的安全注入和长期稳定要求。
[0006] 中国发明专利申请号200410060240. 7的泡沫保护液配方和工艺，其主要由水玻 璃、烷基苯賴酸轴、聚己帰醇和化学清洁剂、盐类等组成，现场配制到预定粘度和密度后，将 混合泡沫液粟入到井的地层内，起到保证安全作业施工的作用。对油气层低伤害，地层中的 稳定性保证14天。
[0007] 中国发明专利申请号200410060240. 7的泡沫保护液配方和工艺，其主要由水玻 璃、烷基苯賴酸轴、聚己帰醇和化学清洁剂、盐类等组成，现场配制到预定粘度和密度后，将 混合泡沫液粟入到井的地层内，起到保证安全作业施工的作用。对油气层低伤害，地层中的 稳定性保证14天。
[0008] 中国发明专利申请号200910238207. 1的一种注水井环空保护液及其应用，其主 要是由胺化合物、复合磯酸盐、复合季馈盐阳离子表面活性剂和亚硫酸盐等组成的水溶液。 用于油田注清水或污水回注井油套管的防腐、防垢和杀菌。
[0009] 美国专利U. S.化t. No. 5. 607. 901环空保护液中Toups化.等人发明了环境可接 受的环空保护液。用具有触变作用液体组成的环保型且无腐蚀的非水相连续流体。该种混 合物包含极性有机溶剂，亲水性粘±和不含水的液体，体系在施工前混合。该专利主要关 也和解决井筒的保温问题，未考虑井口处理和排放时对人员和环境的危害。
[0010] 美国专利U. S.化t. No. 7,219735B2提供的环空保护液，其含有防腐剂、杀菌剂、除 盐和除垢剂，W及防止井筒顶部冻结和热绝缘的盖层流体。环空保护液的添加剂特别选择 能溶于水的添加剂，并且不与盖层流体混溶，从而防止添加后迁移到盖层流体，污染环境。
[0011] 综合分析国内外已有的专利和发表的相关文章，结合油气井及注水井环空座封条 件下，现有的环空保护液主要的问题可分为两大类：
[0012] 1、油气井采用水基环空保护液时，存在W下问题；（1)冬季气温较低时，井口部分 的水基液体易冻堵，井口钢材在低温下脆性变大，可能影响井口装置的稳定性。（2)环空保 护液加注满环空并座封封隔器，关闭井口阀口后，在关井状态下受到地层温度压力的传导 作用或者在开井状态下，油管内流体流动的传热作用下，密闭环空内的环空保护液发生体 积膨胀造成环空内悠压，对井口产生上顶力，必须人工定期打开阀口泄放压力。（3)当进行 井口泄放环空保护液时，需要特定的容器和后续的液体处理，存在一定的安全和环保隐患。 (4)水基保护液中一般含有氧、二氧化碳等溶解性气体，对碳钢油管、套管的腐蚀控制难度 大。即使水基中加入缓蚀剂与阻垢剂、杀菌剂，在长期的无氧环境下，也会滋生硫酸盐还原 菌（SRB)、铁细菌等腐蚀性细菌，造成油套环空静滞水质恶化。但因其成本相对油基环空保 护液低，所W国内普遍采用。
[0013] 2、油气井采用油基环空保护液时，存在W下问题；（1)封隔器胶筒长时间浸泡油 基中易老化、破损。（2)其主要成分白油、柴油。成本较高，一口井油基保护液体成本就达 30~50万元/ 口。（3)加注满环空液后，也存在着密闭环空内的环空保护液体积膨胀悠压， 对井口上顶和需要定期泄放压力等问题。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的是提供一种具有良好施工性能、能节约成本、保证环空长期高缓蚀 效果的环空机械座封油气井的环空保护液及其施工工艺。
[0015] 本发明所述的环空机械座封油气井的环空保护液，W质量百分比计，其组成为：乳 化剂10~14%、起泡剂0. 1~0. 5%、稳泡剂0. 1~0. 3%、油相25~28%、缓蚀剂0. 5~1〇/〇、 其余为水。
[0016] 本发明还提供了一种利用所述环空保护液环空机械座封油气井的施工工艺，包括 如下步骤：
[0017] OW质量百分比计，先向配液罐中加入10~14%的乳化剂、0. 1~0. 5%的起泡剂、 0. 1~0. 3%的稳泡剂和0. 5~1%的缓蚀剂；然后在揽拌状态下，轮流加入水和25~28%的 油相，形成稳定乳液；再通入体积百分比为8~10%的化学性质稳定气体，持续揽拌，形成稳 定泡沫乳化液；
[0018] 2)将所述稳定泡沫乳化液通过油管和套管间的正循环或反循环通入油套环空；进 入油套环空的稳定泡沫乳化液，在井筒环境的温度、压力及不同组分的表面张力作用下，进 行气、油、水的自动分层。
[0019] 进一步地，所述泡沫乳化液自动分层后，W环空整体体积计，上部气相占8~10%， 中部油基占40~60%，下部水基占20~50%。
[0020] 进一步地，所述泡沫乳化液自动分层不彻底时，可加入质量百分比为0. 1~0. 2% 的分层调节剂。
[0021] 各种添加剂组成及来源
[0022] 所述乳化剂为低界面张力表面活性剂；所述起泡剂为非离子型表面活性剂；所述 缓蚀剂为水基季馈盐类缓蚀剂；所述稳泡剂是能起增粘或增强泡沫强度的植物胶类，包含 黄原胶、脈胶、香豆胶、部分水解聚丙帰醜胺HPAM、轻己基纤维素肥C或駿甲基纤维素CMC ; 所述油相为白油、有机硅油或粗柴油。
[0023] 优选地，所述乳化剂为聚氧己帰山梨糖醇H油酸醋Span85、氧己帰山梨糖醇单油 酸醋Span-80或氧己帰山梨糖醇H硬油酸醋Span65 ;所述起泡剂为聚氧己帰烷基醇離或焼 基酷聚氧己帰離；
[0024] 所述缓蚀剂为快氧甲基季馈盐，其主要结构式为R-NR" -(CH0R' )2>X，其中R、 R"为烷基、芳基或环烷基，X是S或P等元素。平均分子量800-1500。
[00巧]进一步地，所述环空保护液还包括体积百分比为8~10%的化学性质稳定气体， 包括氮气或氮气。
[0026] 进一步地，所述环空保护液还包括质量百分比为0. 1~0. 2%的为非离子聚離的 分层调节剂。
[0027] 进一步地，所述分层调节剂是聚氧丙帰聚氧己帰離、环状烷基酷酵树脂-聚氧丙 帰聚氧己帰離、聚甲基苯硅油-聚氧丙帰聚氧己帰離、酷胺树脂離或联氨氧化帰姪聚離。 [00 2引有益效果：