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CN101126017A - 油井注水泥用隔离液 - Google Patents

油井注水泥用隔离液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油井注水泥用隔离液，由淡水、悬浮剂、稀释剂和加重剂组成。其特征在于悬浮剂由羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、黄元胶和钠基膨润土组成；稀释剂由木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚组成；加重剂由重晶石、粉煤灰、石灰石和矿渣组成。在配制隔离液时，首先将悬浮剂溶解在水中1小时，然后加入稀释剂，在需要注水泥之前，将加重剂与上述配液混拌均匀即可。该隔离液具有粘度低、流变性好以及临界流速低、易形成紊流等特点，能够有效的顶替和冲洗泥浆，防止水泥浆与泥浆产生混浆，同时能够与常规的水泥浆及泥浆体系相容，稀释和改善水泥浆流变性。

Description

油井注水泥用隔离液
技术领域
本发明涉及一种油井注水泥用隔离液，可用于固井注水泥作业中分隔泥浆和水泥浆，防止泥浆与水泥浆相互接触污染。
背景技术
早期使用的隔离液主要是固井外加剂所配制的溶液，与水泥浆体系具有很好的相容性，但是与泥浆的相容性不理想；80年末期，许多油田使用硅酸钠隔离液体系，该体系组成简单，具有一定的粘性和悬浮性，但硅酸钠对水泥浆具有促凝作用且与许多水泥浆体系相容性不理想；进入90年代，随着对固井质量的要求越来越高，更加注意隔离液体系的驱替特性、悬浮特性、稳定特性以及与接触流体的相容性，目前可以根据泥浆和水泥浆密度、特性来设计具有不同特性和不同密度的隔离液体系，以满足工程特性。
根据顶替理论，一般推荐采用紊流流态作为顶替钻井液的最佳流态、顶替效率最高。但是，在实际施工中，由于现阶段使用的绝大多数隔离液体系粘度较高，受到机泵能力等现场条件的制约，难以达到紊流顶替。
发明内容
本发明解决的技术问题：通过优选悬浮剂和稀释剂，提供一种粘度低、稳定性好，具有较低的临界流速，易于实现紊流的隔离液体系，有效地驱替和清除井内的泥浆和泥饼，提高顶替效率的油井注水泥用隔离液。
本发明为解决技术问题所采取的方案
油井注水泥用隔离液，其特征是由100重量份淡水中加入1～10重量份悬浮剂、1～10重量份稀释剂在4000rpm下搅拌60秒制成混合溶液，溶解1小时，然后按照密度要求在搅拌速度为4000rpm下于20秒内将50～300重量份的加重剂加入上述配液中，然后继续搅拌30秒，配制出隔离液制成的隔离液；其中悬浮剂由100重量份钠基膨润土、4重量份粘度6000mPa.s的羧甲基纤维素、1重量份黄元胶与5重量份粘度10000mPa.s的羟乙基纤维素组成；稀释剂由100重量份木质素磺酸钠、30重量份十二烷基磺酸钠与50重量份烷基酚聚氧乙烯醚组成；加重剂由100重量份的325目重晶石、10重量份粉煤灰、10重量份的800目石灰石和50重量份的600目矿渣组成。
油井注水泥用隔离液，其特征是由100重量份淡水，7重量份悬浮剂、2重量份稀释剂、50重量份加重剂组成；其中悬浮剂由100重量份钠基膨润土、4重量份粘度6000mPa.s的羧甲基纤维素、1重量份黄元胶与5重量份粘度10000mPa.s的羟乙基纤维素组成；稀释剂由100重量份木质素磺酸钠、30重量份十二烷基磺酸钠与50重量份烷基酚聚氧乙烯醚组成；加重剂由100重量份的325目重晶石、10重量份粉煤灰、10重量份的800目石灰石和50重量份的600目矿渣组成。
油井注水泥用隔离液，其特征是由100重量份淡水，5重量份悬浮剂、4重量份稀释剂、100重量份加重剂组成；其中悬浮剂由100重量份钠基膨润土、4重量份粘度6000mPa.s的羧甲基纤维素、1重量份黄元胶与5重量份粘度10000mPa.s的羟乙基纤维素组成；稀释剂由100重量份木质素磺酸钠、30重量份十二烷基磺酸钠与50重量份烷基酚聚氧乙烯醚组成；加重剂由100重量份的325目重晶石、10重量份粉煤灰、10重量份的800目石灰石和50重量份的600目矿渣组成。
一种油井注水泥用隔离液的制造方法，其特征是：首先称量100重量份淡水中依次加入7重量份悬浮剂、2重量份稀释剂，在搅拌速度为4000rpm下搅拌60秒制成混合溶液，溶解1小时，将50重量份加重剂在搅拌速度为4000rpm下于20秒内加入上述配液中，然后继续搅拌30秒，配制出隔离液。
一种油井注水泥用隔离液的制造方法，其特征是：首先称量100重量份淡水中依次加入5重量份悬浮剂、4重量份稀释剂，在搅拌速度为4000rpm下搅拌60秒制成混合溶液，溶解1小时，将100重量份加重剂在搅拌速度为4000rpm下于20秒内加入上述配液中，然后继续搅拌30秒，配制出隔离液。
隔离液各组分的详细说明：
稀释剂有能够离解出阴阳离子基团的聚合物，大分子量的阴离子基团被吸附到加重剂颗粒表面，从而在加重剂颗粒表面形成一层溶剂化的单分子膜，使加重剂颗粒间的凝聚作用减弱，颗粒的摩擦阻力减小，因而颗粒得以分散，使所配制的隔离液粘度下降，流动性得到改善。稀释剂能够通过塑化、减水等作用改善不同材料之间的亲和作用，使隔离液体系的稳定性能增加的同时具有渗透乳化的作用，可以改变套管表面的润湿性，有助于提高顶替效率；
悬浮剂中含有非离子型聚合物，非离子型聚合物对电介质有极好的耐溶性。在水介质中不离子化，当溶液中含有高浓度盐时而稳定，不会与重金属离子作用而出现析出现象。它的非离子性质使它成为在含有高浓度的电介质溶液时独特的凝胶增稠剂。具有增粘和悬浮从井壁与套管表面清洗下来的固相颗粒的作用，使隔离液体系具有较高的切力提高其稳定性。
所采用的加重剂为重晶石和矿渣的复合物，重晶石的密度为4.2g/cm3，可将隔离液的密度加重至2.0g/cm3。通过筛选不同粒径的矿渣，可以改变加重剂的需水量，提高沉降稳定性。
本发明与现有技术相比的有益效果：
1、在较低的泵速下，临界紊流上返速度V临界为0.27m/s，临界紊流上返流量Q界临为42l/s可以达到紊流顶替；
2、具有良好的沉降稳定性；
3、体系稳定、粘度随温度升高无明显变化；
4、能够有效的顶替和冲洗泥浆，防止水泥浆与泥浆产生混浆，同时能够与常规的水泥浆及泥浆体系相容，稀释和改善水泥浆流变性。
具体实施方式1：
对于密度为1.31g/cm3的隔离液，按100重量份淡水、50重量份加重剂、7重量份悬浮剂、2重量份稀释剂进行配制。
首先称量100重量份淡水中依次加入7重量份悬浮剂、2重量份稀释剂，在搅拌速度为4000rpm下搅拌60秒制成混合溶液，溶解1小时，将50重量份加重剂在搅拌速度为4000rpm下于20秒内加入上述配液中，然后继续搅拌30秒，配制出隔离液。测量密度为1.31g/cm3。将配制的隔离液转入常压稠化仪中在30℃下搅拌20分钟，取出，用六速旋转粘度计测量其流变性。此外按照上述配制方法另制备一组隔离液，将该隔离液同样放入常压稠化仪中在70℃下搅拌20分钟，然后用同样的方法测量其流变性。所测试的结果为表1。
表1隔离液的流变性
 密度(g/cm3)   温度(℃)   粘度计读数   塑性粘度(Pa.s)   动切力(Pa)
  600   300   200   100   6   3
1.31   30   72   41   30   17   4   4   0.031   5.1
  70   68   39   29   17   5   4   0.029   5.1
具体实施方式2：
对于密度为1.5g/cm3的隔离液，按100重量份淡水、100重量份加重剂、5重量份悬浮剂、4重量份稀释剂进行配制。
首先称量100重量份淡水中依次加入5重量份悬浮剂、4重量份稀释剂，在搅拌速度为4000rpm下搅拌60秒制成混合溶液，溶解1小时，将100重量份加重剂在搅拌速度为4000rpm下于20秒内加入上述配液中，然后继续搅拌30秒，配制出隔离液。测量密度为1.5g/cm3。将配制的隔离液转入常压稠化仪中在30℃下搅拌20分钟，取出，用六速旋转粘度计测量其流变性。此外按照上述配制方法另制备一组隔离液，将该隔离液同样放入常压稠化仪中在70℃下搅拌20分钟，然后用同样的方法测量其流变性。所测试的结果为表2。
表2隔离液的流变性
 密度(g/cm3)   温度(℃)   粘度计读数   塑性粘度(Pa.s)   动切力(Pa)
  600   300   200   100   6   3
1.5   30   62   36   27   16   5   5   0.026   5.1
  70   58   34   26   16   6   5   0.024   5.1
按照密度为1.5g/cm3在70℃下流变读数计算临界流速及临界流量：
井径D：23厘米
钻杆或钻铤外径d：13.97厘米
隔离液密度ρ：1.5g/cm3
塑性粘度η塑：0.24泊
动切力τ0：50达因/厘米2
V临界：0.27m/s
Q界临：42l/s

Claims (5)

1.一种油井注水泥用隔离液，其特征是由100重量份淡水中加入1～10重量份悬浮剂、1～10重量份稀释剂在4000rpm下搅拌60秒制成混合溶液，溶解1小时，然后按照密度要求在搅拌速度为4000rpm下于20秒内将50～300重量份的加重剂加入上述配液中，然后继续搅拌30秒，配制出隔离液制成的隔离液；其中悬浮剂由100重量份钠基膨润土、4重量份粘度6000mPa.s的羧甲基纤维素、1重量份黄元胶与5重量份粘度10000mPa.s的羟乙基纤维素组成；稀释剂由100重量份木质素磺酸钠、30重量份十二烷基磺酸钠与50重量份烷基酚聚氧乙烯醚组成；加重剂由100重量份的325目重晶石、10重量份粉煤灰、10重量份的800目石灰石和50重量份的600目矿渣组成。
2.根据权利要求1所述的油井注水泥用隔离液，其特征是由100重量份淡水，7重量份悬浮剂、2重量份稀释剂、50重量份加重剂组成；其中悬浮剂由100重量份钠基膨润土、4重量份粘度6000mPa.s的羧甲基纤维素、1重量份黄元胶与5重量份粘度10000mPa.s的羟乙基纤维素组成；稀释剂由100重量份木质素磺酸钠、30重量份十二烷基磺酸钠与50重量份烷基酚聚氧乙烯醚组成；加重剂由100重量份的325目重晶石、10重量份粉煤灰、10重量份的800目石灰石和50重量份的600目矿渣组成。
3.根据权利要求1所述的油井注水泥用隔离液，其特征是由100重量份淡水，5重量份悬浮剂、4重量份稀释剂、100重量份加重剂组成；其中悬浮剂由100重量份钠基膨润土、4重量份粘度6000mPa.s的羧甲基纤维素、1重量份黄元胶与5重量份粘度10000mPa.s的羟乙基纤维素组成；稀释剂由100重量份木质素磺酸钠、30重量份十二烷基磺酸钠与50重量份烷基酚聚氧乙烯醚组成；加重剂由100重量份的325目重晶石、10重量份粉煤灰、10重量份的800目石灰石和50重量份的600目矿渣组成。
4.一种油井注水泥用隔离液的制造方法，其特征是：首先称量100重量份淡水中依次加入7重量份悬浮剂、2重量份稀释剂，在搅拌速度为4000rpm下搅拌60秒制成混合溶液，溶解1小时，将50重量份加重剂在搅拌速度为4000rpm下于20秒内加入上述配液中，然后继续搅拌30秒，配制出隔离液。
5.一种油井注水泥用隔离液的制造方法，其特征是：首先称量100重量份淡水中依次加入5重量份悬浮剂、4重量份稀释剂，在搅拌速度为4000rpm下搅拌60秒制成混合溶液，溶解1小时，将100重量份加重剂在搅拌速度为4000rpm下于20秒内加入上述配液中，然后继续搅拌30秒，配制出隔离液。
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