专利名称：抗高温水基泥浆冲洗液的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油钻井工程中使用的一种冲洗液，特别是涉及一种抗高温的水基泥浆冲洗液。
背景技术：
由于钻井时在井壁和套管壁上会产生虚泥饼，这种泥饼的产生会使井壁和套管壁与水泥浆之间胶结不好或不胶结，从而严重影响固井工程的质量。另外在钻井过程中残留的泥浆与固井用水泥浆不相容，也会影响固井工程质量，因此在油田固井施工中，在注入水泥之前通常先泵入清水来清除虚泥饼和泥浆，改善两个界面的亲和性，保证固井质量。但在钻井过程中由于多种因素的影响，井眼的横截面呈不规则的椭圆型或葫芦形，纵截面呈现锯齿形，不管顶替排量多大，都很难把其中的泥浆顶替干净。另外，井眼中弯曲处套管不易居中，改变了顶替过程中环形空间的流速分布，增加了窄边泥浆的驱替难度。因此需要一种冲洗液具有更好的冲洗、顶替效果，要求对泥浆具有明显的稀释、降粘作用，改善流动度，同时对水泥浆具有分散和缓凝作用，既能紊流顶替又能延长稠化时间，自身抗污染能力强，与水泥浆和泥浆相容性好。
发明内容
本发明的目的是提供一种水基泥浆冲洗液，能有效清除井壁和套管壁上的虚泥饼，稀释泥浆，使泥浆和水泥浆具有良好的流动性，提高冲洗顶替效率。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是该抗高温水基泥浆冲洗液由水、十二烷基磺酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磺化单宁组成，其中各组分的配比按下列重量份计在100份水中加入0.5-1份十二烷基磺酸钠、1-3份碳酸钠、0.3份硅酸钠、1-3份磺化单宁。
通常称十二烷基磺酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磺化单宁为冲洗液外加剂或处理剂，其中碳酸钠，一方面具有去污、冲洗作用，另一方面，加入碳酸钠可以使泥浆与水泥浆接触部分的PH值＞8，保持体系的碱性，防止破坏泥浆，造成井壁的坍塌；十二烷基磺酸钠是一种表面活性剂，表面活性剂特有的润湿性、渗透性作用于井壁和套管壁，可降低一、二界面(一界面为套管与水泥环之间的界面，二界面为地层与水泥环之间的界面)的表面张力，增强冲洗液的润湿作用和冲洗作用；硅酸钠是泥页岩抑制剂；磺化单宁是稀释剂，对泥浆具有良好的稀释效果，使虚泥饼迅速软化，易于被冲洗。
抗高温水基泥浆冲洗液的配制方法首先按照所需配制冲洗液的总量，计算并称量各种处理剂和水的量；在容器中加入全部水，搅拌，然后按量依次加入磺化单宁、碳酸钠、硅酸钠，最后加入十二烷基磺酸钠，搅拌30分钟后就可以运送到井场，用于固井施工。
具体实施例方式以下通过各种试验数据和实施例对本发明作进一步的说明。
下面是几种水基泥浆冲洗液的组分、配比见下表1表1
以下试验步骤和方法按照GB10238-1998《油井水泥》中的有关规定执行。
1、冲洗效果试验试验泥浆选用大庆徐深21井(4237米)现场的泥浆(有机硅泥浆)和达深3井现场泥浆(两性复合离子泥浆)。试验仪器用旋转粘度计。试验方法如下①转筒在泥浆中静止1分钟，使表面粘满泥浆；②浆杯中装入冲洗液350毫升；③把转速设定为200转，使转子旋转；④冲洗时间4分钟，直到泥浆被冲净为止。
试验数据如下表2。
表2 冲洗液冲洗效果数据表
试验数据表明，上述水基泥浆冲洗液对徐深21井的有机硅类泥浆和达深3井泥浆都具有较好的冲洗效果，4分钟内冲净。
2、抗温性试验为了验证上述抗高温水基泥浆冲洗液在高温条件下的冲洗效果，进行了抗温性试验。试验方法如下取抗高温水基泥浆冲洗液(徐深14有机硅泥浆)，利用高温高压稠化仪，在83℃、93℃、103℃、126℃、150℃，70MPa高温高压条件下搅拌180分钟，降温到60℃，常压取出，把模拟套管的圆模(G原)在泥浆中浸泡3分钟，取出后静置1分钟，称重(G总)；然后把粘有泥浆的模拟套管放入涡流式冲洗模拟装置中，以200r/min的转速冲洗4分钟后称重(G冲)，按照下式计算冲洗液的冲洗率冲洗率＝(G总-G冲)/(G总-G原)×100％测定的冲洗率结果见下表3表3 冲洗液抗温性试验数据表
试验数据表明，上述冲洗液在83℃-150℃的高温条件下搅拌180分钟后，仍然具有良好的冲洗效果，表明上述冲洗液具有较强的抗温性和化学稳定性，满足深井固井的要求。
3、冲洗液的相容性试验选用的是徐深21井(4237米)现场的泥浆(有机硅泥浆)，水泥浆配方是G级水泥+8％丁苯胶乳，水基泥浆冲洗液为表1中的1#。相容性实验数据见下表4和表5表4 抗高温水基泥浆冲洗液与泥浆相容性试验数据表
表5 抗高温水基泥浆冲洗液与水泥浆相容性试验数据表
上述水基泥浆冲洗液与泥浆和水泥浆以不同比例混合后，流体具有很好的稀释效果，流变性能良好。
4、抗污染稠化试验水泥浆为G级水泥+18％丁苯胶乳，与抗高温水基泥浆冲洗液(1#)以1∶1，5∶95混合后，做稠化试验，试验数据如下表6。
表6 抗污染稠化试验数据表
注温度150℃，压力94MPa冲洗液与水泥浆混合后，在150℃，94MPa条件下，稠化时间有所延长，表明该抗高温水基泥浆冲洗液在一定程度上有延缓水泥浆稠化时间的作用。
5、界面胶结强度试验为评价泥浆被冲洗液冲洗后的界面胶结情况，进行了界面胶结强度试验。试验方法为用钢管模拟井壁作为外模，用小于外模直径的钢管作为模拟套管(内模)，模拟套管放入泥浆中浸泡3分钟后取出，把模拟井壁和模拟套管放在平整的钢板上，环空充满水泥浆，在特定温度压力下养护一定时间，在压力机上测定剪切胶结强度。计算方法如下P＝F/S式中 P 界面剪切胶结强度PaF 压力机读数NS 模拟套管侧面积M2试验选用的徐深21井(4237米)现场的泥浆(有机硅泥浆)，水泥浆方案为四川嘉华G级水泥原浆，比重为1.90g/cm3。冲洗液为1#，试验温度为90℃，常压。试验数据见下表7。
表7 一、二界面胶结强度试验数据表
注1模拟套管在清水中浸泡3分钟；2模拟套管在泥浆中浸泡3分钟后取出，静止1分钟；3模拟套管在泥浆中浸泡3分钟后取出，静止1分钟，用清水以200转/秒冲洗4分钟。
4模拟套管在泥浆中浸泡3分钟后取出，静止1分钟，用冲洗液(1#)以200转/秒冲洗4分钟。
试验表明，用冲洗液冲洗比用清水冲洗后的一、二界面胶结强度明显提高(一界面为套管与水泥环之间的界面，二界面为地层与水泥环之间的界面)，说明冲洗液中的表面活性剂的润湿、渗透作用改善了界面的亲和力，有利于固井水泥环的胶结。
室内评价试验数据表明，所研制的抗高温水基泥浆冲洗液体系，冲洗效率高，抗高温150℃，自身抗污染能力强，冲洗液体系对泥浆和水泥浆具有明显的稀释效果。与泥浆、水泥浆掺混后相容流变性很好，冲洗后界面胶结强度增强，有利于提高固井质量。
本发明水基泥浆冲洗液在大庆油田深井固井中已应用两口深井，能有效冲洗泥浆，并见到了明显效果。
宋深6井，完钻井深3850米，井底静止温度112℃。泥浆为有机硅类，密度为1.24，固井水泥浆为DSJ降失水剂，密度1.60g/cm3。注水泥前，注入本发明冲洗液(表1中1#)12方，顶替排量为2.4方/分钟，冲洗液与井壁接触时间为5分钟。返出冲洗液12.3方，平均密度为1.03g/cm3。
大庆油田徐深13井，井深4450米，采用双级注水泥工艺。一级封固段2517米，用G级水泥+25％石英砂+18％丁苯胶乳，水泥浆密度为1.90g/cm3；注入本发明冲洗液(表1中1#)14.4方，顶替排量为2.5方/分钟，接触时间为5分钟40秒。固井施工顺利，返出冲洗液14.1方，平均比重1.04g/cm3。
从井口返出的情况看，返出的冲洗液、泥浆、水泥浆界面清楚。表明抗高温水基泥浆冲洗液能有效地冲洗泥浆。两口井的固井质量均合格。
权利要求
1.一种抗高温水基泥浆冲洗液，由水、十二烷基磺酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磺化单宁组成，其中各组分的配比按下列重量份计在100份水中加入0.5-1份十二烷基磺酸钠、1-3份碳酸钠、0.3份硅酸钠、1-3份磺化单宁。
2.根据权利要求1所述的抗高温水基泥浆冲洗液，其特征在于该抗高温水基泥浆冲洗液可以在83℃-150℃的条件下使用。
全文摘要
本发明涉及一种抗高温水基泥浆冲洗液。解决现有深井固井施工前残留的虚泥饼、泥浆、固井用水泥浆冲洗、顶替效果不好的问题。该冲洗液由水、十二烷基磺酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磺化单宁组成，其中各组分的配比按下列重量份计在100份水中加入0.5－1份十二烷基磺酸钠、1－3份碳酸钠、0.3份硅酸钠、1－3份磺化单宁。该抗高温水基泥浆冲洗液能有效清除井壁和套管壁上的虚泥饼，稀释泥浆，使泥浆和水泥浆具有良好的流动性，提高冲洗顶替效率。
文档编号C09K8/52GK1908111SQ20061010962
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月11日 优先权日2006年8月11日
发明者杨智光, 赵永会, 马淑梅, 王广雷, 姜涛, 董振华, 徐 明 申请人:大庆石油管理局