低温绒囊工作液绒毛剂的制作方法
【专利摘要】本发明是关于一种煤层气低温淡水绒囊工作液绒毛剂，该低温绒囊工作液绒毛剂由黄原胶、羟丙基胍胶与除氧剂Na2SO3配制而成，本发明所提供的绒囊工作液绒毛剂，主要用于稳定绒囊工作液体系中的绒囊，具有用量小、稳囊作用强的特点，同时具有调节绒囊工作液流型作用，且该绒毛剂与一般工作液用处理剂配伍性良好，适用于小于等于120℃的温度环境，是一种煤层气低温淡水绒囊工作液绒毛剂。
【专利说明】低温绒囊工作液绒毛剂
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种绒囊工作液绒毛剂，特别是指一种适用于小于等于120°C的温度 环境中的低温绒囊工作液绒毛剂。
[0002]
【背景技术】
[0003] [0002]油气井用工作流体(工作液）通常包括工作液、完井液、修井液等。
[0004] 目前多数油田都采用封堵技术提高地层承压能力，完成漏失地层钻井、完井和修 井作业。封堵技术包括封堵材料和封堵理论。
[0005] 传统的封堵材料包括橡胶、水泥、纤维、塑料、聚合物、无机胶凝、油溶性树脂、浙 青、黏稠树脂、酸溶性堵漏材料、微化粉纤维等。但这些材料中，有的材料大小和形状与地层 漏失通道大小和形状不匹配，控制漏失效果不理想；有的材料在高温作用下强度低、承压能 力差；有的材料无法在正常作业的同时，防止漏失和遇到漏失层后自行堵漏。
[0006] 为改善封堵效果，研究人员从刚性材料入手，研究了材料大小与漏失通道大小的 匹配问题，先后提出了 1/3架桥规则、2/3架桥规则、孔喉网络模型、理想充填理论、D9(l充填 规则、屏蔽暂堵分形理论，以及固相颗粒多组分滤失模型等，以期能计算出大小合适的封堵 材料，全面封堵地层漏失通道。然而，由于地下储层孔隙大小、分布很不均匀，无法利用理论 计算的材料大小封堵地层。同时，地下漏失通道的形状很不规则，用形状较规则的材料封堵 形状不规则的漏失通道，效果肯定不尽人意。因此，上述研究理论有的仅在一定程度上解决 了漏失问题，有的仅仅停留在理论层次上。
[0007] 在封堵效果不理想的情况下，空气、雾、泡沫、可循环泡沫、微泡等气体型流体被用 于气井钻井作业。这些工作流体虽然能解决堵漏材料与漏失通道大小和形状的匹配问题， 但这些流体除可循环泡沫、微泡外，对地层稳定性要求较高，对地层流体适应性较差，且需 要特殊设备，从而限制了应用范围。而可循环泡沫、微泡虽然在一定程度上解决了井漏问 题，但应用的井深较浅，也无法全面满足钻井需要。
[0008] 绒囊是在研究微泡工作液过程中发现的一种与微泡微观结构不同的新的封堵材 料。这种含绒囊结构的封堵材料可按油气储集渗透空间变形或改变性能，最大限度地占据 储层储集和渗透空间或形成黏膜层，封堵大小不同的渗流通道。含绒囊结构的工作液、完井 液和修井液，不仅具有不须附加设备即能实现无固相密度低、控制漏失等优点，还能承受更 高温度和更大压力。
[0009] 本发明中将用于气泡长绒毛的处理剂绒毛剂。
[0010] 然而，绒囊在体相中容易向上运移，绒囊大量上浮导致出现气液分离现象。现有技 术中通常用于稳定气泡的工作液用的处理剂主要为增粘剂例如黄原胶等。普通增粘剂仅能 够增加体系塑性粘度，而增加体系动切力能力弱，稳定体系中气泡的关键参数为动切力。如 果能够能够有效提高体系切力，对于稳定体系中的绒囊结构具有重要作用。
【发明内容】
toon] 本发明的主要目的在于针对绒囊工作液体系特点，研究提供一种绒囊工作液绒毛 齐IJ，以使绒囊稳定存在于体系中，防止绒囊工作液体系分层等不稳定情况发生，同时起到调 节绒囊工作液流型的作用。
[0012] 本发明的另一目的在于提供所述的绒囊工作液绒毛剂在用于制备绒囊工作液中 的应用。
[0013] 本发明的另一目的在于提供一种包括本发明所述绒囊工作液绒毛剂的绒囊工作 液。
[0014] 首先，本发明提供了一种绒囊工作液绒毛剂，该绒囊工作液绒毛剂由黄原胶、羟丙 基胍胶与除氧剂Na 2S03配制而成。
[0015] 根据本发明的优选具体实施方案，本发明的绒囊工作液绒毛剂中，所述黄原胶、羟 丙基胍胶与除氧剂Na 2S03在配制时的质量比为（2-4) :(3-1) :1，例如可以是2 ;3 :1，3 :2 :1 或 4 :1 :1。
[0016] 根据本发明的具体实施方案，所述黄原胶为高分子链状多糖聚合物，其数均分子 量可为2X 106 g/mol~2X 107 g/mol ;所述羟丙基胍胶为半乳-甘露糖植物胶。
[0017] 本发明中，所述黄原胶、羟丙基胍胶与除氧剂Na2S03均可商购获得，可选用普通工 业产品，各组分对绒毛剂主要是提高粘度，作用均等。
[0018] 根据本发明的具体实施方案，该绒毛剂配制成1. 0%水溶液后的pH值为6. 0? 7. 0,表观粘度10?20 mPa · s，基液中绒囊稳定时间彡24 h。
[0019] 本发明的绒囊工作液绒毛剂是针对绒囊工作液体系特点而专门设计，主要用于稳 定绒囊工作液体系中的绒囊，具有用量小、稳囊作用强的特点，同时具有调节绒囊工作液流 型作用。本发明的该绒毛剂与现有技术中其它具有类似作用的处理剂相比，能够有效提高 体系切力，稳定绒囊工作液中绒囊，本发明的绒毛剂的分子能够在绒囊工作液体相中形成 网状结构，阻止绒囊在体相中向上运移，使绒囊固定在体系中，防止绒囊大量上浮出现的气 液分层、体系不稳情况发生。本发明的该绒毛剂与一般工作液用处理剂配伍性良好，且该绒 毛剂无毒、无害，为环境可接受型处理剂。
[0020] 本发明还提供了所述绒囊工作液绒毛剂在用于制备绒囊工作液中的应用。具体 地，以绒囊工作液中每百克的水基计，所述绒囊工作液绒毛剂的用量为〇. 5?1. 0克，可保 证绒囊稳定时间在24 h以上，具有用量少、稳囊作用强的优点。
[0021] 本发明还提供了一种绒囊工作液，其中包括本发明所述的绒囊工作液绒毛剂。具 体地，以绒囊工作液中每百克的水基计，其中包括所述绒囊工作液绒毛剂〇. 5?1. 0克，即 0. 5?1. 0 g绒毛剂/100 g水，可保证绒囊稳定时间在24 h以上。
[0022] 根据本发明的具体实施方案，所述绒囊工作液可以为绒囊工作液、绒囊完井液或 绒囊修井液。
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【具体实施方式】
[0024] 下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的低温绒囊工作液绒毛剂的特点及 使用效果，但本发明并不因此而受到任何限制。
[0025] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0026] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0027] 实施例1 测试基液配方：淡水400g、碳酸钠0. 40g、氢氧化钠0. 40g、囊层剂2. 00g (由羧甲基淀 粉和聚阴离子纤维素以质量份数比3 :1组成)、绒毛剂2. 00g (由黄原胶、羟丙基胍胶与除 氧剂Na2S03以质量份数比2 :3 :1组成，其中，黄胶原的数均分子量为2X 106g/mol)、成核剂 0. 40g (由十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚、十二烷基二甲基氧化铵和十二烷基硫酸 三乙醇铵盐四种物质以质量份数比1 :1 :1 :1组成)。各组分的质量配比为水：碳酸钠：氢氧 化钠：囊层剂：绒毛剂：成核剂为100 :〇. 1 :〇. 1 :〇. 5 :0. 5 :0. 1。
[0028] 按照上述配方，在搅拌条件下，向淡水中依次加入碳酸钠、氢氧化钠、囊层剂、成核 齐U，配制成基液，再在基液中加入绒毛剂，标记为1#测试基液。其中，搅拌的速度可以控制 在5000 rpm左右。
[0029] 实施例2 测试基液配方：淡水400g、碳酸钠0.40g、氢氧化钠0.40g、绒毛剂3. 20g(由黄原 胶、羟丙基胍胶与除氧剂Na2S03以质量份数比4 :1 :1组成，其中，黄胶原的数均分子量为 1. 5X 107g/mol)、成核剂0. 80g (由十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚、十二烷基二甲基 氧化铵和十二烷基硫酸三乙醇铵盐四种物质以质量份数比2 :1 :1 :1组成)、囊层剂2. 40g (由羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素以质量份数比4 :1组成)。各组分的质量配比为水：碳酸 钠：氢氧化钠：囊层剂：绒毛剂：成核剂为100 1 1 6 8 :0. 2。
[0030] 按照上述配方，在搅拌条件下，向淡水中依次加入碳酸钠、氢氧化钠、囊层剂、成核 剂，配制成基液，再在基液中加入绒毛剂，标记为2#测试基液。其中，搅拌的速度可以控制 在5000 rpm左右。
[0031] 实施例3 测试基液配方：淡水400g、碳酸钠0. 40g、氢氧化钠0. 40g、囊层剂3. 20g (由羧甲基淀 粉和聚阴离子纤维素以质量份数比5 :1组成)、绒毛剂4. 00g (由黄原胶、羟丙基胍胶与除 氧剂Na2S03以质量份数比3 :2 :1组成，其中，黄胶原的数均分子量为2X 107g/mol)、成核剂 1. 20g (由十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚、十二烷基二甲基氧化铵和十二烷基硫酸 三乙醇铵盐四种物质以质量份数比3 :1 :1 :1组成)。各组分的质量配比为水：碳酸钠：氢氧 化钠：囊层剂：绒毛剂：成核剂为100 :〇. 1 :〇. 1 :〇. 8 :1. 0 :0. 3。
[0032] 按照上述配方，在搅拌条件下，向淡水中依次加入碳酸钠、氢氧化钠、囊层剂、成核 剂，配制成基液，再在基液中加入绒毛剂，标记为3#测试基液。其中，搅拌的速度可以控制 在5000 rpm左右。
[0033] 实施例4 对实施例1、2和3的1#、2#和3#低温绒囊工作液绒毛剂的性能进行测试： 1 pH值 称取2. 0 g试样，放入容积300 mL烧杯中，加蒸馈水200 mL，搅拌30min至充分溶解， 用洁净玻璃棒滴溶液于pH试纸上，对照标准色阶读数。
[0034] 2水分含量测定 2.1称取5.00 g试样(精确至0.01 g)，置于已称量过质量的称量瓶中，在烘干箱内于 (105±3) °C烘干2 h，置于干燥器内冷却至室温，称量(精确至0.01 g)。
[0035] 2. 2水分含量按式（I)计算： (I) 式中：为试样质量，g 为烘试样质量，g。
[0036] 3表观粘度 3. 1仪器 采用青岛同春石油仪器有限公司ZNN-D6型旋转粘度计，该粘度计是以电动机为动力 的旋转型仪器。工作液处于两个同心圆筒间的环形空间内。外筒(或称转筒）以恒速（rpm) 旋转。转筒在工作液中的旋转对内筒(或称悬锤)产生扭矩，扭力弹簧阻止内筒的旋转，而与 悬锤相连的表盘指示悬锤的位移。
[0037] 3. 2测定程序 注意：仪器最高工作温度为93°C。如要测定温度高于93°C的工作液，应使用实心的金 属内筒或内部完全干燥的空心金属内筒。因为当浸入到高温工作液中时，空心内筒内部的 液体可能会蒸发而引起内筒的破裂。
[0038] 3. 2. 1测量并记录工作液的温度，以°C为单位表示。
[0039] 3. 2. 2使用洁净量筒量取400 mL蒸馏水转移至洁净搅拌杯内，在蒸馏水中加入4 g绒毛剂，高速搅拌机5000 rpm搅拌20 min。
[0040] 3. 2. 3将搅拌均匀的样品注入到容器中，并使转筒刚好浸入至刻度线处。
[0041] 3. 2. 4开启仪器，调节转速在600 rpm档，待表盘读值恒定后，读取并记录表盘读 值。
[0042] 3. 2. 5 计算 按式（III)计算表观粘度： (III) 式中：AV为塑性粘度，mPa · S ;为600 rpm时的恒定读值，无量纲。
[0043] 4绒囊稳定时间 此处添加绒毛剂，测定绒囊工作液基液稳定时间大于72h，根据前期对比实验，单独添 加黄原胶，测定绒囊工作液基液稳定时间小于24h。
[0044] 4. 1测定配制好的1#、2#、3#绒囊工作液测试基液，测定密度。
[0045] 4.2绒囊工作液稳定性测定。静置测试基液24 h，观察绒囊测试基液稳定性，并测 定其密度。密度变化±0.05 g/cm3可视为稳定。
[0046] 由以上测试步骤1?4对本实施例的低温绒囊工作液绒毛剂的性能进行测试，所 得结果参见表1 : 表1绒囊工作液绒毛剂性能测试表
【权利要求】
1. 一种绒囊工作液绒毛剂，该绒囊工作液绒毛剂由黄原胶、羟丙基胍胶与除氧剂 Na2S03配制而成。
2. 根据权利要求1所述的绒囊工作液绒毛剂，其特征在于：所述黄原胶为高分子链状 多糖聚合物，其数均分子量为2 X 106 g/m〇l~2 X 107 g/mol ;所述羟丙基胍胶为半乳-甘露糖 植物胶。
3. 根据权利要求1或2所述的绒囊工作液绒毛剂，其特征在于：所述黄原胶、羟丙基胍 胶与除氧剂Na2S0 3在配制时的质量比为（2~4) : (1~3) :1。
4. 根据权利要求1所述的绒囊工作液绒毛剂，其特征在于：该绒毛剂配制成1. Owt%水 溶液后的pH值为6. 0?7. 0,表观粘度10?20 mPa · s，基液中绒囊稳定时间彡24 h。
5. 权利要求1?4任一项所述绒囊工作液绒毛剂在用于制备绒囊工作液中的应用。
6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述绒囊工作液为工作液、完井液或修井 液。
7. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于：以绒囊工作液中每百克的水基计，所述绒 囊工作液绒毛剂的用量为〇. 5?1. 0克。
8. -种绒囊工作液，其中包括权利要求1?4中任一项所述的绒囊工作液绒毛剂。
9. 根据权利要求8所述的绒囊工作液，其特征在于：以绒囊工作液中每百克的水基计， 其中包括所述绒囊工作液绒毛剂〇. 5?1. 0克。
10. 根据权利要求8所述的绒囊工作液，该绒囊工作液为工作液、完井液或修井液。
【文档编号】C09K8/42GK104109512SQ201310130336
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2013年4月16日
【发明者】郑力会 申请人:北京力会澜博能源技术有限公司