本发明涉及石油天然气勘探开发过程中一种适用于固井前水基钻井液滤饼清除的工作液体系。
背景技术：
：油气井钻井过程中，钻井液在压差作用下发生滤失，固相颗粒在井壁堆积形成滤饼。钻井液滤饼是减少钻井液对储层损害、保持井壁稳定和井眼质量的重要因素。但由于钻井液滤饼自身不具备固结能力，强度低，固井注水泥后，滤饼成为水泥环与井壁间的薄弱层，后期可能形成窜流通道，导致地层流体(油、气、水)发生窜流。因此，在固井前的循环洗井和固井顶替过程中，希望尽可能清除井壁滤饼，提高水泥环与井壁的胶结质量。目前，钻井液滤饼化学清除技术在国内外已有许多研究和应用报道。2003年王富华等人开发出了消除钻井液固相的处理液，该处理液以强氧化剂和酸为主(王富华，任中启.用于消除钻井过程固相损害的氧化方法研究[J].石油钻探技术，2003,31(6):36-38)；2005年，岳前升等人开发出用于水平井裸眼完井条件下的油基钻井液滤饼清除液，该清除液为一种水包油乳状液，含混合酸、清洗渗透剂、粘土稳定剂、缓蚀剂、乳化剂、防垢剂、密度调节剂等，该处理液要求钻井液采用石灰石加重(岳前升，向兴金，舒福昌.水平井裸眼完井条件下的油基钻井液滤饼解除技术[J].钻井液与完井液，2005,22(3):32-33)。2007年，EtelKameda等人提出采用α淀粉酶作为滤饼清除剂，用于清除聚合物钻井液滤饼(EtelKameda,C.deQueirozNeto,MartaA.P.Langone,MariaAliceZ.Coelho.Removalofpolymericfiltercakeinpetroleumwells:Astudyofcommercialamylasestability[J].JournalofPetroleumScienceandEngineering,2007,59:263-270)；2012年，S.M.Elkatatny等人提出采用乙醇酸作为滤饼清除剂清除含Mn3O4的钻井液滤饼，降低钻井液滤饼对储层产生的损害(S.M.Elkatatny,A.AlMoajil,andH.A.Nasr-El-Din.EvaluationofaNewEnvironmentallyFriendlyTreatmenttoRemoveMn3O4FilterCake[C].SPE156451,preparedforpresentationattheIADC/SPEAsiaPacificDrillingTechnologyConferenceandExhibition,2012)。此外，一种滤饼清除液(CN200410018675)，该清除液由盐酸、氢氟酸、渗透剂、溶解沥青类降滤失剂的溶剂、黏土稳定剂、缓蚀剂、氯化钾和水溶液组成，用于清除筛管完井中筛管缝隙中的滤饼；高固相钻井液滤饼解除处理液(CN101597488)，该处理液包括清洗破胶液、溶蚀破胶液和后清洗液，主要以酸、有机溶剂、表面活性剂、氯化钾和水等组成；滤饼清洗液及其制备方法(CN104277805A)，该清洗液由白油、水溶液、表面活性剂、乳化剂、润湿剂组成。以上解除钻井液滤饼的有效方法，仍存在不足和需进一步完善之处：(1)大多针对采用筛管或裸眼完井井眼的钻井液滤饼解除，使用时将解除液注入井筒内浸泡数小时至一天，清除耗时长；(2)基本以酸液作为钻井液固相清除的主剂，固井时，水泥浆为碱性，pH值12-14，若采用酸性处理液处理后，套管和井壁呈酸性，极其不利于水泥浆的凝结，对界面胶结质量产生负面影响；(3)水基钻井液最常用的加重剂以BaSO4为主，储层钻井时加入部分CaCO3，酸性清除液体系尚能有效溶蚀CaCO3，但在碱性条件下，尚未发现能有效清除以BaSO4、CaCO3为加重剂滤饼的清除液体系；(4)尽管现有酸性清除液体系中加入缓蚀剂，但酸性处理液条件下，套管(筛管)腐蚀程度和腐蚀速率高于碱性条件。技术实现要素：本发明的目的在于提供适用于固井前水基钻井液滤饼清除的工作液体系，该工作液结合固井作业特点，可缩短施工时间，反应速度更快，达到清除滤饼和提高固井二界面胶结强度的目的，具有广阔的市场前景。为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。适用于固井前水基钻井液滤饼清除的工作液体系，由以下各组分按质量百分比组成：固相溶蚀主剂0.5～1.5％，固相溶蚀辅剂0.1～1％，破胶剂0.15～0.5％，表面活性剂0.5～1.5％，黏土稳定剂1～3％，其余为水，该溶液用NaOH或KOH调节pH值为12～14。所述固相溶蚀主剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、氨基三甲叉膦酸五钠(ATMP·Na5)中任意一种或几种混合物，其作用是溶蚀钻井液滤饼中的加重剂。所述固相溶蚀辅剂为葡萄糖酸钠、草酸、酒石酸钾钠中任意一种或几种混合物，其作用是辅助固相溶蚀主剂，提高固相溶蚀效率。所述破胶剂为过硫酸钠或过硫酸钾，其作用是分解滤饼中聚合物降滤失剂，破坏聚合物黏土网架结构。所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚(型号OP-10)，其作用是润湿反转和渗透作用，提高含油滤饼亲水性。所述黏土稳定剂为KCl，其作用是防止黏土颗粒运移。所述适用于固井前水基钻井液滤饼清除的工作液体系的制备过程如下：室温下，在水中按比例依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂充分搅拌，并调节体系pH值至12～14。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)清除效率高，时间短。钻井液滤饼经清除液短时间浸泡后，滤饼变得疏松，易清除；(2)冲刷后有利于界面胶结。与现有酸性清除液体系不同，本发明清除液的pH为12～14，有利于后期水泥浆凝结，以及水泥环与井壁和套管的胶结；(3)含表面活性剂，能有效提高含油滤饼的清除和油润湿界面的润湿反转效果。具体实施方法下面通过实施例进一步说明本发明(以下各组分均为质量百分比)。实施例1量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂DTPA0.2％、EDTA-2Na0.3％、固相溶蚀辅剂草酸0.1％、破胶剂过硫酸钠0.15％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚0.5％、黏土稳定剂KCl3％，再加入KOH调节pH至13，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.30g/cm3；滤饼清除液加热温度：60℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：30min。实施例2量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂DTPA0.4％、EDTA-2Na0.6％、固相溶蚀辅剂葡萄糖酸钠0.7％、破胶剂过硫酸钾0.15％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚0.5％、黏土稳定剂KCl3％，再加入KOH调节pH至13，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.35g/cm3；滤饼清除液加热温度：70℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：20min。实施例3量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂EDTA-2Na0.9％、固相溶蚀辅剂草酸0.6％、破胶剂过硫酸钠0.25％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚1.25％、黏土稳定剂KCl3％，再加入NaOH调节pH至14，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.20g/cm3；滤饼清除液加热温度：75℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：30min。实施例4量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂DTPA0.2％、ATMP·Na51％、固相溶蚀辅剂葡萄糖酸钠0.5％、破胶剂过硫酸钠0.3％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚1％、黏土稳定剂KCl2％，再加入NaOH调节pH至13，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.25g/cm3；滤饼清除液加热温度：55℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：20min。实施例5量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂DTPA0.5％、EDTA-2Na1％、固相溶蚀辅剂葡萄糖酸钠0.5％、酒石酸钾钠0.5％、破胶剂过硫酸钠0.5％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚1.5％、黏土稳定剂KCl3％，再加入NaOH调节pH至14，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.35g/cm3；滤饼清除液加热温度：80℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：25min。实施例6量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂DTPA0.3％、EDTA0.5％、固相溶蚀辅剂葡萄糖酸钠0.5％、草酸0.3％、破胶剂过硫酸钠0.25％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚0.6％、黏土稳定剂KCl3％，再加入KOH调节pH至14，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.40g/cm3；滤饼清除液加热温度：80℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：20min。实施例7量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂ATMP·Na50.35％、EDTA-2Na0.25％、固相溶蚀辅剂草酸0.35％、破胶剂过硫酸钠0.2％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚0.5％、黏土稳定剂KCl3％，再加入KOH调节pH至12，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.40g/cm3；滤饼清除液加热温度：70℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：30min。实施例8量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂EDTA-2Na0.3％、EDTA0.2％、固相溶蚀辅剂葡萄糖酸钠0.4％、草酸0.1％、破胶剂过硫酸钾0.2％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚0.55％、黏土稳定剂KCl1％，再加入KOH调节pH至13，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.20g/cm3；滤饼清除液加热温度：60℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：30min。实施例9量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂DTPA0.3％、EDTA0.8％、固相溶蚀辅剂酒石酸钾钠0.6％、破胶剂过硫酸钾0.25％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚0.75％、黏土稳定剂KCl2.5％，再加入KOH调节pH至14，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.35g/cm3；滤饼清除液加热温度：75℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：20min。实施例10量取水400ml，依次加入固相溶蚀主剂、固相溶蚀辅剂、破胶剂、表面活性剂、黏土稳定剂。溶液中，固相溶蚀主剂EDTA-2Na0.8％、ATMP·Na50.6％、固相溶蚀辅剂葡萄糖酸钠0.7％、破胶剂过硫酸钠0.3％、表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚0.5％、黏土稳定剂KCl3％，再加入NaOH调节pH至14，充分搅拌至固相全部溶解，得到滤饼清除工作液。将其用于清除钻井液滤饼，钻井液密度：1.30g/cm3；滤饼清除液加热温度：80℃；滤饼清除液剪切浸泡时间：25min。本发明适用于固井前水基钻井液滤饼清除的工作液体系性能测试方法：(1)将配制好的钻井液装入高温高压滤失仪，依照GBT16783.1-2014《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液》在高温高压条件下进行30min滤失实验，制得钻井液滤饼；(2)用清水冲洗掉表面粘附钻井液后，称量滤饼和滤纸质量，记录为m1；(3)将滤饼连同滤纸放入六速旋转粘度计浆杯，并倒入400ml滤饼清除液；(4)浆杯外放置一加热套，将加热套设定至指定温度；(5)打开旋转粘度计，将转速设定为300转/分钟，待清除液剪切并浸泡一定时间后，取出滤饼，称量滤纸和滤饼质量，记录为m2；(6)清除滤纸残余滤饼固相后，称量湿滤纸质量，记录为m3；(7)计算滤饼清除效率实施例1-10制备的滤饼清除工作液体系的清除效率见表1。表1滤饼清除液体系的清除效率实施例初始质量m1/g最终质量m2/g湿滤纸质量m3/g清洗效率111.455.890.8952.65％213.225.410.8863.29％38.894.340.8960.63％49.535.070.8856.07％511.485.450.8956.94％613.546.020.959.49％713.086.510.8762.00％88.364.020.8958.10％912.026.110.8854.40％1010.475.380.8955.22％从以上实施例和表1结果可以看出，采用本发明钻井液滤饼清除液体系能在较短时间内有效破坏滤饼，保证固井前井壁钻井液的有效清除。最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，也可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页1 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