一种耐高温抗污染固井隔离液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气田勘探开发领域油气井固井工程中一种耐高温抗污染固井隔离 液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 油气井固井工程中，因为受到井壁及套管间残存的絮凝状钻井液及松散泥饼的影 响，导致固井过程中会出现水泥浆流体的流变性变差、顶替效率降低以及两界面胶结质量 变差等问题。隔离液属于固井前置液。在固井作业中，常于钻井液和水泥浆之间注入一段 隔离液以破坏钻井液的絮凝结构提高对钻井液的顶替效率并防止钻井液和水泥浆接触污 染产生絮凝沉淀，改善两界面水泥石的胶结质量达到较好的固井效果。
[0003] 在注水泥作业中，隔离液常用于隔离和塞流驱替钻井液，调整其流动性能，也可以 实现对钻井液的紊流驱替，这样在不伤害薄弱地层的情况下可以提高对钻井液的顶替效 率。在现场应用中隔离液的具体作用表现在以下几个方面：（1)破坏钻井液的絮凝结构，对 井壁及套管间的松软泥饼进行冲刷，实现对钻井液的塞流驱替和紊流顶替，适应接下来注 水泥浆的要求。（2)隔离钻井液和水泥浆，防止两者接触污染产生絮凝沉淀，从而影响固井 作业。（3)平衡地层压力，不伤害薄弱地层，使用隔离液相比于水泥浆更容易实现紊流顶替， 由于泵压的减小从而降低了对设备要求并保护薄弱地层，防止井漏了的发生。（4)与水泥浆 要有良好的相容性，不使水泥浆发生变稠、絮凝、闪凝等现象。国外对于隔离液研宄起步较 早，大约在70年代初期开始并且发展迅速。符合我国具体施工情况的隔离液体系直至80年 代开始有陆续报道。隔离液的应用改变了以往用清水冲洗易引起地层伤害的境况，大幅度 提高了固井的质量和油气井的寿命，同时实现了油气储层的保护和原油产能的稳步提升。
[0004] 目前使用的隔离液体系耐高温性能较差，具体表现为在较高的井底循环温度和压 力下隔离液的粘度急剧下降，使得浆体的悬浮性能变差容易造成环空堵塞。此外，在隔离液 注替过程中不可避免地和水泥浆混合甚至会出现水泥浆、隔离液、钻井液的三相混浆，因此 不同混浆的稠化时间也是保证固井质量的一个至关重要的因素。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种耐高温抗污染固井隔离液，该隔离液密度在1. 2~ 2. 4g/cm3范围内可调节，在60~180°C温度范围内能保证衆体良好的悬浮稳定性，同时能 明显改善水泥浆和隔离液混浆以及水泥浆、隔离液和钻井液三相混浆的流变性，防止混浆 絮凝、闪凝等现象的产生，满足工程要求，克服现有技术的缺陷和不足。
[0006] 本发明的另一目的还在于提供上述耐高温抗污染固井隔离液的制备方法，该方法 原理可靠，操作简便，所得隔离液应用温度范围较宽，解决了混浆的污染问题，具有广阔的 市场应用前景。
[0007] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案：
[0008] 一种耐高温抗污染固井隔离液，由以下各组分按重量份组成：100份清水，1~3份 悬浮稳定剂，0. 5~2份增粘剂，0. 5~1. 5份稀释剂，0. 2~2份提粘提切剂，0. 02~0. 1 份抗氧化剂，2~30份抗污染剂，30~220份加重剂，0. 1~1份pH调节剂，0. 1~0. 5份 消泡剂。
[0009] 所述悬浮稳定剂为100份钠基膨润土和0. 5~1份黄原胶混合而成。
[0010] 所述增粘剂为质量比1~5:1~3的羟乙基纤维素和对苯乙烯磺酸钠在40~ 60°C、以0. 2~0. 8wt%的过硫酸铵作为引发剂，发生自由基聚合产生的接枝共聚物，该接 枝共聚物较羟乙基纤维素有着良好的耐温性能，在较高温度时依然使体系能保持足够的粘 度。
[0011] 所述稀释剂为磺甲基五倍子酸钠、磺化丹宁、铁铬木质素磺酸钠或铁铬木质素磺 酸钙。
[0012] 所述提粘提切剂为凹凸棒土或蒙脱石粉。
[0013] 所述抗氧化剂为硼氢化钠、次亚磷酸钠、亚硫酸钠或甲酸钾。
[0014] 所述抗污染剂为质量比1~2:2~4:2~4的衣康酸、丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠， 经3~5wt %的氧化还原体系引发剂或水溶性偶氮类引发剂引发，在40~60°C的氮气环境 中聚合反应4~6h得到的共聚物（见"油气井水泥用聚合物宽温带缓凝剂及其制备方法"， CN103740350A)〇
[0015] 所述加重剂为120~350目的重晶石粉。
[0016] 所述pH调节剂为氢氧化钠或磷酸。
[0017] 所述消泡剂为苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯或磷酸三丁酯。
[0018] 所述耐高温抗污染固井隔离液的制备方法，如下：在浆杯中放入100份清水，在搅 拌的同时投入1~3份悬浮稳定剂、0. 5~2份增粘剂，搅拌2h ;再依次投入2~30份抗污 染剂、0. 5~1. 5份稀释剂、0. 02~0. 1份抗氧化剂、0. 2~2份提粘提切剂，搅拌均匀调节 性能达到要求时投入30~220份加重剂，最后加入0. 1~1份pH调节剂调节隔离液的pH 在8~11 ;在搅拌过程中加入0. 1~0. 5份消泡剂消除隔离液配置过程中产生的气泡，即 得密度为1. 2~2. 4g/cm3耐高温抗污染固井隔离液。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0020] (1)克服较高温度下隔离液悬浮稳定性差的工程问题，使得隔离液的适用温度范 围延伸至60~180°C，该隔离液能有效防止水泥浆、隔离液两相混浆和水泥浆、钻井液、隔 离液三相混浆的絮凝、闪凝等接触污染问题；
[0021] ⑵制备方法简便，原料易得价廉，有利于环保。
【附图说明】
[0022] 图1是羟乙基纤维素接枝对苯乙烯磺酸钠共聚物的红外光谱图；
[0023] 图2是常规油气井水泥浆在120°C X 73. 9Mpa下的稠化曲线；
[0024] 图3是30%隔离液掺混的油气井水泥浆在120°C X73. 9Mpa下的稠化曲线；
[0025] 图4是水泥浆：钻井液：隔离液=7:2:1的三相混浆在120°C X 73. 9Mpa下的稠 化曲线。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0027] -、耐高温抗污染固井隔离液的制备
[0028] 制备羟乙基纤维素/对苯乙烯磺酸钠接枝共聚物：
[0029] 在500ml三口烧瓶中，将30g羟乙基纤维素和10g对苯乙烯磺酸钠用300ml去离 子水充分溶解，得到反应溶液。准确称取〇. 2g过硫酸铵，用20ml去离子水充分溶解并转移 溶液至恒压分液漏斗中。向反应烧瓶中通入氮气以除去空气，体系升温至50°C。利用恒压 分液漏斗滴加过硫酸铵溶液进行反应，8h后，将反应后混合液浸入足量的丙酮中沉淀，得到 聚合物。干燥、研磨成粉体，即得所述羟乙基纤维素/对苯乙烯磺酸钠的接枝共聚物。
[0030] 羟乙基纤维素/对