一种用于固化稠油的处理剂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固化稠油的技术领域，具体涉及一种用于固化稠油的处理剂，以及使用该处理剂进行固化稠油的方法。
【背景技术】
[0002]在石油钻井过程中，可能会遇到含有稠油的地层。尤其是随着油气勘探开发的深入，钻遇地层越来越复杂，遇到大量稠油的机会将会增多。稠油具有高粘稠性和高胶质性，因此粘度大，粘附性较强。因此一旦钻遇稠油地层，会遇到很多问题，例如钻井液漏失、卡钻、粘附套管、堵塞固控设备等，涌入井眼的稠油通常会黏住钻具，致使钻井作业无法顺利进行。此外，高压稠油还会污染钻井液，造成钻井液性能降低，从而导致地面跑浆甚至卡钻等一系列问题。稠油除了具有一般流体侵入对钻井液及井下安全的影响外，还具有其它流体所没有的破坏性。因为稠油表面性质为亲油，无法与水基的钻井液相溶，因而处理起来非常困难。
[0003]目前，钻井过程中处理稠油侵害的方法主要有以下方法:1)提高密度法，即提高钻井液密度，以通过压力平衡来抑制稠油浸入，减缓稠油污染钻井液速度；2)乳化分散法，即当少量的稠油侵入时，加5%以上的柴油和0.3%左右的乳化剂来分散稠油，以防止钻井液性能被破坏；3)乳化降粘法，即添加乳化降粘剂来降低稠油粘度，改善钻井液-稠油乳化体系的流动性；4)水泥封堵法，即采用速凝水泥浆封堵稠油地层，实现快速堵漏稠油污染通道的目的。
[0004]然而，上述处理稠油侵害的现有方法通常存在一定的局限性。例如，对于提高密度法，由于地层压力分布差异性很大，一旦出现了稠油污染，地层下不同位置的钻井液密度难以在短时间内同步提高；对于乳化分散法，由于加入柴油和乳化剂的钻井液吸纳能力有限，侵入井筒的稠油累计到一定程度时，钻井液性能便无法进行调整和改善；对于水泥封堵法，在稠油存在的情况下，速凝水泥浆的速凝时间难以准确把握，而且由于水泥浆和稠油之间的密度差较大，水泥浆难以在近井地带停留，因此封堵效果较差。
[0005]目前，国内对稠油污染钻井液的治理措施的研究尚少，也鲜有相关的文献报道及专利。根据国外的报道，目前主要采用硅酸盐添加剂或者将一种浙青稳定剂用于专用钻井液体系来处理侵入钻井液中稠油。例如，美国专利USP7392846采用含有一种或多种硅酸盐的添加剂处理涌入井筒内的稠油，部分降低了稠油的粘附性。美国专利USP7665523采用一种含有苯乙烯-丙烯酸酯聚合物的处理液与井眼内的稠油反应，部分降低稠油的粘附性，使得稠油易于从井眼中去除。然而，这两种方法只是部分降低了稠油的粘附性，处理后的稠油软化点较低，大量稠油涌入时仍然不能解决问题。美国哈里伯顿公司开发的一种INHIB1-TAR?浙青稳定剂(bitumen stabilizer)能够与浙青反应,使得浙青变坚硬、变脆、易碎，失去粘附性，从而避免其在钻具上附着与堆积。但是，这种稳定剂只有添加到特定配制的BITUMAX WBM钻井液体系中才可以获得较好的效果，其固化稠油的能力也有限。
【发明内容】
[0006]本发明的发明人经过在固化稠油的技术领域中进行了大量的研究之后，首次提出了以氧化剂或者氧化剂与助剂的混合物作为固化稠油的固化剂，并将其与基液组成的固化处理剂用于固化石油钻井过程中遇到的侵害钻井液的稠油，例如固化已溢出的稠油或者封堵稠油储层空隙。
[0007]根据本发明，提供了一种用于固化稠油的处理剂，包括基液和固化剂，该固化剂包括能够与稠油发生氧化反应的氧化剂。进一步地，所述氧化剂为能够与稠油中的C、N、S等原子中的至少一种发生氧化反应的氧化剂。具体地，该氧化剂例如是与稠油中的C、N、S等原子发生氧化反应使得C=0、S=0及N=O含量逐渐增加的氧化剂，从而使稠油变坚硬，并降低其粘附性，使其在固化后软化点升高。该氧化剂受热后其氧化性增强或者直接释放出氧化因子，例如氧气、氯气等。
[0008]在一个优选实施方案中，固化剂还包括助剂，所述助剂选自增稠剂、吸附剂、絮凝齐U、包被剂、膨胀剂、粘土稳定剂、降失水剂中的至少一种。加入的这些助剂可以与氧化剂具有协同效应，在同样的固化效果下，可以降低氧化剂的使用量，而在同样的氧化剂加入量情况下，可以提高稠油硬度与软化点。
[0009]本发明所使用的增稠剂、吸附剂(如活性炭)、絮凝剂(如氢氧化铁)、包被剂(如油土 )、膨胀剂、粘土稳定剂、降失水剂均可以是本领域中常规使用的那些。
[0010]在本发明的固化稠油处理剂中，基液可以是水或水基钻井液。所述氧化剂为具有氧化性的酸类化合物(包括有机酸和无机酸)或盐类化合物、过氧化物或者它们的混合物。原则上，基液中不包含对固化剂本身产生负面效果的化合物。
[0011]根据本发明，所述酸类化合物选自高氯酸、高铁酸、过二硫酸和三氯乙氰尿酸中的至少一种；所述过氧化物选自双氧水、过氧化钠、过氧化苯甲酰和过硫酸氢钾中的至少一种；所述盐类化合物选自氯酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐(例如重铬酸钾)、高碘酸盐(例如高碘酸钠)和过硫酸盐中的至少一种。在本发明中使用的水可以是蒸馏水、自来水、海水或盐水；水基钻井液包括聚合物钾盐钻井液。
[0012]在根据本发明的用于固化稠油的处理剂中，氧化剂的含量至少为基于处理剂总重量的3重量％ (但不超过100重量％)，例如为3-20重量％，优选为5-10重量％。助剂的含量为基于处理剂总重量计的0-25重量％，优选为5-15重量％。氧化剂和助剂的用量主要参考稠油固化后的软化点要求和侵入井眼的稠油量。侵入井眼的稠油量大，稠油固化后软化点高，则氧化剂用量大，否则出于成本考虑，在达到预期固化效果的前提下，氧化剂的用量尽可能少。
[0013]本发明还提供了一种采用如上所述的处理剂进行固化稠油的方法，包括将所述处理剂与稠油进行混合，使稠油固化。在一个实施方案中，可以将基液与固化剂混合，然后再与稠油混合固化。在一个优选的实施方案中，本发明的固化稠油方法包括将基液与稠油混合，然后将氧化剂分批加入(即间歇性地分批添加)，其中当固化剂还包括助剂时，将助剂与基液和稠油一并混合。在一个优选的实施方案中，氧化剂的加入方式为根据反应时间每20min加一次。这样能够促进氧化剂与稠油更加充分地反应，提供固化效果。
[0014]根据需要，处理剂与稠油的反应时间可以是l_4h ;反应温度为70-150°C，优选为100-130°C。可见本发明提供的处理剂能够很好地适用于油田钻井地层的温度环境(通常为70-120°C)o
[0015]在本发明的一个优选的实施方案中，当固化剂还包括助剂时，将助剂与基液和稠油混合一段时间、例如0.5-2小时之后，再开始分批添加氧化剂。在具体实施过程中，在加入氧化剂之前先加入助剂，使其与稠油充分接触，助剂优先附着在稠油表面；然后再加入氧化剂，粘附在稠油表面的助剂可以增强氧化剂的氧化效果，提高固化效果，在同样的固化效果下，可以减少氧化剂的用量。
[0016]将本发明提供的处理剂用于封堵稠油储层孔隙时，通常以高于地层的压力将处理剂注入地层中，并维持固化时间至少Ih ;在固化溢出稠油(例如已经涌入井筒内的稠油)时，通常将处理剂注入井内与稠油反应至少lh。
[0017]本发明提供的用于固化稠油的处理剂，除了能够使井内稠油变坚硬，并降低稠油粘附性之外，还突出地