一种固井工作液体系及其制备方法
【专利摘要】一种固井工作液体系及其制备方法，工作液体系主要由基液部分和干灰部分按质量比1：1.4～2.5组合而成，基液部分的原料配比按如下重量份计算：水100份，稳定剂0.3～3.5份，悬浮剂1.5～5份，隔离剂0～10份，激活剂2～12份，调凝剂0～5份，稀释剂0～4份；干灰部分的原料配比按如下重量份计算：固化剂30～120份，加重剂0～250份。制备方法包括以下步骤：步骤1）.根据配方量分别配置基液部分和干灰部分；步骤2）.根据施工要求，将步骤1）所配置的基液部分和干灰部分按配方量进行配置，得工作液体系，所述工作液体系的密度为1.2～2.8g/cm3，适宜的环境温度为0～180℃。
【专利说明】
一种固井工作液体系及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及固井工作液体系，具体地说，是一种固井工作液体系，以及该工作液体 系的制备方法。
【背景技术】
[0002] 固井是在钻井后、完井前，向套管和地层构成的环空中注入水泥浆，形成水泥环的 作业过程，目的是固定套管，支撑地层，封隔水、油、气层。固井后，水泥环、钻井液泥饼和地 层构成了环空中的二界面。这三种材料物化性质各不相同，无法实现均质的一体化胶结，从 而诱发环空封隔失效，是影响固井质量的重要原因。特别是在斜井段中，受限于井斜角、方 位角的频繁变化，加之地层岩性不同导致井眼井径变化率不均，固井作业情况更复杂，难度 更大。
[0003] 固井二界面封隔失效主要是由于水泥环和地层之间的界面处存在松散的泥饼，阻 隔了水泥浆与地层的直接接触和胶结，且泥饼失水干燥后发生脆裂，在水泥环与地层岩壁 之间发生不同程度的剥离，因而形成微裂缝，导致固井二界面胶结强度下降，给圈闭于地层 的流体提供窜流通道，降低水泥环耐久性。
[0004] 目前，解决钻井液泥饼对固井质量产生的不良影响的技术有钻井液泥饼清除技术 和钻井液泥饼固化技术两种：
[0005] 其中，钻井液泥饼清除技术包括物理、化学和生物清除三类，但是清除钻井液泥饼 不利于井壁稳定，物理清除容易引起井眼井径变化，影响后续作业质量，化学、生物清除会 造成套管的二次冲蚀、腐蚀损伤；
[0006] 钻井液泥饼固化技术主要有MTC(Mud to Cement)和MTA(Mud to Agglomerated Cake)技术，MTC技术是在钻井液中加入固化成分，使钻井液包括其泥饼具备可固化的能力， MTA技术是在钻井液中加入泥饼改性剂以辅助其泥饼固化胶结。但是这些方法或需改变钻 井液组分，或需要增加特定的工艺措施，钻井液类型适应性差。此外，上述技术的作用效果 都会受到后续工作液体系(隔离液、冲洗液)的影响而下降。
[0007] 综上所述，提高固井质量、尤其是斜井段固井质量，不宜从钻井液入手对泥饼实施 改性，而应以固井前的工作液作为泥饼固化技术的研究对象才是科学合理的。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于:针对上述现有技术的不足，提供一种以固井前工作液作为泥 饼固化技术，以提高固井质量、尤其是斜井段固井质量的固井工作液体系，以及该工作液体 系的制备方法。
[0009] 本发明的目的技术方案是：一种固井工作液体系，所述工作液体系主要由基液部 分和干灰部分组合而成，所述基液部分的原料配比按如下重量份计算： 水 100份，
[0010] 稳定剂 0, 3~3. 5份， 悬浮剂 1. 5~5份， 隔离剂 0~10份， 激活剂 2~12份，
[0011] 调凝剂 0~5份:， 稀释剂 0~4份；
[0012] 所述干灰部分的原料配比按如下重量份计算：
[0013] 固化剂 30~120份，
[0014] 加重剂 0~250份；
[0015] 所述基液部分和干灰部分的组合配比按如下质量比计算：1:1.4~2.5。
[0016] 所述稳定剂主要由如下质量百分比原料组成：
[0017] 膨润土 70 ~100%，
[0018] 蛭石 0~30%。
[0019]所述悬浮剂主要由如下质量百分比原料组成： 剂羧甲基纤维素钠 3~8%， 乙基纤维素钠 3~1Θ%， 聚乙烯醇 0~5%， 聚丙烯酸钠 0~5%，
[0020] 黄原胶 0~10%， 丙烯酸脂类共聚物 15~35%， 邻苯二甲酸烷基酰胺5~25%， 钠膨润土 5~20%， 偏高岭石 0~10%。
[0021] 所述隔离剂主要由如下质量百分比原料组成： 钠膨润土 20~40%， 羧甲基纤维素钠 1.5~25%,
[0022] 羟乙基纤维素钠 2(3~3:5°4 纤维素 15~35%。
[0023] 所述激活剂主要由如下质量百分比原料组成： 氣氧化钠 20~50%， 碳酸氢钠 0~15%，
[0024] 碳酸钠 30~60%， 硅酸钠 20~50%。
[0025] 所述调凝剂主要由如下质量百分比原料组成： 三聚磷酸钠 0~15%， 酒石酸钾钠 0~75%，
[0026] 柠檬酸钠 0~25%， 水杨酸納 0_~.2_0%:， 葡萄糖酸钠 〇~75%。
[0027] 所述固化剂为人造类地质聚合物，主要由如下质量百分比原料组成： 氧化钙 20~50%， 氧化桂 15~40%, 氧化铝 丨()~」0%，
[0028] 氧化镁 15~40%:， 氧化锌 5~20%， 氧化钛 0~5%。
[0029] 所述加重剂主要由重晶石、钛铁矿粉、锰铁矿粉和/或锰矿粉组成。
[0030] 上述固井工作液体系的制备方法，包括以下步骤：
[0031 ]步骤1).根据配方量分别配置基液部分和干灰部分；
[0032]步骤2).根据施工要求，将步骤1)所配置的基液部分和干灰部分按配方量进行配 置，得工作液体系，所述工作液体系的密度为1.2~2.8g/cm3，适宜的环境温度为0~180 °C。
[0033] 本发明的有益效果是：
[0034] 1.本发明具有主动可调的流变性能，在不影响其他性能的同时，能够根据钻井液、 水泥浆的流变性能进行人为主动调控，进而使其处于最优的顶替性能状态，满足流变级差 要求，实现对钻井液的紊流高效驱替；同时，本发明能够破坏钻井液泥饼表面结构，通过固 化剂、激活剂的渗透、交换机制，替换原有无固化特性的钻井液泥饼，在界面表面形成新的 可固化层，从而实现界面胶结性能的提升；
[0035] 2.本发明使用在完钻钻井液与固井水泥浆之间，对作业条件、工艺设计无特殊要 求，保证了固井作业工序连贯进行;而且，本发明与钻井液、水泥浆具有优良的化学相容性， 能够充分隔离钻井液与水泥浆的直接接触，避免化学污染，保障固井注水泥作业安全，提高 环空水泥环胶结质量；
[0036] 3.本发明除满足水基钻井液使用的要求外，还具有针对含油或油基钻井液的高效 清洗能力，通过含油或油基钻井液表面改性来实现润湿反转，进而能够有效清除残留在套 管、井壁表面的含油钻井液，优化固井环空界面的胶结环境，帮助提高固井前井眼准备质 量。
【具体实施方式】
[0037] 本发明是一种提高固井质量、尤其是斜井段固井质量的固井工作液体系，该工作 液体系主要由基液部分和干灰部分按质量比1:1.4~2.5组合而成。现以列表的形式结合多 个实施例对本
【发明内容】
作进一步说明，本发明的整体配方见表1所示。
[0038] 表1本发明六个优选实施例的原料组分及含量配比结果
[0039]
[0040] 在上述表1所示的各实施例中，基液部分的稳定剂原料配比见表2所示。
[0041] 表2基液部分的稳定剂原料配比结果
[0043] 在上述表1所示的各实施例中，基液部分的悬浮剂原料配比见表3所示。
[0044] 表3基液部分的悬浮剂原料配比结果
[0045]
[0046] 在上述表1所示的各实施例中，基液部分的隔离剂原料配比见表4所示。
[0047] 表4基液部分的隔离剂原料配比结果
[0050] 在上述表1所示的各实施例中，基液部分的激活剂原料配比见表5所示。
[0051] 表5基液部分的激活剂原料配比结果
[0053]在上述表1所示的各实施例中，基液部分的调凝剂原料配比见表6所示。 [0054]表6基液部分的调凝剂原料配比结果
[0055]
[0057]在上述表1所示的各实施例中，基液部分的稀释剂为磺化单宁。
[0058]在上述表1所示的各实施例中，干灰部分的固化剂为人造类地质聚合物，其原料配 比见表7所示。
[0059]表7干灰部分的固化剂原料配比结果
[0061] 在上述表1所示的各实施例中，干灰部分的加重剂为重晶石、钛铁矿粉、锰铁矿粉 或锰矿粉，亦或者是它们中两种以上的混合物。
[0062] 上述各实施例的固井工作液体系的制备方法，包括以下步骤：
[0063] 步骤1).根据配方量分别配置基液部分和干灰部分；
[0064] 步骤2).根据施工要求，将步骤1)所配置的基液部分和干灰部分按配方量进行配 置，得工作液体系，所述工作液体系的密度的取值范围在1.2~2.8g/cm 3之间它所适宜的环 境温度为〇~180°C。
[0065] 以上各实施例的技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照前述各实 施例的技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可 以对前述技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替 换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。
【主权项】
1. 一种固井工作液体系，所述工作液体系主要由基液部分和干灰部分组合而成，其特 征在于，所述基液部分的原料配比按如下重量份计算： 水 100份， 稳定剂 0.3~3.5份， 悬浮剂 1.5~5份， 隔离剂 0~10份， 激活剂 2~12份， 调凝剂 0~5份， 稀释剂 0~4份； 所述干灰部分的原料配比按如下重量份计算： 固化剂 30~120份， 加重剂 0~250份； 所述基液部分和干灰部分的组合配比按如下质量比计算：1:1.4~2.5。2. 根据权利要求1所述固井工作液体系，其特征在于，所述稳定剂主要由如下质量百分 比原料组成： 膨润土 70~100%， 虫至石 0~30%。3. 根据权利要求1所述固井工作液体系，其特征在于，所述悬浮剂主要由如下质量百分 比原料组成： 剂羧甲基纤维素钠 3~8%， 乙基纤维素钠 3~10%， 聚乙烯醇 0~5%， 聚丙烯酸钠 〇~5%， 黄原胶 0~10%， 丙烯酸脂类共聚物 15~35%， 邻苯二甲酸烷基酰胺5~25%， 钠膨润土 5~20%， 偏高岭石 0~10%。4. 根据权利要求1所述固井工作液体系，其特征在于，所述隔离剂主要由如下质量百分 比原料组成： 钠膨润土 20~40%， 羧甲基纤维素钠 15~25%， 羟乙基纤维素钠 20~35%， 纤维素 15~35%。5. 根据权利要求1所述固井工作液体系，其特征在于，所述激活剂主要由如下质量百分 比原料组成： 氢氧化钠 20~50%， 碳酸氢钠 0~15%， 碳酸钠 30~60%， 硅酸钠 20~50%。6. 根据权利要求1所述固井工作液体系，其特征在于，所述调凝剂主要由如下质量百分 比原料组成： 三聚磷酸钠 0~15%， 酒石酸钾钠 0~75%， 朽1檬酸钠 0~25%， 水杨酸钠 0~20%， 葡萄糖酸钠 0~75%。7. 根据权利要求1所述固井工作液体系，其特征在于，所述固化剂为人造类地质聚合 物，主要由如下质量百分比原料组成： 氧化钙 20~50%， 氧化娃 15~40%， 氧化铝 10~40%， 氧化镁 15~40%， 氧化锌 5~20%， 氧化钛 0~5%。8. 根据权利要求1所述固井工作液体系，其特征在于，所述加重剂主要由重晶石、钛铁 矿粉、锰铁矿粉和/或锰矿粉组成。9. 一种权利要求1所述固井工作液体系的制备方法，包括以下步骤： 步骤1).根据配方量分别配置基液部分和干灰部分； 步骤2).根据施工要求，将步骤1)所配置的基液部分和干灰部分按配方量进行配置， 得工作液体系，所述工作液体系的密度为1.2~2.8g/cm3,适宜的环境温度为0~180 °C。
【文档编号】C09K8/52GK105885812SQ201610364037
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】罗德明, 李早元, 姚勇, 刘健, 焦建芳, 张兴国, 尹宗国, 程小伟, 洪少青, 梅雨堃, 邓天安
【申请人】中石化石油工程技术服务有限公司, 中石化西南石油工程有限公司固井分公司