一种无固相高密度耐酸完井液及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种无固相高密度耐酸完井液及其制备方法与应用，属于石油和天然气开采中的完井。

背景技术：

1、随着钻井深度的增加，高温、高压等复杂地层不断增多，开发难度越来越高，为了开发深部的油气藏，对完井液的性能提出了新的要求。

2、目前，根据加重剂的不同，无固相完井液一般分为清洁盐水完井液、甲酸盐完井液、有机聚合物完井液及弱凝胶完井液等。

3、其中，清洁盐水完井液是目前最被广泛使用的一种完井液，清洁盐水完井液中的低密度盐水完井液可以用于正常压力体系油气田，而高密度盐水完井液则可以用于异常高压体系油气田，其具有固相含量低、矿化度高、抑制能力强、抗盐性能良好、防水锁效果好等特点，但清洁盐水完井液中常用的溴化锌、溴化钙等盐的价格昂贵、腐蚀严重，对环境和人有毒，不宜广泛使用。

4、甲酸盐完井液是一种无固相清洁完井液，进入产层后可以改善气层渗透率，克服水锁和液相损害，能够同时作钻井液和完井液使用，现场应用效果好而受到广泛关注，在“三高”井的钻完井施工中有广泛应用。

5、高分子有机盐完井液在完井作业中，具有配伍性好、密度调节范围宽、流变性好、固相含量低、页岩抑制性强及对环境污染小等优点，在国内外油气田开发中应用广泛。但其在井下高温服役环境下会大大加剧油井套管的腐蚀，直接影响到油井的生产能力和经济寿命，甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。

6、弱凝胶完井液是一种近几年刚开始推出的完井液，其最大的特点在于分子呈现出了网状结构，同时，该种类型的完井液也具有非常强的流变性，在使用的过程中，还可以为钻井设备提供润滑作用，其毒性相对较弱，可以满足钻井作业环保的基本要求。另一方面，该种类型的完井液也具有一定的缺陷，首先其在使用的过程中容易产生泡沫，且这些泡沫难以被去除，此外其在使用的过程中也非常容易出现漏失问题。

7、由此可见，目前使用的常规无固相压井液(也称完井液)通常使用甲酸盐或无机盐作为加重剂，但是在使用时所述完井液与储层改造施工中残余在井筒内的酸液混合后，均出现了堵塞物，堵塞井底，影响工程进度。

8、因此，提供一种新型的无固相高密度耐酸完井液及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决现有常规无固相完井液与酸液不配伍，在与井底残余酸液接触时产生堵塞物，影响储层改造及生产的问题，本发明的目的在于提供一种无固相高密度耐酸完井液及其制备方法与应用。

2、为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种无固相高密度耐酸完井液，其中，所述无固相高密度耐酸完井液的密度范围为1.60-2.11g/cm3，其包含加重剂和水，其中，所述加重剂包括甲酸钾和甲酸铯，所述甲酸钾与水的质量比为32:10-33:10。

3、作为本发明以上所述无固相高密度耐酸完井液的一具体实施方式，其中，所述无固相高密度耐酸完井液还包含抗沉淀剂，所述抗沉淀剂包括n,n-[1,6-己二基双[氧[2-磺甲基-2,1-乙烷]]]双[n,n-二甲基-1-十胺]-氯,钠盐、n,n-[1,6-己二基双[氧[2-磺甲基-2,1-乙烷]]]双[n,n-二甲基-1-十一胺]-氯,钠盐、n,n-[1,6-己二基双[氧[2-磺甲基-2,1-乙烷]]]双[n,n-二甲基-1-十二胺]-氯,钠盐、n,n-[1,6-己二基双[氧[2-磺甲基-2,1-乙烷]]]双[n,n-二甲基-1-十三胺]-氯,钠盐及n,n-[1,6-己二基双[氧[2-磺甲基-2,1-乙烷]]]双[n,n-二甲基-1-十四胺]-氯,钠盐中的一种或者几种的组合。

4、作为本发明以上所述无固相高密度耐酸完井液的一具体实施方式，其中，所述抗沉淀剂与水的质量比为0.5-2:1000，优选为1:1000。

5、其中，本发明所使用的上述沉淀剂为常规物质，n,n-[1,6-己二基双[氧[2-磺甲基-2,1-乙烷]]]双[n,n-二甲基-1-十二胺]-氯,钠盐的分子结构式如下所示：

6、

7、以n,n-[1,6-己二基双[氧[2-磺甲基-2,1-乙烷]]]双[n,n-二甲基-1-十二胺]-氯,钠盐为例，其可以通过包括如下具体步骤的制备方法制得：

8、首先，在带有回流冷凝管的反应器中依次加入水、异丙醇、3-氯-2羟基丙磺酸钠、n,n-二甲基十二胺，于90℃的温度条件下反应6h，并保持体系ph值在9；

9、然后，将上步所得反应产物与二溴己烷、氢氧化钠、乙二醇二甲醚、四丁基溴化铵混合，于90℃的温度条件下反应48h；其中，3-氯-2羟基丙磺酸钠、n,n-二甲基十二胺和二溴己烷的摩尔比为2:2:1。

10、反应结束后，通过减压蒸馏除去溶剂，再用甲醇脱除无机盐，再将粗产物经丙酮重结晶后，得到白色固体，即为n,n-[1,6-己二基双[氧[2-磺甲基-2,1-乙烷]]]双[n,n-二甲基-1-十二胺]-氯,钠盐。

11、作为本发明以上所述无固相高密度耐酸完井液的一具体实施方式，其中，所述加重剂还包括甲酸钠。

12、本发明中，所述甲酸钠和所述甲酸铯用于补重，其用量可根据所述无固相高密度耐酸完井液的目标密度进行合理调整。

13、作为本发明以上所述无固相高密度耐酸完井液的一具体实施方式，其中，所述无固相高密度耐酸完井液还包含降失水剂，所述降失水剂包括羧甲基纤维素(cmc)。

14、作为本发明以上所述无固相高密度耐酸完井液的一具体实施方式，其中，所述降失水剂与水的质量比为0.5-2:100，优选为1:100。

15、作为本发明以上所述无固相高密度耐酸完井液的一具体实施方式，其中，所述无固相高密度耐酸完井液还包含增粘剂，所述增粘剂包括黄原胶(xc)。

16、作为本发明以上所述无固相高密度耐酸完井液的一具体实施方式，其中，所述增粘剂与水的质量比为0.5-2:100，优选为1:100。

17、另一方面，本发明还提供了以上所述的无固相高密度耐酸完井液的制备方法，其中，所述制备方法包括：

18、向水中加入加重剂后加热至50℃以上，搅拌直至加重剂完全溶解，得到所述的无固相高密度耐酸完井液。

19、作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，当所述无固相高密度耐酸完井液还包含降失水剂时，所述制备方法还包括：使加重剂完全溶解后所得产品的温度恒定在50℃以上，再加入降失水剂，搅拌至完全溶解。

20、作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，当所述无固相高密度耐酸完井液还包含增粘剂时，所述制备方法还包括：使加重剂完全溶解后所得产品的温度恒定在50℃以上，再加入增粘剂，搅拌至完全溶解。

21、作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，当所述无固相高密度耐酸完井液还包含抗沉淀剂时，所述制备方法还包括：使加重剂完全溶解后所得产品的温度恒定在50℃以上，再加入抗沉淀剂，搅拌至完全溶解。

22、当所述无固相高密度耐酸完井液同时包含降失水剂、增粘剂及抗沉淀剂中的任意两种或者三种时，本发明对制备所述无固相高密度耐酸完井液时降失水剂、增粘剂及抗沉淀剂的加入顺序不做具体要求，可根据现场实际作业情况按照合理顺序进行加入。

23、又一方面，本发明还提供了以上所述的无固相高密度耐酸完井液在石油或天然气开采过程的完井作业中的应用。

24、本发明所提供的无固相高密度耐酸完井液的密度范围在1.60-2.11g/cm3可调，与酸液(例如可为20wt％的盐酸)按照体积比不小于1:1进行混合，在180℃的温度条件下可稳定存在72h，无沉淀产生，具有良好的适配性。