CN106928949A - 一种泥饼固化固井前置液体系及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种泥饼固化固井前置液体系，由以下重量份数的物质组成：水50‑80份，表面活性剂10～20份，解聚改性材料2～10份，泥饼固化增强材料2～10份，高温稳定材料2～5份。本发明提供的这种泥饼固化固井前置液体系，通过泥饼解聚改性材料及泥饼固化增强材料、高温稳定材料三种材料的加入满足30‑120°C的油气井固井施工作业的需求，在不改变常规固井施工工艺的前提下，将井壁残余泥饼进行处理，使其发生反应形成具有一定强度的胶凝固化体，提高了界面胶结强度及固井环空的完整力学密封性，其应用前景良好。
Description
技术领域
本发明属于油田开采技术领域，具体涉及一种泥饼固化固井前置液体系及其制备方法。
背景技术
近年来，随着天然气需求量的日益增多及勘探开发工作的不断深入，井下地质条件及井身结构也越来越复杂，固井后环空带压或井口窜气问题也越来越突出。文献显示，在墨西哥湾的OCS地区，在加拿大南Alberta的浅层气井、东Alberta的重油井和ROCKY山麓的深层气井，都不同程度的存在环空带压问题。土库曼斯坦阿姆河右岸共计53口井发生早期气窜或后期气体泄漏。国内塔里木盆地山前构造多口天然气井均在固井后出现了技术套管和生产套管环空带压。
目前国内外解决上述问题的方法之一是采用“多功能钻井液+MTC固井液”的方法来解决固井二界面胶结质量问题，但是MTC固化体强度低，高温性能差，大多数作为填充浆使用，未见油层套管固井应用的相关报道。
发明内容
本发明的目的是是解决现有的固井环空密封失效导致的环空带压或井口窜气问题，现有固井前置液体系无泥饼固化功能，特别是小井眼窄间隙固井等冲洗效率无法保证的施工井型（钻井液泥饼无法有效清除），泥饼的存在使固井水泥环与套管/井壁界面无法有效的胶结，导致界面密封失效，从而形成井口持续带压及冒气现象等问题。
为此，本发明提供了一种泥饼固化固井前置液体系，由以下重量份数的物质组成：水50-80份，表面活性剂10～20份，解聚改性材料2～10份，泥饼固化增强材料2～10份，高温稳定材料2～5份。
一种泥饼固化固井前置液体系，由以下重量份数的物质组成：水70份，表面活性剂12份，解聚改性材料6份，泥饼固化增强材料8份，高温稳定材料4份。
所述表面活性剂为苯扎氯铵、苯扎溴铵、硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦，聚山梨酯的一种或几种。
所述解聚改性材料为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或几种。
所述泥饼固化增强材料为硅酸盐。
所述高温稳定材料为羟乙基纤维素、有机磺化聚合物中的一种或两种。
本发明还提供了一种泥饼固化固井前置液体系的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）在搅拌浆杯中加入配方量的表面活性剂和水，在每分钟3500-4500转的速度下，在15-20s内依次将配方量的解聚改性材料、泥饼固化增强材料、高温稳定材料加入搅拌浆杯中；
步骤2）在每分钟11000-12000转的速度下，搅拌40s-50s，静置1-2h，完成泥饼固化固井前置液体系的制备。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种泥饼固化固井前置液体系，通过泥饼解聚改性材料及泥饼固化增强材料、高温稳定材料三种材料的加入满足30 -120°C的油气井固井施工作业的需求，在不改变常规固井施工工艺的前提下，将井壁残余泥饼进行处理，使其发生反应形成具有一定强度的胶凝固化体，提高了界面胶结强度及固井环空的完整力学密封性，其应用前景良好。
该体系密度范围1.0-1.15g/cm3，抗温120°C，塑性粘度<0.4Pa•s，沉降稳定性小于0.01g/cm3，界面胶结强度大于2.5MPa，提高了界面密封性，杜绝环空带压或井口窜气问题。
下面将做进一步详细说明。
具体实施方式
本发明提供了一种泥饼固化固井前置液体系，由以下重量份数的物质组成：水50-80份，表面活性剂10～20份，解聚改性材料2～10份，泥饼固化增强材料2～10份，高温稳定材料2～5份。
实施例1：
本实施例提供了一种泥饼固化固井前置液体系，由以下重量份数的物质组成：水80份，表面活性剂10份，解聚改性材料2份，泥饼固化增强材料3份，高温稳定材料5份。
其制备过程，包括以下步骤：
步骤1）在搅拌浆杯中加入配方量的表面活性剂和水，在每分钟3500转的速度下，在15内依次将配方量的解聚改性材料、泥饼固化增强材料、高温稳定材料加入搅拌浆杯中；
步骤2）在每分钟11000转的速度下，搅拌40s，静置1h，完成泥饼固化固井前置液体系的制备。
本实施例中表面活性剂为苯扎氯铵，解聚改性材料为氢氧化钠，泥饼固化增强材料为硅酸钠，高温稳定材料为羟乙基纤维素。
实施例2：
本实施例提供了一种泥饼固化固井前置液体系，由以下重量份数的物质组成：水60份，表面活性剂20份，解聚改性材料8份，泥饼固化增强材料8份，高温稳定材料4份。
其制备过程，包括以下步骤：
步骤1）在搅拌浆杯中加入配方量的表面活性剂和水，在每分钟4000转的速度下，在20s内依次将配方量的解聚改性材料、泥饼固化增强材料、高温稳定材料加入搅拌浆杯中；
步骤2）在每分钟12000转的速度下，搅拌50s，静置2h，完成泥饼固化固井前置液体系的制备。
为了评价泥饼固化固井前置液体系性能，取现场井筒岩芯，模拟泥饼固化后的水泥石与地层的胶结状况，测试的胶结强度为水泥石与含有泥饼的地层岩芯之间的胶结强度，胶结强度，其中D、H分别为岩芯的直径和高度，单位mm。
首先将岩芯置于增压养护釜中将泥浆增压养护24h后，用泥饼固化前置液体系在流变仪冲洗岩芯7min后，用测试模具与水泥浆一起在高温养护箱中进行70℃养护24h，然后使用压力试验机测试胶结强度，胶结强度为3.75MPa/24h。
该体系密度范围1.0-1.15g/cm3，抗温120°C，塑性粘度<0.4Pa•s，沉降稳定性小于0.01g/cm3，界面胶结强度大于2.5MPa，提高了界面密封性，杜绝环空带压或井口窜气问题。
本实施例中表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，解聚改性材料为氢氧化钾，泥饼固化增强材料为硅酸钠和硅酸钾的组合物，两者质量比为1:1；高温稳定材料为有机磺化聚合物。
实施例3：
本实施例提供了一种泥饼固化固井前置液体系，由以下重量份数的物质组成：水70份，表面活性剂12份，解聚改性材料6份，泥饼固化增强材料8份，高温稳定材料4份。
其制备过程，包括以下步骤：
步骤1）在搅拌浆杯中加入配方量的表面活性剂和水，在每分钟4000转的速度下，在15s内依次将配方量的解聚改性材料、泥饼固化增强材料、高温稳定材料加入搅拌浆杯中；
步骤2）在每分钟11000转的速度下，搅拌40ss，静置1.5h，完成泥饼固化固井前置液体系的制备。
本实施例中表面活性剂为苯扎溴铵、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸山梨坦的混合物，三者质量比为1:1:1；解聚改性材料为氢氧化钠与氢氧化钙的混合物，两者质量比为1:1；泥饼固化增强材料为硅酸钠和硅酸钾的组合物，两者质量比为1:1；高温稳定材料由质量比为2:1的羟乙基纤维素和有机磺化聚合物组成。
本实施例制备的泥饼固化固井前置液体系采用实施例2的性能评价方法，使用压力试验机测试的胶结强度为2.65MPa/24h。
实施例4：
本实施例提供了一种泥饼固化固井前置液体系，由以下重量份数的物质组成：水64份，表面活性剂18份，解聚改性材料8份，泥饼固化增强材料5份，高温稳定材料5份。
其制备过程，包括以下步骤：
步骤1）在搅拌浆杯中加入配方量的表面活性剂和水，在每分钟4500转的速度下，在20s内依次将配方量的解聚改性材料、泥饼固化增强材料、高温稳定材料加入搅拌浆杯中；
步骤2）在每分钟12000转的速度下，搅拌50s，静置2h，完成泥饼固化固井前置液体系的制备。
本实施例中表面活性剂为苯扎溴铵、硬脂酸（十八烷酸）、聚山梨酯的混合物，三者质量比为1:1:1，本实施例中聚山梨酯为聚山梨酯80；解聚改性材料为氢氧化钾与氢氧化钙的混合物，两者质量比为2:1；泥饼固化增强材料为硅酸钠和硅酸钙的组合物，两者质量比为1:1；高温稳定材料由质量比为1:1的羟乙基纤维素和有机磺化聚合物组成。
本实施例制备的泥饼固化固井前置液体系采用实施例2的性能评价方法，使用压力试验机测试的胶结强度为3.5MPa/24h。
综上所述，本发明提供的这种泥饼固化固井前置液体系，通过泥饼解聚改性材料及泥饼固化增强材料、高温稳定材料三种材料的加入满足油气井固井施工作业的需求，在不改变常规固井施工工艺的前提下，将井壁残余泥饼进行处理，使其发生反应形成具有一定强度的胶凝固化体，界面胶结强度大于2.5MPa，提高了界面胶结强度及固井环空的完整力学密封性，其应用前景良好。
以上实施例中，羟乙基纤维素的型号为HE-300DR,，粘度为240-360mPa.s，生产厂家为山东一滕新材料股份有限公司；有机磺化聚合物由甲醛、丙酮聚合磺化干燥而成的黄褐色粉末，为市售产品，产品型号为1-001，生产厂家为荆州市天合科技化工有限公司。
搅拌浆杯中的搅拌器选用美国CHANDLER公司的CHANDLER3260型号的恒速搅拌器，增压养护釜选用沈阳航空航天大学应用技术研究所的HTD7370型号的高温养护釜，高温养护箱选用沈阳航空航天大学应用技术研究所的OWC-118型号的高温养护箱，压力试验机为上海华龙测试仪器股份有限公司的WHY-300/10的微机全自动控制压力试验机。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (7)
1.一种泥饼固化固井前置液体系，其特征在于，由以下重量份数的物质组成：水50-80份，表面活性剂10～20份，解聚改性材料2～10份，泥饼固化增强材料2～10份，高温稳定材料2～5份。
2.根据权利要求1所述的一种泥饼固化固井前置液体系，其特征在于：由以下重量份数的物质组成：水70份，表面活性剂12份，解聚改性材料6份，泥饼固化增强材料8份，高温稳定材料4份。
3.根据权利要求1或2所述的一种泥饼固化固井前置液体系，其特征在于：所述表面活性剂为苯扎氯铵、苯扎溴铵、硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦，聚山梨酯的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的一种泥饼固化固井前置液体系，其特征在于：所述解聚改性材料为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的一种泥饼固化固井前置液体系，其特征在于：所述泥饼固化增强材料为硅酸盐。
6.根据权利要求1或2所述的一种泥饼固化固井前置液体系，其特征在于：所述高温稳定材料为羟乙基纤维素、有机磺化聚合物中的一种或两种。
7.根据权利要求1或2所述的一种泥饼固化固井前置液体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）在搅拌浆杯中加入配方量的表面活性剂和水，在每分钟3500-4500转的速度下，在15-20s内依次将配方量的解聚改性材料、泥饼固化增强材料、高温稳定材料加入搅拌浆杯中；
步骤2）在每分钟11000-12000转的速度下，搅拌40s-50s，静置1-2h，完成泥饼固化固井前置液体系的制备。
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