本發(fā)明涉及石油天然氣勘探開發(fā)過(guò)程中一種適用于固井前水基鉆井液濾餅清除的工作液體系。
背景技術(shù)：
：油氣井鉆井過(guò)程中，鉆井液在壓差作用下發(fā)生濾失，固相顆粒在井壁堆積形成濾餅。鉆井液濾餅是減少鉆井液對(duì)儲(chǔ)層損害、保持井壁穩(wěn)定和井眼質(zhì)量的重要因素。但由于鉆井液濾餅自身不具備固結(jié)能力，強(qiáng)度低，固井注水泥后，濾餅成為水泥環(huán)與井壁間的薄弱層，后期可能形成竄流通道，導(dǎo)致地層流體(油、氣、水)發(fā)生竄流。因此，在固井前的循環(huán)洗井和固井頂替過(guò)程中，希望盡可能清除井壁濾餅，提高水泥環(huán)與井壁的膠結(jié)質(zhì)量。目前，鉆井液濾餅化學(xué)清除技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已有許多研究和應(yīng)用報(bào)道。2003年王富華等人開發(fā)出了消除鉆井液固相的處理液，該處理液以強(qiáng)氧化劑和酸為主(王富華，任中啟.用于消除鉆井過(guò)程固相損害的氧化方法研究[J].石油鉆探技術(shù)，2003,31(6):36-38)；2005年，岳前升等人開發(fā)出用于水平井裸眼完井條件下的油基鉆井液濾餅清除液，該清除液為一種水包油乳狀液，含混合酸、清洗滲透劑、粘土穩(wěn)定劑、緩蝕劑、乳化劑、防垢劑、密度調(diào)節(jié)劑等，該處理液要求鉆井液采用石灰石加重(岳前升，向興金，舒福昌.水平井裸眼完井條件下的油基鉆井液濾餅解除技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2005,22(3):32-33)。2007年，EtelKameda等人提出采用α淀粉酶作為濾餅清除劑，用于清除聚合物鉆井液濾餅(EtelKameda,C.deQueirozNeto,MartaA.P.Langone,MariaAliceZ.Coelho.Removalofpolymericfiltercakeinpetroleumwells:Astudyofcommercialamylasestability[J].JournalofPetroleumScienceandEngineering,2007,59:263-270)；2012年，S.M.Elkatatny等人提出采用乙醇酸作為濾餅清除劑清除含Mn3O4的鉆井液濾餅，降低鉆井液濾餅對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生的損害(S.M.Elkatatny,A.AlMoajil,andH.A.Nasr-El-Din.EvaluationofaNewEnvironmentallyFriendlyTreatmenttoRemoveMn3O4FilterCake[C].SPE156451,preparedforpresentationattheIADC/SPEAsiaPacificDrillingTechnologyConferenceandExhibition,2012)。此外，一種濾餅清除液(CN200410018675)，該清除液由鹽酸、氫氟酸、滲透劑、溶解瀝青類降濾失劑的溶劑、黏土穩(wěn)定劑、緩蝕劑、氯化鉀和水溶液組成，用于清除篩管完井中篩管縫隙中的濾餅；高固相鉆井液濾餅解除處理液(CN101597488)，該處理液包括清洗破膠液、溶蝕破膠液和后清洗液，主要以酸、有機(jī)溶劑、表面活性劑、氯化鉀和水等組成；濾餅清洗液及其制備方法(CN104277805A)，該清洗液由白油、水溶液、表面活性劑、乳化劑、潤(rùn)濕劑組成。以上解除鉆井液濾餅的有效方法，仍存在不足和需進(jìn)一步完善之處：(1)大多針對(duì)采用篩管或裸眼完井井眼的鉆井液濾餅解除，使用時(shí)將解除液注入井筒內(nèi)浸泡數(shù)小時(shí)至一天，清除耗時(shí)長(zhǎng)；(2)基本以酸液作為鉆井液固相清除的主劑，固井時(shí)，水泥漿為堿性，pH值12-14，若采用酸性處理液處理后，套管和井壁呈酸性，極其不利于水泥漿的凝結(jié)，對(duì)界面膠結(jié)質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響；(3)水基鉆井液最常用的加重劑以BaSO4為主，儲(chǔ)層鉆井時(shí)加入部分CaCO3，酸性清除液體系尚能有效溶蝕CaCO3，但在堿性條件下，尚未發(fā)現(xiàn)能有效清除以BaSO4、CaCO3為加重劑濾餅的清除液體系；(4)盡管現(xiàn)有酸性清除液體系中加入緩蝕劑，但酸性處理液條件下，套管(篩管)腐蝕程度和腐蝕速率高于堿性條件。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供適用于固井前水基鉆井液濾餅清除的工作液體系，該工作液結(jié)合固井作業(yè)特點(diǎn)，可縮短施工時(shí)間，反應(yīng)速度更快，達(dá)到清除濾餅和提高固井二界面膠結(jié)強(qiáng)度的目的，具有廣闊的市場(chǎng)前景。為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。適用于固井前水基鉆井液濾餅清除的工作液體系，由以下各組分按質(zhì)量百分比組成：固相溶蝕主劑0.5～1.5％，固相溶蝕輔劑0.1～1％，破膠劑0.15～0.5％，表面活性劑0.5～1.5％，黏土穩(wěn)定劑1～3％，其余為水，該溶液用NaOH或KOH調(diào)節(jié)pH值為12～14。所述固相溶蝕主劑為乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、氨基三甲叉膦酸五鈉(ATMP·Na5)中任意一種或幾種混合物，其作用是溶蝕鉆井液濾餅中的加重劑。所述固相溶蝕輔劑為葡萄糖酸鈉、草酸、酒石酸鉀鈉中任意一種或幾種混合物，其作用是輔助固相溶蝕主劑，提高固相溶蝕效率。所述破膠劑為過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸鉀，其作用是分解濾餅中聚合物降濾失劑，破壞聚合物黏土網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。所述表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚(型號(hào)OP-10)，其作用是潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)和滲透作用，提高含油濾餅親水性。所述黏土穩(wěn)定劑為KCl，其作用是防止黏土顆粒運(yùn)移。所述適用于固井前水基鉆井液濾餅清除的工作液體系的制備過(guò)程如下：室溫下，在水中按比例依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑充分?jǐn)嚢瑁⒄{(diào)節(jié)體系pH值至12～14。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)清除效率高，時(shí)間短。鉆井液濾餅經(jīng)清除液短時(shí)間浸泡后，濾餅變得疏松，易清除；(2)沖刷后有利于界面膠結(jié)。與現(xiàn)有酸性清除液體系不同，本發(fā)明清除液的pH為12～14，有利于后期水泥漿凝結(jié)，以及水泥環(huán)與井壁和套管的膠結(jié)；(3)含表面活性劑，能有效提高含油濾餅的清除和油潤(rùn)濕界面的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)效果。具體實(shí)施方法下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明(以下各組分均為質(zhì)量百分比)。實(shí)施例1量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑DTPA0.2％、EDTA-2Na0.3％、固相溶蝕輔劑草酸0.1％、破膠劑過(guò)硫酸鈉0.15％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚0.5％、黏土穩(wěn)定劑KCl3％，再加入KOH調(diào)節(jié)pH至13，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.30g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：60℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：30min。實(shí)施例2量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑DTPA0.4％、EDTA-2Na0.6％、固相溶蝕輔劑葡萄糖酸鈉0.7％、破膠劑過(guò)硫酸鉀0.15％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚0.5％、黏土穩(wěn)定劑KCl3％，再加入KOH調(diào)節(jié)pH至13，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.35g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：70℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：20min。實(shí)施例3量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑EDTA-2Na0.9％、固相溶蝕輔劑草酸0.6％、破膠劑過(guò)硫酸鈉0.25％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚1.25％、黏土穩(wěn)定劑KCl3％，再加入NaOH調(diào)節(jié)pH至14，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.20g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：75℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：30min。實(shí)施例4量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑DTPA0.2％、ATMP·Na51％、固相溶蝕輔劑葡萄糖酸鈉0.5％、破膠劑過(guò)硫酸鈉0.3％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚1％、黏土穩(wěn)定劑KCl2％，再加入NaOH調(diào)節(jié)pH至13，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.25g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：55℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：20min。實(shí)施例5量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑DTPA0.5％、EDTA-2Na1％、固相溶蝕輔劑葡萄糖酸鈉0.5％、酒石酸鉀鈉0.5％、破膠劑過(guò)硫酸鈉0.5％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚1.5％、黏土穩(wěn)定劑KCl3％，再加入NaOH調(diào)節(jié)pH至14，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.35g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：80℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：25min。實(shí)施例6量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑DTPA0.3％、EDTA0.5％、固相溶蝕輔劑葡萄糖酸鈉0.5％、草酸0.3％、破膠劑過(guò)硫酸鈉0.25％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚0.6％、黏土穩(wěn)定劑KCl3％，再加入KOH調(diào)節(jié)pH至14，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.40g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：80℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：20min。實(shí)施例7量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑ATMP·Na50.35％、EDTA-2Na0.25％、固相溶蝕輔劑草酸0.35％、破膠劑過(guò)硫酸鈉0.2％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚0.5％、黏土穩(wěn)定劑KCl3％，再加入KOH調(diào)節(jié)pH至12，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.40g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：70℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：30min。實(shí)施例8量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑EDTA-2Na0.3％、EDTA0.2％、固相溶蝕輔劑葡萄糖酸鈉0.4％、草酸0.1％、破膠劑過(guò)硫酸鉀0.2％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚0.55％、黏土穩(wěn)定劑KCl1％，再加入KOH調(diào)節(jié)pH至13，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.20g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：60℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：30min。實(shí)施例9量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑DTPA0.3％、EDTA0.8％、固相溶蝕輔劑酒石酸鉀鈉0.6％、破膠劑過(guò)硫酸鉀0.25％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚0.75％、黏土穩(wěn)定劑KCl2.5％，再加入KOH調(diào)節(jié)pH至14，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.35g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：75℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：20min。實(shí)施例10量取水400ml，依次加入固相溶蝕主劑、固相溶蝕輔劑、破膠劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑。溶液中，固相溶蝕主劑EDTA-2Na0.8％、ATMP·Na50.6％、固相溶蝕輔劑葡萄糖酸鈉0.7％、破膠劑過(guò)硫酸鈉0.3％、表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚0.5％、黏土穩(wěn)定劑KCl3％，再加入NaOH調(diào)節(jié)pH至14，充分?jǐn)嚢柚凉滔嗳咳芙猓玫綖V餅清除工作液。將其用于清除鉆井液濾餅，鉆井液密度：1.30g/cm3；濾餅清除液加熱溫度：80℃；濾餅清除液剪切浸泡時(shí)間：25min。本發(fā)明適用于固井前水基鉆井液濾餅清除的工作液體系性能測(cè)試方法：(1)將配制好的鉆井液裝入高溫高壓濾失儀，依照GBT16783.1-2014《石油天然氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試第1部分：水基鉆井液》在高溫高壓條件下進(jìn)行30min濾失實(shí)驗(yàn)，制得鉆井液濾餅；(2)用清水沖洗掉表面粘附鉆井液后，稱量濾餅和濾紙質(zhì)量，記錄為m1；(3)將濾餅連同濾紙放入六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)漿杯，并倒入400ml濾餅清除液；(4)漿杯外放置一加熱套，將加熱套設(shè)定至指定溫度；(5)打開旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，將轉(zhuǎn)速設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分鐘，待清除液剪切并浸泡一定時(shí)間后，取出濾餅，稱量濾紙和濾餅質(zhì)量，記錄為m2；(6)清除濾紙殘余濾餅固相后，稱量濕濾紙質(zhì)量，記錄為m3；(7)計(jì)算濾餅清除效率實(shí)施例1-10制備的濾餅清除工作液體系的清除效率見表1。表1濾餅清除液體系的清除效率實(shí)施例初始質(zhì)量m1/g最終質(zhì)量m2/g濕濾紙質(zhì)量m3/g清洗效率111.455.890.8952.65％213.225.410.8863.29％38.894.340.8960.63％49.535.070.8856.07％511.485.450.8956.94％613.546.020.959.49％713.086.510.8762.00％88.364.020.8958.10％912.026.110.8854.40％1010.475.380.8955.22％從以上實(shí)施例和表1結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明鉆井液濾餅清除液體系能在較短時(shí)間內(nèi)有效破壞濾餅，保證固井前井壁鉆井液的有效清除。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，也可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3