低溫絨囊工作液絨毛劑的製作方法

2023-06-11 00:03:46

低溫絨囊工作液絨毛劑的製作方法
【專利摘要】本發明是關於一種煤層氣低溫淡水絨囊工作液絨毛劑，該低溫絨囊工作液絨毛劑由黃原膠、羥丙基胍膠與除氧劑Na2SO3配製而成，本發明所提供的絨囊工作液絨毛劑，主要用於穩定絨囊工作液體系中的絨囊，具有用量小、穩囊作用強的特點，同時具有調節絨囊工作液流型作用，且該絨毛劑與一般工作液用處理劑配伍性良好，適用於小於等於120℃的溫度環境，是一種煤層氣低溫淡水絨囊工作液絨毛劑。
【專利說明】低溫絨囊工作液絨毛劑

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種絨囊工作液絨毛劑，特別是指一種適用於小於等於120°C的溫度 環境中的低溫絨囊工作液絨毛劑。
[0002]

【背景技術】
[0003] [0002]油氣井用工作流體(工作液）通常包括工作液、完井液、修井液等。
[0004] 目前多數油田都採用封堵技術提高地層承壓能力，完成漏失地層鑽井、完井和修 井作業。封堵技術包括封堵材料和封堵理論。
[0005] 傳統的封堵材料包括橡膠、水泥、纖維、塑料、聚合物、無機膠凝、油溶性樹脂、浙 青、黏稠樹脂、酸溶性堵漏材料、微化粉纖維等。但這些材料中，有的材料大小和形狀與地層 漏失通道大小和形狀不匹配，控制漏失效果不理想；有的材料在高溫作用下強度低、承壓能 力差；有的材料無法在正常作業的同時，防止漏失和遇到漏失層後自行堵漏。
[0006] 為改善封堵效果，研究人員從剛性材料入手，研究了材料大小與漏失通道大小的 匹配問題，先後提出了 1/3架橋規則、2/3架橋規則、孔喉網絡模型、理想充填理論、D9(l充填 規則、屏蔽暫堵分形理論，以及固相顆粒多組分濾失模型等，以期能計算出大小合適的封堵 材料，全面封堵地層漏失通道。然而，由於地下儲層孔隙大小、分布很不均勻，無法利用理論 計算的材料大小封堵地層。同時，地下漏失通道的形狀很不規則，用形狀較規則的材料封堵 形狀不規則的漏失通道，效果肯定不盡人意。因此，上述研究理論有的僅在一定程度上解決 了漏失問題，有的僅僅停留在理論層次上。
[0007] 在封堵效果不理想的情況下，空氣、霧、泡沫、可循環泡沫、微泡等氣體型流體被用 於氣井鑽井作業。這些工作流體雖然能解決堵漏材料與漏失通道大小和形狀的匹配問題， 但這些流體除可循環泡沫、微泡外，對地層穩定性要求較高，對地層流體適應性較差，且需 要特殊設備，從而限制了應用範圍。而可循環泡沫、微泡雖然在一定程度上解決了井漏問 題，但應用的井深較淺，也無法全面滿足鑽井需要。
[0008] 絨囊是在研究微泡工作液過程中發現的一種與微泡微觀結構不同的新的封堵材 料。這種含絨囊結構的封堵材料可按油氣儲集滲透空間變形或改變性能，最大限度地佔據 儲層儲集和滲透空間或形成黏膜層，封堵大小不同的滲流通道。含絨囊結構的工作液、完井 液和修井液，不僅具有不須附加設備即能實現無固相密度低、控制漏失等優點，還能承受更 高溫度和更大壓力。
[0009] 本發明中將用於氣泡長絨毛的處理劑絨毛劑。
[0010] 然而，絨囊在體相中容易向上運移，絨囊大量上浮導致出現氣液分離現象。現有技 術中通常用於穩定氣泡的工作液用的處理劑主要為增粘劑例如黃原膠等。普通增粘劑僅能 夠增加體系塑性粘度，而增加體系動切力能力弱，穩定體系中氣泡的關鍵參數為動切力。如 果能夠能夠有效提高體系切力，對於穩定體系中的絨囊結構具有重要作用。


【發明內容】
toon] 本發明的主要目的在於針對絨囊工作液體系特點，研究提供一種絨囊工作液絨毛 齊IJ，以使絨囊穩定存在於體系中，防止絨囊工作液體系分層等不穩定情況發生，同時起到調 節絨囊工作液流型的作用。
[0012] 本發明的另一目的在於提供所述的絨囊工作液絨毛劑在用於製備絨囊工作液中 的應用。
[0013] 本發明的另一目的在於提供一種包括本發明所述絨囊工作液絨毛劑的絨囊工作 液。
[0014] 首先，本發明提供了一種絨囊工作液絨毛劑，該絨囊工作液絨毛劑由黃原膠、羥丙 基胍膠與除氧劑Na 2S03配製而成。
[0015] 根據本發明的優選具體實施方案，本發明的絨囊工作液絨毛劑中，所述黃原膠、羥 丙基胍膠與除氧劑Na 2S03在配製時的質量比為（2-4) :(3-1) :1，例如可以是2 ;3 :1，3 :2 :1 或 4 :1 :1。
[0016] 根據本發明的具體實施方案，所述黃原膠為高分子鏈狀多糖聚合物，其數均分子 量可為2X 106 g/mol~2X 107 g/mol ;所述羥丙基胍膠為半乳-甘露糖植物膠。
[0017] 本發明中，所述黃原膠、羥丙基胍膠與除氧劑Na2S03均可商購獲得，可選用普通工 業產品，各組分對絨毛劑主要是提高粘度，作用均等。
[0018] 根據本發明的具體實施方案，該絨毛劑配製成1. 0%水溶液後的pH值為6. 0? 7. 0,表觀粘度10?20 mPa · s，基液中絨囊穩定時間彡24 h。
[0019] 本發明的絨囊工作液絨毛劑是針對絨囊工作液體系特點而專門設計，主要用於穩 定絨囊工作液體系中的絨囊，具有用量小、穩囊作用強的特點，同時具有調節絨囊工作液流 型作用。本發明的該絨毛劑與現有技術中其它具有類似作用的處理劑相比，能夠有效提高 體系切力，穩定絨囊工作液中絨囊，本發明的絨毛劑的分子能夠在絨囊工作液體相中形成 網狀結構，阻止絨囊在體相中向上運移，使絨囊固定在體系中，防止絨囊大量上浮出現的氣 液分層、體系不穩情況發生。本發明的該絨毛劑與一般工作液用處理劑配伍性良好，且該絨 毛劑無毒、無害，為環境可接受型處理劑。
[0020] 本發明還提供了所述絨囊工作液絨毛劑在用於製備絨囊工作液中的應用。具體 地，以絨囊工作液中每百克的水基計，所述絨囊工作液絨毛劑的用量為〇. 5?1. 0克，可保 證絨囊穩定時間在24 h以上，具有用量少、穩囊作用強的優點。
[0021] 本發明還提供了一種絨囊工作液，其中包括本發明所述的絨囊工作液絨毛劑。具 體地，以絨囊工作液中每百克的水基計，其中包括所述絨囊工作液絨毛劑〇. 5?1. 0克，即 0. 5?1. 0 g絨毛劑/100 g水，可保證絨囊穩定時間在24 h以上。
[0022] 根據本發明的具體實施方案，所述絨囊工作液可以為絨囊工作液、絨囊完井液或 絨囊修井液。
[0023] _

【具體實施方式】
[0024] 下面通過具體實施例進一步詳細說明本發明的低溫絨囊工作液絨毛劑的特點及 使用效果，但本發明並不因此而受到任何限制。
[0025] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0026] 下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0027] 實施例1 測試基液配方：淡水400g、碳酸鈉0. 40g、氫氧化鈉0. 40g、囊層劑2. 00g (由羧甲基澱 粉和聚陰離子纖維素以質量份數比3 :1組成)、絨毛劑2. 00g (由黃原膠、羥丙基胍膠與除 氧劑Na2S03以質量份數比2 :3 :1組成，其中，黃膠原的數均分子量為2X 106g/mol)、成核劑 0. 40g (由十二烷基磺酸鈉、聚氧乙烯辛基苯酚醚、十二烷基二甲基氧化銨和十二烷基硫酸 三乙醇銨鹽四種物質以質量份數比1 :1 :1 :1組成)。各組分的質量配比為水：碳酸鈉：氫氧 化鈉：囊層劑：絨毛劑：成核劑為100 :〇. 1 :〇. 1 :〇. 5 :0. 5 :0. 1。
[0028] 按照上述配方，在攪拌條件下，向淡水中依次加入碳酸鈉、氫氧化鈉、囊層劑、成核 齊U，配製成基液，再在基液中加入絨毛劑，標記為1#測試基液。其中，攪拌的速度可以控制 在5000 rpm左右。
[0029] 實施例2 測試基液配方：淡水400g、碳酸鈉0.40g、氫氧化鈉0.40g、絨毛劑3. 20g(由黃原 膠、羥丙基胍膠與除氧劑Na2S03以質量份數比4 :1 :1組成，其中，黃膠原的數均分子量為 1. 5X 107g/mol)、成核劑0. 80g (由十二烷基磺酸鈉、聚氧乙烯辛基苯酚醚、十二烷基二甲基 氧化銨和十二烷基硫酸三乙醇銨鹽四種物質以質量份數比2 :1 :1 :1組成)、囊層劑2. 40g (由羧甲基澱粉和聚陰離子纖維素以質量份數比4 :1組成)。各組分的質量配比為水：碳酸 鈉：氫氧化鈉：囊層劑：絨毛劑：成核劑為100 1 1 6 8 :0. 2。
[0030] 按照上述配方，在攪拌條件下，向淡水中依次加入碳酸鈉、氫氧化鈉、囊層劑、成核 劑，配製成基液，再在基液中加入絨毛劑，標記為2#測試基液。其中，攪拌的速度可以控制 在5000 rpm左右。
[0031] 實施例3 測試基液配方：淡水400g、碳酸鈉0. 40g、氫氧化鈉0. 40g、囊層劑3. 20g (由羧甲基澱 粉和聚陰離子纖維素以質量份數比5 :1組成)、絨毛劑4. 00g (由黃原膠、羥丙基胍膠與除 氧劑Na2S03以質量份數比3 :2 :1組成，其中，黃膠原的數均分子量為2X 107g/mol)、成核劑 1. 20g (由十二烷基磺酸鈉、聚氧乙烯辛基苯酚醚、十二烷基二甲基氧化銨和十二烷基硫酸 三乙醇銨鹽四種物質以質量份數比3 :1 :1 :1組成)。各組分的質量配比為水：碳酸鈉：氫氧 化鈉：囊層劑：絨毛劑：成核劑為100 :〇. 1 :〇. 1 :〇. 8 :1. 0 :0. 3。
[0032] 按照上述配方，在攪拌條件下，向淡水中依次加入碳酸鈉、氫氧化鈉、囊層劑、成核 劑，配製成基液，再在基液中加入絨毛劑，標記為3#測試基液。其中，攪拌的速度可以控制 在5000 rpm左右。
[0033] 實施例4 對實施例1、2和3的1#、2#和3#低溫絨囊工作液絨毛劑的性能進行測試： 1 pH值 稱取2. 0 g試樣，放入容積300 mL燒杯中，加蒸饋水200 mL，攪拌30min至充分溶解， 用潔淨玻璃棒滴溶液於pH試紙上，對照標準色階讀數。
[0034] 2水分含量測定 2.1稱取5.00 g試樣(精確至0.01 g)，置於已稱量過質量的稱量瓶中，在烘乾箱內於 (105±3) °C烘乾2 h，置於乾燥器內冷卻至室溫，稱量(精確至0.01 g)。
[0035] 2. 2水分含量按式（I)計算： (I) 式中：為試樣質量，g 為烘試樣質量，g。
[0036] 3表觀粘度 3. 1儀器 採用青島同春石油儀器有限公司ZNN-D6型旋轉粘度計，該粘度計是以電動機為動力 的旋轉型儀器。工作液處於兩個同心圓筒間的環形空間內。外筒(或稱轉筒）以恆速（rpm) 旋轉。轉筒在工作液中的旋轉對內筒(或稱懸錘)產生扭矩，扭力彈簧阻止內筒的旋轉，而與 懸錘相連的錶盤指示懸錘的位移。
[0037] 3. 2測定程序 注意：儀器最高工作溫度為93°C。如要測定溫度高於93°C的工作液，應使用實心的金 屬內筒或內部完全乾燥的空心金屬內筒。因為當浸入到高溫工作液中時，空心內筒內部的 液體可能會蒸發而引起內筒的破裂。
[0038] 3. 2. 1測量並記錄工作液的溫度，以°C為單位表示。
[0039] 3. 2. 2使用潔淨量筒量取400 mL蒸餾水轉移至潔淨攪拌杯內，在蒸餾水中加入4 g絨毛劑，高速攪拌機5000 rpm攪拌20 min。
[0040] 3. 2. 3將攪拌均勻的樣品注入到容器中，並使轉筒剛好浸入至刻度線處。
[0041] 3. 2. 4開啟儀器，調節轉速在600 rpm檔，待錶盤讀值恆定後，讀取並記錄錶盤讀 值。
[0042] 3. 2. 5 計算 按式（III)計算表觀粘度： (III) 式中：AV為塑性粘度，mPa · S ;為600 rpm時的恆定讀值，無量綱。
[0043] 4絨囊穩定時間 此處添加絨毛劑，測定絨囊工作液基液穩定時間大於72h，根據前期對比實驗，單獨添 加黃原膠，測定絨囊工作液基液穩定時間小於24h。
[0044] 4. 1測定配製好的1#、2#、3#絨囊工作液測試基液，測定密度。
[0045] 4.2絨囊工作液穩定性測定。靜置測試基液24 h，觀察絨囊測試基液穩定性，並測 定其密度。密度變化±0.05 g/cm3可視為穩定。
[0046] 由以上測試步驟1?4對本實施例的低溫絨囊工作液絨毛劑的性能進行測試，所 得結果參見表1 : 表1絨囊工作液絨毛劑性能測試表
【權利要求】
1. 一種絨囊工作液絨毛劑，該絨囊工作液絨毛劑由黃原膠、羥丙基胍膠與除氧劑 Na2S03配製而成。
2. 根據權利要求1所述的絨囊工作液絨毛劑，其特徵在於：所述黃原膠為高分子鏈狀 多糖聚合物，其數均分子量為2 X 106 g/m〇l~2 X 107 g/mol ;所述羥丙基胍膠為半乳-甘露糖 植物膠。
3. 根據權利要求1或2所述的絨囊工作液絨毛劑，其特徵在於：所述黃原膠、羥丙基胍 膠與除氧劑Na2S0 3在配製時的質量比為（2~4) : (1~3) :1。
4. 根據權利要求1所述的絨囊工作液絨毛劑，其特徵在於：該絨毛劑配製成1. Owt%水 溶液後的pH值為6. 0?7. 0,表觀粘度10?20 mPa · s，基液中絨囊穩定時間彡24 h。
5. 權利要求1?4任一項所述絨囊工作液絨毛劑在用於製備絨囊工作液中的應用。
6. 根據權利要求5所述的應用，其特徵在於：所述絨囊工作液為工作液、完井液或修井 液。
7. 根據權利要求5所述的應用，其特徵在於：以絨囊工作液中每百克的水基計，所述絨 囊工作液絨毛劑的用量為〇. 5?1. 0克。
8. -種絨囊工作液，其中包括權利要求1?4中任一項所述的絨囊工作液絨毛劑。
9. 根據權利要求8所述的絨囊工作液，其特徵在於：以絨囊工作液中每百克的水基計， 其中包括所述絨囊工作液絨毛劑〇. 5?1. 0克。
10. 根據權利要求8所述的絨囊工作液，該絨囊工作液為工作液、完井液或修井液。
【文檔編號】C09K8/42GK104109512SQ201310130336
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月16日 優先權日:2013年4月16日
【發明者】鄭力會 申請人:北京力會瀾博能源技術有限公司