一种环空机械座封油气井的环空保护液及其施工工艺

摘要

本发明提供了一种环空机械座封油气井的环空保护液，以质量百分比计，其组成包括：为低界面张力表面活性剂的乳化剂10～14%、为非离子型表面活性剂的起泡剂0.1～0.5%、稳泡剂0.1～0.3%、油相25～28%、为水基季铵盐类的缓蚀剂0.5～1%、其余为水。本发明提供的一种环空机械座封油气井的环空保护液，能保护油套环空，具有较好缓蚀速率，且对井口不产生上顶压力，可防止老化封隔器，降低了环空保护液成本。

说明书

技术领域

本发明涉及天然气井的一种环空保护液，特别涉及一种环空机械座封 油气井的环空保护液及其施工工艺。

背景技术

国内外气田开发过程中，为保护套管内壁和油管外壁受到H₂S和CO₂等腐蚀，采用油套管环空注入高效保护液的方法。目前常用的环空保护液 有水基环空保护液和油基环空保护液。

油气井采用水基环空保护液时，存在以下问题：1、冬季气温较低时井 口易解冻，对井口有上顶力，存在较大安全隐患。2、水基保护液中一般含 有氧、二氧化碳等溶解性气体，对碳钢油管、套管的腐蚀控制难度大。即 使水基中加入缓蚀剂与阻垢剂、杀菌剂，在长期的无氧环境下，也会滋生 硫酸盐还原菌（SRB）、铁细菌等腐蚀性细菌，造成油套环空静滞水质恶化。 但因其成本相对油基环空保护液低，所以国内普遍采用。

油气井采用油基环空保护液时，存在以下问题：封隔器胶筒长时间浸 泡油基中易老化、破损，而且其主要成分白油、柴油。成本较高，一口井 高达30～50万元/口。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好施工性能、能节约成 本、保证环空长期高缓蚀效果的环空机械座封油气井的环空保护液及其施 工工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种环空机械座封油气井的环空 保护液，以质量百分比计，其组成包括：乳化剂10～14%、起泡剂0.1～0.5%、 稳泡剂0.1～0.3%、油相25～28%、缓蚀剂0.5～1%、其余为水；所述乳 化剂为低界面张力表面活性剂；所述起泡剂为非离子型表面活性剂；所述 缓蚀剂为水基季铵盐类缓蚀剂；所述稳泡剂是能起增粘或增强泡沫强度的 植物胶类，包含黄原胶、胍胶、香豆胶、部分水解聚丙烯酰胺HPAM、羟乙 基纤维素HEC或羧甲基纤维素CMC；所述油相为白油、有机硅油或粗柴油。

优选地，所述乳化剂为聚氧乙烯山梨糖醇三油酸酯Span85、氧乙烯 山梨糖醇单油酸酯Span-80或氧乙烯山梨糖醇三硬油酸酯Span65；所述起 泡剂为聚氧乙烯烷基醇醚或烷基酚聚氧乙烯醚；所述缓蚀剂为炔氧甲基季 铵盐。

进一步地,所述环空保护液还包括体积百分比为8～10%的惰性气体, 包括氮气或氦气。

进一步地,所述环空保护液还包括质量百分比为0.1～0.2%的为非离 子聚醚的分层调节剂。

进一步地,所述分层调节剂是聚氧丙烯聚氧乙烯醚、环状烷基酚醛树脂 -聚氧丙烯聚氧乙烯醚、聚甲基苯硅油-聚氧丙烯聚氧乙烯醚、酚胺树脂醚 或联氨氧化烯烃聚醚。

本发明还提供了一种利用所述环空保护液环空机械座封油气井的施工 工艺，包括如下步骤：

1）以质量百分比计，先向配液罐中加入10～14%的乳化剂、0.1～0.5% 的起泡剂、0.1～0.3%的稳泡剂和0.5～1%的缓蚀剂；然后在搅拌状态下， 轮流加入水和25～28%的油相，形成稳定乳液；再通入体积百分比为8～10% 的惰性气体，持续搅拌，形成稳定泡沫乳化液；

2）将所述稳定泡沫乳化液通过油管和套管间的正循环或反循环通入油 套环空；进入油套环空的稳定泡沫乳化液，在井筒环境的温度、压力及不 同组分的表面张力作用下，进行气、油、水的自动分层。

进一步地，所述泡沫乳化液自动分层后，以环空整体体积计，上部气 相占8～10%，中部油基占40～60%，下部水基占20～50%。

进一步地，所述泡沫乳化液自动分层不彻底时，需加入质量百分比为 0.1～0.2%的分层调节剂。

本发明提供的一种环空机械座封油气井的环空保护液及其施工工艺， 具有下列效果：

1、该环空保护液进入环空井筒中，在井筒温度、压力及组分的表面张 力等条件下能自动按比例分层，工艺简单，稳定性好。

2、该环空保护液通入环空井筒中后能够自动分为气、油、水三层，上 部气相可压缩程度大，不会对井口产生上顶力且泄压方便，亦不受冬季气 温影响；中部油基有效保护油管外表面和套管内表面防止其腐蚀；下部水 基隔开油基防止封隔器胶筒老化。

3、根据本环空保护液所述组分配比，使用的白油、有机硅油或粗柴油 的含量相对较低，因此配制的环空保护液的成本较低，约是全油基环空保 护液成本的三分之一。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种环空保护液用于环空机械座封油气井 的施工图。

图2为本发明实施例提供的另一种环空保护液用于环空机械座封油气 井的施工图。

图3为本发明实施例提供的环空保护液施工完成后环空保护液自动分 层结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种环空机械座封油气井的环空保护液，以质量百分比 计，其组成包括：乳化剂10～14%、起泡剂0.1～0.5%、稳泡剂0.1～0.3%、 油相25～28%、缓蚀剂0.5～1%、其余为清水；其中，乳化剂为低界面张力 表面活性剂，优选聚氧乙烯山梨糖醇三油酸酯Span85、氧乙烯山梨糖醇 单油酸酯Span-80或氧乙烯山梨糖醇三硬油酸酯Span65；起泡剂为非离子 型表面活性剂，优选聚氧乙烯烷基醇醚或烷基酚聚氧乙烯醚；所述稳泡剂 是能起增粘或增强泡沫强度的植物胶类，包含黄原胶、胍胶、香豆胶、部 分水解聚丙烯酰胺HPAM、羟乙基纤维素HEC或羧甲基纤维素CMC；油相为 白油、有机硅油或粗柴油；缓蚀剂为水基季铵盐类缓蚀剂，优选炔氧甲基 季铵盐。

其中，环空保护液还包括体积百分比为8～10%的惰性气体,如氮气、 氦气或其他惰性气体。

其中，环空保护液还包括质量百分比为0.1～0.2%的为非离子聚醚的 分层调节剂。

本发明提供的环空保护液应用于环空机械座封油气井的施工工艺，包 括如下步骤：

1）以质量百分比计，先向配液罐中加入10～14%的乳化剂、0.1～0.5% 的起泡剂、0.1～0.3%的稳泡剂和0.5～1%的缓蚀剂；然后在搅拌状态下， 轮流加入水和25～28%的油相，形成稳定乳液；再通入体积百分比为8～10% 的惰性气体，持续搅拌，形成稳定泡沫乳化液；

2）将所述稳定泡沫乳化液通过油管和套管间的正循环或反循环通入油 套环空；进入油套环空的稳定泡沫乳化液，在井筒环境的温度、压力及不 同组分的表面张力作用下，在设定的时间范围内进行气、油、水的自动分 层，以环空整体体积计，上部气相占8～10%，中部油基占40～60%，下部 水基占20～50%。

如果泡沫乳化液自动分层不彻底时，需加入质量百分比为0.1～0.2% 的分层调节剂，分层调节剂是聚氧丙烯聚氧乙烯醚、环状烷基酚醛树脂- 聚氧丙烯聚氧乙烯醚、聚甲基苯硅油-聚氧丙烯聚氧乙烯醚、酚胺树脂醚或 联氨氧化烯烃聚醚。

实施例1

在一个容量为10L的配液罐中，以质量百分比计，顺序加入10%的乳 化剂氧乙烯山梨糖醇单油酸酯span-80（江苏省海安石油化工厂），0.5% 的耐盐耐高温起泡剂聚氧乙烯烷基醇醚（江苏省海安石油化工厂），0.3% 的稳泡剂植物胶杂聚糖KD-03（江苏润达），0.1%的分层调节剂聚氧丙烯 聚氧乙烯醚（江苏省海安石油化工厂），28%的白油，0.5%的缓蚀剂炔氧甲 基季铵盐（山西益鑫泰），其余为水，3000rpm持续搅拌加药；再通入体 积百分比为8-10%的氮气，3000rpm转速持续搅拌30min，形成相态均匀的 泡沫乳状液。将泡沫乳状液置于室温25℃下，通过稳定性试验，结果显示 其稳定时间>72hr。

参见图1，用加药泵车7从加药口8按照配方在配液罐6配好液体， 持续搅拌加药，形成泡沫乳状液，相态均匀（不分层）。清洗油管3及套 管1之间的环空，接着将封隔器2座封。完成后用注液泵车5向油套环空 注入环空保护液。稳定8小时后，自上而下气、油、水按比例分层，如图 3所示，环空保护液从上到下依次自动分层为上部气相11、中部油基12 和下部水基13。

实施例2

以质量百分比计，按组分配方配液：0.1%的非离子表面活性剂起泡剂 烷基酚聚氧乙烯醚（江苏省海安石油化工厂），0.1%的稳泡剂聚丙烯酰胺 HPAM（河南怡清），14%的乳化剂氧乙烯山梨糖醇三硬油酸酯span65（江 苏省海安石油化工厂），0.2%的调节剂酚胺树脂醚（江苏省海安石油化工 厂），25%的白油，0.1%的咪唑啉类缓蚀剂SK-05（沙洋科若星化工），其 余为水。

参见图1，用加药泵车7从加药口8按照配方在配液罐6配好液体， 持续搅拌加药，形成泡沫乳状液，相态均匀（不分层）。清洗油管3及套 管1之间的环空，接着将封隔器2座封。完成后用注液泵车5向油套环空 注入环空保护液。稳定8小时后，自上而下气、油、水按比例分层，如图 3所示，环空保护液从上到下依次自动分层为上部气相11、中部油基12 和下部水基13。

实施例3

以质量百分比计，按组分配方配液：12%聚氧乙烯山梨糖醇三油酸酯 Span85（江苏省海安石油化工厂），0.5%起泡剂聚氧乙烯烷基醇醚（江苏 省海安石油化工厂），0.2%羧甲基纤维素钠盐CMC稳泡剂（江苏润达）， 0.2%分层调节剂联胺氧化烯烃聚醚（江苏省海安石油化工厂），25%粗柴油， 0.8%缓蚀剂炔氧甲基季铵盐（沙洋科若星化工），其余为水。

参见图2，用加药泵车7从加药口8按照配方在配液罐6配好液体， 持续搅拌加药，形成泡沫乳状液，通入惰性气体，相态均匀。循环洗井， 首先清洗油管3及套管1之间的环空，接着将封隔器2座封。从井口油管 投球落入球座9堵塞油管，此时打开侧通滑套10。完成后用注液泵车5向 油套环空注入环空保护液。关闭侧通滑套10，等待反应完成。稳定8小时 后，自上而下气、油、水按比例分层，如图3所示，环空保护液从上到下 依次自动分层为上部气相11、中部油基12和下部水基13。

本发明提供的一种环空机械座封油气井的环空保护液，通入环空井筒 中后能够自动分为气、油、水三层，上部气相可压缩程度大，不会对井口 产生上顶力且泄压方便，亦不受冬季气温影响；中部油基有效保护油管外 表面和套管内表面，可减小对环空钢质油、套管的腐蚀性；下部水基隔开 油基防止封隔器胶筒老化。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案 而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人 员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。