一种非酸性泥饼冲洗剂，冲洗液及冲洗方法

摘要

本发明公开了一种非酸性泥饼冲洗剂，冲洗液及冲洗方法。本发明的非酸性泥饼冲洗剂，由以下质量份的组分组成：三聚磷酸钠40～50份，过硫酸铵10份，阴离子表面活性剂3～5份。该冲洗剂可与水方便配制成冲洗液，冲洗液中三聚磷酸钠起到分散剂的作用，过硫酸铵起到氧化剂的作用，阴离子表面活性剂可起到润湿、渗透、乳化、分散、增溶、起泡的作用，各组分协同作用，针对性强，可实现对井壁泥饼的高效润湿、分解、清除，有利于储层保护，同时避免了采用酸洗冲洗液对管柱所造成的严重腐蚀；使用该冲洗液进行冲洗后的混合液稳定性好，具有良好的悬浮稳定性，无沉降发生，现场施工时容易返排出去，减少了井下安全事故的发生。

说明书

技术领域

本发明属于石油钻井工程化学剂技术领域，具体涉及一种非酸性泥饼冲洗剂，冲洗液 及冲洗方法。

背景技术

在石油钻井工艺过程中，泥饼是在滤失过程中，钻井液的自由水进入岩层，钻井液中 的固相颗粒附着在井壁上形成的。质量好的泥饼可以保护井壁，有效降低滤失性。但在钻 井完成后，需要采油时，则需要把形成的这些泥饼清除，因为这些泥饼堵塞了井壁四周的 孔隙，使井壁四周油层中的油不能够流入井中，降低了储层的渗透率，增加了油气返排压 力，导致油气产量降低，且不利于储层保护。

泥饼也会影响到固井过程中水泥环与套管和井壁的胶结强度。固井是将水泥注入井壁 和套管之间环形空间的过程。在固井工程中，套管串和水泥浆之间的界面成为第一界面， 水泥浆和井壁之间的界面成为第二界面。由于井眼不规则、钻井液与水泥浆不相容等因素， 易在井眼环空界面处形成微环隙，从而降低界面胶结强度，严重影响固井质量，甚至引起 油气水窜流。因而，进行钻井液及泥饼有效清除的工艺研究具有重要意义。

冲洗液通常是在水中加入表面活性剂或用钻井液稀释混配而成，然而传统的冲洗液对 钻进液、泥饼的冲刷能力弱，无法高效的将井壁上的钻井液清洗干净，对井壁上所形成的 薄而韧且致密的泥饼更是无法有效清除；针对以上问题，已有许多新型的冲洗液体系面世。 CN103965845A公开了一种页岩气水平井固井冲洗液，其主要由非离子表面活性剂2～10 份、阴离子表面活性剂2～7份、有机酸2～4份、提粘提切剂0.5～5.0份、清水72～100 份组成；该冲洗液具有一定的切力和粘度，具有较强的冲刷能力；但由于泥饼中的高聚物 具有较强的粘结性，该冲洗液仍不能有效的使泥饼润湿分解，其冲洗的有效性仍需进一步 提高。

CN104449621A公开了一种高效固井冲洗液体系，其由如下组分组成：清水100份、 纤维材料0.2～0.8份，氧化性物质1.6～8.0份，聚合物0.3～1.5份，加重剂0～120份， 盐2.3～9.7份，有机酸0.5～7.2份，稳定剂2.0～10份，分散剂0～0.6份。该冲洗液中的 氧化性物质可以促进泥饼中的有机聚合物发生降解，从而有效降低钻井液粘度和滤饼结构 强度，有利于提高冲洗效率；但该冲洗液配方组分复杂，且组分中的有机酸容易对管柱造 成腐蚀，增加了后期井下作业的难度。

发明内容

本发明的目的是提供以一种非酸性泥饼冲洗剂，其针对泥饼的性质进行有效分解冲 洗，且该冲洗剂不含强酸组分，可以减少因后期腐蚀带来的井下作业。

本发明的第二个目的是提供一种由上述冲洗剂配制而成的非酸性泥饼冲洗液。

本发明的第三个目的是提供一种使用上述冲洗液在筛管完井中的冲洗方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种非酸性泥饼冲洗剂，由以下质量份的组分组成：三聚磷酸钠40～50份，过硫酸 铵10份，阴离子表面活性剂3～5份。

本发明提供的非酸性泥饼冲洗剂，三聚磷酸钠起到分散剂的作用，可以对泥饼中的粘 土成分(如膨润土等)进行有效分散，其分散机理为双电层理论：溶液中粘土微粒所带负 电与扩散层所带正电形成双电层，双电层由于静电力和扩散力的平衡而稳定，形成双电层 后微粒间因电荷排斥作用，使得泥饼中的粘土颗粒易于释放到溶液中便于清除，且清除液 中颗粒保持稳定不絮凝；过硫酸铵为氧化剂成分，其分解产生的氧自由基使泥饼中的聚合 物发生断链反应变成无粘性低分子有机物，将包裹粘附在高聚物中的膨润土、碳酸钙等颗 粒释放出来便于清除；阴离子表面活性剂具有润湿、渗透、乳化、分散、增溶、起泡等作 用，可以使得泥饼更快的被冲洗液润湿溶解，同时其较强的起泡能力，可以使得冲洗液在 洗井时更容易把固相颗粒携带返排出去，降低二次污染。在该冲洗剂中，三种组分分别针 对泥饼中的主要组分进行作用，各组分合理配比，协同作用，大大提高了泥饼冲洗液的清 洗效果。

所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

一种非酸性泥饼冲洗液，由以下质量百分比的组分组成：三聚磷酸钠0.4～0.5％，过 硫酸铵0.1％，阴离子表面活性剂0.03～0.05％，余量为水。

本发明提供的非酸性泥饼冲洗液由上述冲洗剂与水配制而成，冲洗剂与水量配比合 理，能够形成紊流顶替有效冲洗掉附着在井壁上的泥饼，改变井壁水润湿情况，恢复储层 的渗透率，冲洗效果良好；该冲洗液中不含强酸，不会对管柱造成严重腐蚀，减少后期作 业，减少安全事故发生；同时使用该冲洗液进行冲洗后的混合液稳定性好，具有良好的悬 浮稳定性，无沉降发生，现场施工时容易返排出去，减少了井下安全事故的发生。

所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

上述的非酸性泥饼冲洗液的制备方法，将三聚磷酸钠、过硫酸铵、阴离子表面活性剂 分散于水中，搅拌均匀，即得。

该方法制备工艺简单，对设备没有特殊的要求，方便在施工现场进行调配，具有良好 的冲洗效果，同时也有助于提高固井过程的胶结质量。

一种使用上述非酸性泥饼冲洗液在筛管完井中的冲洗方法，包括以下步骤：

1)将洗井管柱下到距筛管顶部不超过50m处，反洗替浆；

2)将洗井管柱按不超过50m的距离依次下放进行反洗替浆，直至筛管底部。

步骤1)和步骤2)中，所述反洗替浆的排量不低于450L/min。所述反洗替浆过程可 进行多次，直至进出口水质一致。

本发明提供的筛管完井冲洗方法，可实现一趟管柱连续反挤冲洗液清洗筛管外钻井液 作业，在洗井结束可将皮碗封隔器安全取出，减小皮碗封隔器本体磨损，降低施工风险， 提高了工艺成功率。

附图说明

图1为本发明实施例1的冲洗方法相关工艺管柱示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例的非酸性泥饼冲洗剂，由以下质量份的组分组成：三聚磷酸钠50份，过硫 酸铵10份，十二烷基苯磺酸钠3份。

本实施例的非酸性泥饼冲洗液，由以下质量百分比的组分组成：三聚磷酸钠0.5％，过 硫酸铵0.1％，十二烷基苯磺酸钠0.03％，余量为水。

上述非酸性泥饼冲洗液的制备方法，是将三聚磷酸钠、过硫酸铵、十二烷基苯磺酸钠 分散于水中，搅拌均匀，即得。

本实施例的冲洗方法，包括以下步骤：

1)将洗井管柱下到距筛管顶部50m处，以不小于450L/min的排量进行第一次反洗替 浆；反洗井二周后，达到进出口水质一致；

2)将洗井管柱按50m的距离依次下放进行反洗替浆，直至筛管底部。

实施例2

本实施例的非酸性泥饼冲洗剂，由以下质量份的组分组成：三聚磷酸钠40份，过硫 酸铵10份，十二烷基苯磺酸钠5份。

本实施例的非酸性泥饼冲洗液，由以下质量百分比的组分组成：三聚磷酸钠0.4％，过 硫酸铵0.1％，十二烷基苯磺酸钠0.05％，余量为水。

上述非酸性泥饼冲洗液的制备方法，是将三聚磷酸钠、过硫酸铵、十二烷基苯磺酸钠 分散于水中，搅拌均匀，即得。

本实施例的冲洗方法，包括以下步骤：

1)将洗井管柱下到距筛管顶部50m处，以不小于450L/min的排量进行第一次反洗替 浆；反洗井二周后，达到进出口水质一致；

2)将洗井管柱按50m的距离依次下放进行反洗替浆，直至筛管底部。

实施例3

本实施例的非酸性泥饼冲洗剂，由以下质量份的组分组成：三聚磷酸钠45份，过硫 酸铵10份，十二烷基苯磺酸钠4份。

本实施例的非酸性泥饼冲洗液，由以下质量百分比的组分组成：三聚磷酸钠0.45％， 过硫酸铵0.1％，十二烷基苯磺酸钠0.04％，余量为水。

上述非酸性泥饼冲洗液的制备方法，是将三聚磷酸钠、过硫酸铵、十二烷基苯磺酸钠 分散于水中，搅拌均匀，即得。

本实施例的冲洗方法，包括以下步骤：

1)将洗井管柱下到距筛管顶部50m处，以不小于450L/min的排量进行第一次反洗替 浆；反洗井二周后，达到进出口水质一致；

2)将洗井管柱按50m的距离依次下放进行反洗替浆，直至筛管底部。

对比例1

本对比例泥饼冲洗液为水，冲洗方法与实施例1相同。

试验例

本试验例采用下述实验程序评价冲洗液的清洗效率，包括以下步骤：

1)将现场取得的钻井液按照《钻井液技术手册》高温高压失水的方法进行压制；(所 用钻井液属于聚合物非渗透钻井液体系：5％膨润土+0.4％碳酸钠+0.4％氢氧化钠 +0.3-0.5％KPAM+0.3％HVCMC+0.3％LVCMC+0.5-1％SPC+0.5％SHN-1+0.4％～0.6％无荧光 防塌剂WFT-1+1％零渗透钻井液处理剂+1％聚合物弹性微球屏蔽封堵剂+2％极压润滑剂 JRH-616+2％～4％乳化石蜡SL-1+石灰石粉)

2)用橡皮筋将泥饼固定在六速旋转粘度计的外筒上；

3)将配制好的冲洗液装入清洗杯中，打开六速旋转粘度计开关，在固定转速下 (600r/min)旋转一定的时间(15min)后，取出泥饼，查看泥饼的清洗状况，拍照；(实 验时分别采用了300r/min和600r/min两种固定转速，实验结果完全一致，采用600r/min 可以更好模拟井底冲洗时候的紊流状态，故而定为600r/min，对实验结论不产生影响。)

清洗效率通过下列公式进行计算：

A＝(G1-G2)×100/(G1-G0)

式中：A——清洗效率，％；G0——转筒和滤纸重量，g；G1——压泥饼后转筒和滤 纸重量，g；G2——泥饼清洗后转筒和滤纸重量，g。

将实验后的冲洗液倒入量筒中，2h内观察冲洗液稳定性。各实施例和对比例冲洗液的 冲洗效率和冲洗液稳定性如表1所示。

表1各实施例和对比例冲洗液的冲洗效率和冲洗液稳定性试验结果

序号 清洗效率 冲洗液稳定性 实施例1 95％ 稳定，无明显沉降 实施例2 96％ 稳定，无明显沉降 实施例3 95％ 稳定，无明显沉降 对比例 40％ 不稳定，有沉降

由表1的试验结果可知，本发明提供的泥饼清洗液清洗效率在95％以上，能有效的清 洗井壁上的泥饼，且各实施例冲洗液的稳定性好，无明显沉淀；对比例冲洗液不稳定，有 沉降发生，现场施工时不容易返排出去，易造成井下安全事故。

图1为实施例1冲洗方法相关的工艺管柱示意图，由下及上分别为洗井插管1、油管 2、皮碗增阻器3、油管4、皮碗增阻器3、泄压阀5和油管串6。

泄压阀和皮碗增阻器形成的整体定义为封隔器组件。以往泥饼清洗工艺，泥饼清洗密 封器只有一个，清洗液在筛管和内管之间环空呈S形流动，从而不能有效清洗井壁，采用 封隔器组件，增加了清洗液在筛管和内管之间的流动阻力，限制清洗液尽可能的沿着井壁 和筛管环空之间内流动，提高清洗液波及范围，有效提高清洗效率。封隔器组件有两个以 上并自上而下依次串接，相邻两封隔器组件中处于下方的泄压阀的滑套内孔比处于上方的 泄压阀的滑套内孔开阔。洗井时候可向洗井管柱中从小到大依次投放投球，并随着投球的 投放可逐次更换高压洗井液来控制相应泄压阀的滑套下落，实现一趟管柱连续反挤洗井液 清洗筛管外泥浆作业，并通过投入不同直径的投球可实现分级替浆洗井作业。洗井结束后， 泄压阀可以降低封隔器上提阻力，将皮碗封隔器安全取出。

在水平井筛管完井中进行洗井时，首先将水平段按50m分成若干段，实行依次逐段下 放清洗井壁。实现一趟管柱逐段下放清洗筛管外泥浆作业，提高清洗液波及范围，有效提 高清洗效率。皮碗封隔器增加筛管和内管之间的流动阻力，迫使洗井液从筛管和井壁之间 流动，提高井壁的清洗效果，清洗井壁后的洗井液通过皮碗封隔器下方的筛管流入到内管 中，进而返出地面。洗井结束后，投球憋压将泄压阀内部滑套打掉，同时泄压阀的上端会 让开泄流孔的内端孔口，使得阀体的内外空间连通，实现油套环空连通泄压，降低封隔器 上提阻力。进而高效地对井壁上的泥饼进行清洗，恢复油层7的渗透性，方便石油开采过 程持续、安全、高效的进行。