專利名稱：一種低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫微泡(直徑60-70um)鉆井液發(fā)泡劑及其應(yīng)用，特別是指一種適用于小于等于120°C的溫度環(huán)境中的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑。
背景技術(shù)：
鉆井液是用于鉆井過程中平衡地層壓力、保證安全順利鉆進的必備材料之一。鉆井過程中，井漏是地層壓力小于液柱壓力時鉆井液大量漏入地層的現(xiàn)象。井漏會引起井下事故或復(fù)雜情況，導(dǎo)致施工時間延長，作業(yè)成本增加，甚至所鉆井報廢，進而造成嚴(yán)重資源浪費和巨大經(jīng)濟損失。2003年，全球僅堵漏費用約為8億美元，且不包括由井漏造成井下事故后處理事故的投入。因此，要提高經(jīng)濟效益，必須從根本上控制鉆井液漏失。然而，人類目前尚無法準(zhǔn)確探知地層漏失通道具體存在位置及大小，只能努力研發(fā)能夠預(yù)防漏失和漏失后高效封堵地層的封堵材料。為了防止鉆井液漏入地層，或者漏失發(fā)生后能迅速成功封堵漏失通道，盡快恢復(fù)鉆進，作業(yè)者使用了幾乎所有的材料，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；有的材料無法在鉆井正常作業(yè)的同時，防止漏失和遇到漏失層后自行堵漏。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，先后提出了 1/3架橋規(guī)則、2/3架橋規(guī)則、孔喉網(wǎng)絡(luò)模型、理想充填理論、D9tl充填規(guī)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，由于地下儲層孔隙大小、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(guī)則，用形狀較規(guī)則的材料封堵形狀不規(guī)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。在封堵效果不理想的情況下，低密度工作液被用于氣井鉆井作業(yè)。微泡鉆井液能解決堵漏材料與漏失通道大小和形狀的匹配問題。微泡鉆井液配制維護簡單，在性能上，微泡鉆井液除具備現(xiàn)有的常用水基鉆井液的特點外，還具備防漏堵漏的優(yōu)點，能夠在鉆井過程中防漏堵漏及保護儲層，且更具備密度在一定范圍內(nèi)可調(diào)的特點。在配制鉆井液時，發(fā)泡劑能夠降低氣液表面張力，使空氣隨攪拌進入體相，自然造泡，形成微泡中心的氣核。石油工業(yè)常用發(fā)泡劑按類型分為陰離子型與非離子型。各類型發(fā)泡劑均有各自的優(yōu)缺點。陰離子型發(fā)泡劑發(fā)泡能力強，但抗鹽、鈣能力差；非離子型發(fā)泡劑抗鹽、鈣能力強， 但發(fā)泡能力差。與普通發(fā)泡劑相比，本發(fā)明具有發(fā)泡能力強，抗鹽、鈣力強的特點。本發(fā)明能夠在低溫微泡鉆井液體系中有效發(fā)泡，提高微泡鉆井液抗鹽、鈣污染的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑及其在制備微泡鉆井液中的應(yīng)用，用于制備低溫微泡鉆井液，以降低氣液表面張力，在體系中發(fā)泡，調(diào)節(jié)鉆井液密度，同時達到具有抗鹽、鈣污染效果，并適用于小于等于120°C的溫度環(huán)境。本發(fā)明所述的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑，由陽離子型表面活性劑十二烷基二甲基氧化胺和陰離子型表面活性劑α-烯基磺酸鈉兩種物質(zhì)配制而成。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方案，本發(fā)明的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑中，所述十二烷基二甲基氧化胺與α-烯基磺酸鈉的質(zhì)量比為1 1 2 1。本發(fā)明中，所述十二烷基二甲基氧化胺與α-烯基磺酸鈉均可商購獲得，可選用普通工業(yè)產(chǎn)品。本發(fā)明的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑，其ρΗ值7 9，密度0. 90 1. OOg/cm3，泡沫質(zhì)量彡60%，半衰期彡3. Omin。本發(fā)明的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑是針對微泡鉆井液體系特點而專門設(shè)計，主要用于在微泡鉆井液體系內(nèi)發(fā)泡，該發(fā)泡劑能夠降低氣液表面張力，包裹隨機械作用進入體相內(nèi)氣體，能夠有效在微泡體系中充分形成氣核。本發(fā)明的發(fā)泡劑與現(xiàn)有技術(shù)中其它具有類似作用的處理劑相比，具有發(fā)泡穩(wěn)定的特點。并且，本發(fā)明的發(fā)泡劑無毒、無害，為環(huán)境可接受型處理劑。本發(fā)明所述的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑在制備微泡鉆井液中的應(yīng)用。具體地，以微泡鉆井液中每百克的水基計，所述的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑的用量為0. 1 0. 4克，具有用量少、發(fā)泡作用強的優(yōu)點。本發(fā)明還提供了一種微泡鉆井液，其中包括本發(fā)明所述的微泡工作液發(fā)泡劑。具體地，以微泡鉆井液中每百克的水基計，其中包括所述微泡工作液發(fā)泡劑0. 1 0. 4克，即 0. 1 0. 4g發(fā)泡劑/IOOg水。發(fā)明效果本發(fā)明是關(guān)于一種低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑，該微泡鉆井液發(fā)泡劑由十二烷基二甲基氧化胺和α-烯基磺酸鈉配制而成。本發(fā)明所提供的微泡鉆井液發(fā)泡劑，主要用于在微泡鉆井液體系內(nèi)發(fā)泡，具有用量小、發(fā)泡作用強的特點，能夠有效調(diào)節(jié)微泡鉆井液密度，還具有抗鹽、抗鈣能力強等特性，且該發(fā)泡劑與一般鉆井液用處理劑配伍性良好，適用于小于等于120°C的溫度環(huán)境，是一種低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑。
具體實施例方式實施例1本實施例的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑的配制方法如下在容器中將十二烷基二甲基氧化胺與α-烯基磺酸鈉2種物質(zhì)按質(zhì)量比11充分混合即可。該發(fā)明外觀為淡黃色液體。對本實施例的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑的性能進行測試，具體按如下步驟進行IpH 值用玻璃棒蘸取微泡鉆井液發(fā)泡劑試樣，滴于ρΗ試紙上，測量ρΗ值，精確至個位。
2 密度室溫下，用合適量程液體密度計稱量發(fā)泡劑密度值。3泡沫質(zhì)量及半衰期3. 1 儀器美國WARING公司8010EG型搗碎機是以電動機為動力的旋轉(zhuǎn)型儀器，雙速，機械定時，底座為環(huán)氧樹脂涂層，容器為帶把手的耐熱玻璃和兩層乙烯和苯乙烯蓋子，專用量杯溶劑為1L。3. 2測定程序3. 2. 1泡沫質(zhì)量，為低溫微泡工作液發(fā)泡劑在蒸餾水中充分經(jīng)攪拌后，泡沫總體積減去蒸餾水體積與泡沫總體積的百分比。3. 2. 2使用潔凈量筒量取IOOmL蒸餾水倒入專用量杯，在專用量杯中加入0. 40g微泡工作液發(fā)泡劑，用玻璃棒混合均勻。3. 2. 3將盛有微泡工作液發(fā)泡劑溶液的專用量杯裝入高速攪拌器，啟動攪拌同時開始計時，在高檔位下充分攪拌至泡沫均勻，無明顯分層后，立即取下專用量杯，并開始新計時，同時將量杯里的流體全部轉(zhuǎn)移入IOOOmL刻度量筒內(nèi)，記錄下總體積Vf(mL)，測定攪拌結(jié)束后泡沫中排出50mL液體所需時間即半衰期t1/2(min)。3. 2. 4 計算按式(I)計算泡沫質(zhì)量
權(quán)利要求
1.一種低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑，低溫為小于等于120°C，微泡直徑為60-70um ；其特征在于該微泡鉆井液發(fā)泡劑由十二烷基二甲基氧化胺與α-烯基磺酸鈉配制而成；所述十二烷基二甲基氧化胺和α-烯基磺酸鈉的配制按質(zhì)量比為1 2 1 ； 該發(fā)泡劑的ρΗ值7 9，密度0. 90 1. 00g/cm3,泡沫質(zhì)量彡60%,半衰期彡3. Omin0
2.—種權(quán)利要求1所述的低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑的應(yīng)用，其特征在于用作微泡鉆井液發(fā)泡劑，以微泡鉆井液中每百克的水基計，低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑的用量為0. 1 0. 4 克。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑及其應(yīng)用；該低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑由十二烷基二甲基氧化胺與α-烯基磺酸鈉配制而成；按質(zhì)量比為1～2∶1；pH值7～9，密度0.90～1.00g/cm3，泡沫質(zhì)量≥60％，半衰期≥3.0min；以微泡鉆井液中每百克的水基計，所述低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑的用量為0.1～0.4克；具有用量小、發(fā)泡作用強的特點，能夠有效調(diào)節(jié)微泡鉆井液密度，還具有抗鹽、抗鈣能力強等特性，該發(fā)泡劑與一般鉆井液用處理劑配伍性良好，適用于小于等于120℃的溫度環(huán)境，是一種低溫微泡鉆井液發(fā)泡劑。
文檔編號C09K8/035GK102485827SQ201010580310
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者夏焱, 莊曉謙, 班凡生, 申瑞臣, 董建輝, 袁光杰, 鄭力會 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院