[发明专利]适用于深水钻井作业中的可压缩固井隔离液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种适用于深水钻井作业中的可压缩固井隔离液的制备方法及应用该方法制备的隔离液，通过上述方法得到一种物理结构和化学性质均非常稳定的体积回弹剂，颗粒内部形成闭孔式的空间结构、内部孔隙互不连通，具有较高的承压能力，同时具有高度的可压缩性以及良好的回弹性能；添加该体积回弹剂制成的隔离液，在受热或遇冷时可以减小体积的变化幅度，减缓因隔离液体积变化对套管造成的压力改变，从而避免压力变化对固井作业造成的影响。同时，该隔离液在温度和压力改变时可以反复进行压缩和回弹，从而大大延长了隔离液的使用寿命。

技术领域

本发明属于钻井助剂技术领域，特别涉及一种适用于深水钻井作业中的可压缩固井隔离液及其制备方法。

背景技术

隔离液是钻井作业中使用的一种固井前置液，用于固井过程中水泥浆与钻井液之间，主要是为了防止水泥浆的污染和钻井液的絮凝稠化等问题。最初固井作业采用清水做隔离液，后来随着钻井液技术的发展，一线作业对隔离液性能的要求也不断提高，例如密度、粘切、滤失量、沉降稳定性以及防止井壁坍塌等，都成为考量隔离液性能的重要指标。

在深水钻井作业中，由于海底附近的温度非常低(0℃左右)，使得井底和泥线的温差较大(一般认为从泥线到井底的地温梯度约为3～4℃/100米)。由于隔离液存在于套管和井壁之间的环空，当井底的高温流体在套管内流动时，隔离液会受热膨胀，使得环空内的压力增大，对固井作业带来不利影响。因此，如何解决环空内的压力变化对套管带来的潜在危害，是深水固井作业面临的一项技术难题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于深水钻井作业中的可压缩固井隔离液及其制备方法。

本发明具体技术方案如下：

本发明一方面提供了一种适用于深水钻井作业中的可压缩固井隔离液的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备体积回弹剂；

S2：称取如下重量份数的成分：蒸馏水100份、提粘剂1～4份、降滤失剂4～6份、所述体积回弹剂30～90份以及加重剂0～100份；将上述成分充分混匀、配置成悬浊液，即为所述隔离液；

所述体积回弹剂的制备方法如下：

S1.1：将沥青置于300～700℃下灼烧至少2h，得到第一产物；

S1.2：将所述第一产物置于pH值为12的碱溶液中充分溶解，然后用有机酸调节pH至2～4，析出沉淀后进行过滤干燥，得到第二产物；

S1.3：将所述第二产物溶于水后，加入聚氨酯类表面活性剂在100℃下进行发泡处理，得到微泡结构后冷却干燥，得到颗粒状的第三产物；

S1.4：对所述第三产物进行2500～3500℃的高温灼烧至少2h，得到第四产物，粉碎后即为所述体积弹回剂。

上述方法中得到的体积弹回剂是一种惰性的稳定碳结构物质，不会与钻井工作液中的任何化学处理剂发生化学反应；颗粒内部形成闭孔式结构、内部孔隙互不连通。在一定的外部压力作用下，颗粒的体积会被大幅度地压缩；随着压力的衰减，该材料又会回弹至原有的体积。因此将该体积回弹剂加入到隔离液中，可以通过体积的变化，降低隔离液受热膨胀产生的压力，从而避免压力变化对固井作业造成的影响。另外，该方法使用的沥青原料可以是沥青残渣，并且对沥青的种类和来源没有要求，因此可大大节约成本，并能提高工业废弃物的利用率、从而降低污染。

进一步地，步骤S1.4中，所述高温灼烧的温度为3000～3200℃，时间为4h。

上述条件为制备体积回弹剂的最佳灼烧条件，经过上述条件的灼烧后，材料颗粒的压缩性能和回弹性能均能达到最高水平。

进一步地，步骤S1.1中，所述原油蒸馏的温度为450℃，时间为4h。