一種空氣鉆井霧化劑及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空氣鉆井用霧化劑及其應(yīng)用；該霧化劑由十二烷基苯磺酸鈉、非離子聚丙烯酰胺、聚氧乙烯辛基苯酚醚和木質(zhì)素磺酸鈣以質(zhì)量比為3：1：1：3配制而成；本空氣鉆井霧化劑，用于在干空氣鉆井過程中，地層一旦出液，通常出現(xiàn)空氣排量不足、流入井眼的地層液處理困難時(shí)，將干空氣鉆井轉(zhuǎn)化成空氣-霧化鉆井；本空氣鉆井霧化劑對(duì)巖屑表面吸附量≥2%；霧化體積≥1000cm3/g；以空氣風(fēng)速15m/s計(jì)算，吸入量≥1.0g/s，能充分乳化地層產(chǎn)出液，促使并保持環(huán)空呈霧化穩(wěn)態(tài)流，增強(qiáng)空氣流攜屑、攜水能力；抑制頁(yè)巖水化穩(wěn)定井壁；能保障空氣鉆井順利進(jìn)行。
【專利說明】一種空氣鉆井霧化劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種空氣鉆井霧化劑及其應(yīng)用，特別是指一種適用于低壓空氣鉆井技 術(shù)的霧化劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 空氣鉆井技術(shù)是最常用的低壓鉆井技術(shù)之一。
[0003]氣體鉆井與常規(guī)鉆井液相比具有速度快、周期短、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，在空氣鉆井 中，井眼環(huán)空攜巖流動(dòng)是一種典型的氣、液、固多相流動(dòng)，其機(jī)理和規(guī)律十分復(fù)雜。鉆井實(shí)踐 中，經(jīng)常出現(xiàn)鉆井生產(chǎn)無法順利進(jìn)行的情況，輕則攜屑不好，鉆井效率低，重則井眼堵塞、井 壁垮塌，而引發(fā)卡鉆、井下爆炸事故，使得空氣鉆井的優(yōu)勢(shì)沒有充分體現(xiàn)出來，為解決空氣 鉆井過程中出現(xiàn)的一系列復(fù)雜情況，需要將干空氣鉆井轉(zhuǎn)換成霧化鉆井。
[0004]霧化鉆井是在空氣鉆井時(shí)，向高速空氣中注入霧化劑，使氣流呈霧狀的鉆井技術(shù)。 它不僅保持了干空氣鉆井的優(yōu)點(diǎn)，而且能有效解決地層出水的難題，還可以降低鉆井溫度、 預(yù)防井下爆炸事故等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的的目的是提供一種空氣鉆井霧化劑，該霧化劑由表面活性劑、高分子量 聚合物等處理劑組成，功能主要包括充分乳化地層產(chǎn)出液，促使并保持環(huán)空呈霧化穩(wěn)態(tài)流； 分離油水滴和鉆屑團(tuán)，增強(qiáng)空氣流攜屑、攜水能力；抑制頁(yè)巖水化，減小空氣沖蝕作用。
[0006]用于在干空氣鉆井過程中，地層一旦出液，通常出現(xiàn)空氣排量不足、流入井眼的地 層液處理困難時(shí)，將干空氣鉆井轉(zhuǎn)化成空氣-霧化鉆井。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供所述的霧化劑用于空氣、霧欠平衡鉆井流體。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供包括本發(fā)明所述一種空氣鉆井霧化劑的空氣、霧鉆井 流體。
[0009]本發(fā)明提供了一種空氣鉆井霧化劑，該空氣鉆井霧化劑由十二烷基苯磺酸鈉、非 離子聚丙烯酰胺、聚氧乙烯辛基苯酚醚和木質(zhì)素磺酸鈣配制而成。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方案，本發(fā)明的霧化劑中，所述十二烷基苯磺酸鈉、非 離子聚丙烯酰胺、聚氧乙烯辛基苯酚醚和木質(zhì)素磺酸鈣在配制時(shí)的質(zhì)量比為3 :1 :1 :3 (除 特別注明外，本發(fā)明中所述比例和含量均為質(zhì)量比例和含量)。
[0011] 本發(fā)明中，所述十二烷基苯磺酸鈉、非離子聚丙烯酰胺、聚氧乙烯辛基苯酚醚和木 質(zhì)素磺酸鈣均可商購(gòu)獲得，可選用普通工業(yè)產(chǎn)品。
[0012] 本發(fā)明的空氣鉆井霧化劑對(duì)巖屑表面吸附量> 2% ;霧化體積>IOOOcmVg;以空 氣風(fēng)速15m/s計(jì)算，吸入量彡I.Og/s。
[0013]本發(fā)明還提供了所述空氣鉆井霧化劑在用于空氣鉆井中的應(yīng)用。所述霧化劑在空 氣鉆井中，當(dāng)空氣風(fēng)速達(dá)到900m/min時(shí)，霧化劑吸入量最少60g，霧化體積達(dá)到1000cm3,對(duì) 地層巖石巖屑表面吸附量為12g。該霧化劑具有用量少、霧化率高的效果。該霧化劑附著地 層巖石巖屑表面，對(duì)井壁可形成聚合物保護(hù)膜，減弱巖石的水化膨脹和分散以達(dá)到穩(wěn)定井 壁的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的空氣鉆井霧化劑的特點(diǎn)及使用效 果，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
[0015] 下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0016] 下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0017] 實(shí)施例1
[0018] 1.儀器
[0019]自制井下作業(yè)模擬裝置，裝置主要由模擬鉆桿、模擬井筒、加料漏斗、各種管線、氣 源、氣體流量計(jì)組成。模擬井筒由內(nèi)外兩層管組成的封閉流動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)同為鋼管、外筒為透 明的有機(jī)玻璃管。其結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)井下作業(yè)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了拆卸方便，將外筒與內(nèi) 容用法蘭連接。外筒：工作壓力為2MPa，工作溫度為室溫，內(nèi)徑40mm，長(zhǎng)150cm，材質(zhì)為透明 的有機(jī)玻璃管。內(nèi)筒：工作壓力2MPa，工作溫度為室溫，外徑25mm，長(zhǎng)20cm，材質(zhì)為不銹鋼 鋼管。加料漏斗裝置主要由內(nèi)徑為Imm錐形噴嘴、內(nèi)徑為3mm套筒、體積為IOmL儲(chǔ)料罐。長(zhǎng) 度不計(jì)的無縫鋼管連接氣源。氣源為普通瓶裝壓縮空氣或氮?dú)猓髁坑?jì)為普通氣體流量計(jì)。
[0020] 2.霧化處理劑吸入量測(cè)試步驟
[0021] 2. 1稱取I. 5g霧化劑試樣，放入儲(chǔ)料罐中。
[0022] 2. 2連接管線并設(shè)置流量計(jì)氣體流速15m/s，打開氣源(不低于2MPa壓力）。
[0023] 2. 3記錄儲(chǔ)料罐中剩余處理劑質(zhì)量，計(jì)算吸入量。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] 1.儀器
[0026]自制井下作業(yè)模擬裝置，裝置主要由模擬鉆桿、模擬井筒、加料漏斗、各種管線、氣 源、氣體流量計(jì)組成。模擬井筒由內(nèi)外兩層管組成的封閉流動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)同為鋼管、外筒為透 明的有機(jī)玻璃管。其結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)井下作業(yè)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了拆卸方便，將外筒與內(nèi) 容用法蘭連接。外筒：工作壓力為2MPa，工作溫度為室溫，內(nèi)徑40mm，長(zhǎng)150cm，材質(zhì)為透明 的有機(jī)玻璃管。內(nèi)筒：工作壓力2MPa，工作溫度為室溫，外徑25mm，長(zhǎng)20cm，材質(zhì)為不銹鋼 鋼管。加料漏斗裝置主要由內(nèi)徑為Imm錐形噴嘴、內(nèi)徑為3mm套筒、體積為IOmL儲(chǔ)料罐。長(zhǎng) 度不計(jì)的無縫鋼管連接氣源。氣源為普通瓶裝壓縮空氣或氮?dú)?，流量?jì)為普通氣體流量計(jì)。
[0027] 2.霧化處理劑霧化體積測(cè)試步驟
[0028] 2. 1稱取I. 5g霧化劑試樣，放入儲(chǔ)料罐中。
[0029] 2. 2連接管線并設(shè)置流量計(jì)氣體流速15m/s，打開氣源(不低于2MPa壓力）。
[0030] 2. 3記錄霧化劑由模擬鉆桿到模擬井筒的分散距離，計(jì)算模擬井筒內(nèi)霧化劑霧化 體積。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] 1.儀器
[0033]自制井下作業(yè)模擬裝置，裝置主要由模擬鉆桿、模擬井筒、加料漏斗、各種管線、氣 源、氣體流量計(jì)組成。模擬井筒由內(nèi)外兩層管組成的封閉流動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)同為鋼管、外筒為透 明的有機(jī)玻璃管。其結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)井下作業(yè)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了拆卸方便，將外筒與內(nèi) 容用法蘭連接。外筒：工作壓力為2MPa，工作溫度為室溫，內(nèi)徑40mm，長(zhǎng)150cm，材質(zhì)為透明 的有機(jī)玻璃管。內(nèi)筒：工作壓力2MPa，工作溫度為室溫，外徑25mm，長(zhǎng)20cm，材質(zhì)為不銹鋼 鋼管。加料漏斗裝置主要由內(nèi)徑為Imm錐形噴嘴、內(nèi)徑為3mm套筒、體積為IOmL儲(chǔ)料罐。長(zhǎng) 度不計(jì)的無縫鋼管連接氣源。氣源為普通瓶裝壓縮空氣或氮?dú)猓髁坑?jì)為普通氣體流量計(jì)。
[0034] 2.霧化處理劑巖屑吸附量測(cè)試步驟
[0035] 2. 1稱取適量地層巖屑，記錄巖屑質(zhì)量，分散放入到模擬井筒內(nèi)。
[0036] 2. 2稱取I. 5g霧化劑試樣，放入儲(chǔ)料罐中。
[0037] 2. 3連接管線并設(shè)置流量計(jì)氣體流速15m/s，打開氣源(不低于2MPa壓力）。
[0038] 2. 4待霧化劑充分霧化后，取出巖屑，稱取質(zhì)量。
[0039] 2. 5計(jì)算前后巖屑質(zhì)量差，對(duì)比計(jì)算霧化劑原始質(zhì)量，獲得霧化劑巖屑吸附量。
[0040] 對(duì)實(shí)施例1?3的空氣鉆井霧化劑進(jìn)行測(cè)試，所得結(jié)果參見表1 :
[0041] 表1 一種空氣鉆井霧化劑性能指標(biāo)
[0042]
【權(quán)利要求】
1. 一種空氣鉆井霧化劑，其特征在于：該空氣鉆井霧化劑由十二烷基苯磺酸鈉、非離 子聚丙烯酰胺、聚氧乙烯辛基苯酚醚和木質(zhì)素磺酸鈣配制而成； 所述十二烷基苯磺酸鈉、非離子聚丙烯酰胺、聚氧乙烯辛基苯酚醚和木質(zhì)素磺酸鈣在 配制時(shí)的質(zhì)量比為3 :1 :1 :3。
2. -種權(quán)利要求1所述的空氣鉆井霧化劑的應(yīng)用，其特征在于：用于空氣鉆井中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣鉆井霧化劑的應(yīng)用，其特征在于：干空氣鉆井過程中，地 層一旦出液，通常出現(xiàn)空氣排量不足、流入井眼的地層液處理困難時(shí)，將干空氣鉆井轉(zhuǎn)化成 空氣-霧化鉆井。
【文檔編號(hào)】C09K8/38GK104342093SQ201310345181
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】夏焱, 袁光杰, 申瑞臣, 莊曉謙, 金根泰, 班凡生, 李景翠, 蘭海峰, 路立君, 董勝祥, 付利 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院