本發(fā)明涉及一種用于解決油氣田、特別是碳酸鹽型地層或儲(chǔ)層勘探鉆井作業(yè)中壓差卡鉆的酸性解卡液，可優(yōu)先但并非僅限于大斜度井和水平井的解卡，以及該解卡液的制備方法。
背景技術(shù)：
目前的油/氣地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)的區(qū)域日益向深層延伸，大斜度井和水平井的數(shù)量大幅增加，由于海相地層埋藏深，壓力、溫度高，壓差卡鉆（以及其它的落物卡鉆或者是掉塊卡鉆等情況）極易發(fā)生。特別是針對(duì)具有較大孔滲性的海相碳酸鹽巖地層發(fā)生的卡鉆，目前泡酸（例如通常為15~20%的鹽酸水溶液）是一種快速的解卡方法。但在常規(guī)酸和膠凝酸的酸泡解卡過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，酸液進(jìn)入環(huán)空后，馬上就會(huì)與周?chē)哪囡?地層快速反應(yīng)，進(jìn)一步增大了地層的滲透性而導(dǎo)致酸液的快速漏失，使酸液無(wú)法上返至粘附卡鉆位置與粘附部分的泥餅和巖石發(fā)生溶蝕反應(yīng)，導(dǎo)致泡酸解卡無(wú)效，特別是對(duì)于發(fā)生在大斜度井和水平井儲(chǔ)層的壓差卡鉆，就更難以達(dá)到解卡的目的。雖然目前使用的酸解卡液中通常還常添加有包括鐵離子穩(wěn)定性、助排劑等防止鉆具腐蝕和/降低對(duì)儲(chǔ)層傷害的其它輔助性成分，但這些成分對(duì)解決上述問(wèn)題或解卡而言，并不會(huì)帶來(lái)任何有利或促進(jìn)的作用。
通過(guò)對(duì)超深水平壓差卡鉆原因及常規(guī)酸解卡無(wú)效原因的分析，使高濃度的解卡酸液能有效到達(dá)卡點(diǎn)位置進(jìn)行溶蝕泥餅及基巖的反應(yīng)，是實(shí)現(xiàn)成功解卡的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于此，本發(fā)明首先提供了一種鉆井用酸性解卡液，并進(jìn)一步提供一種該解卡液的制備方法，可以有效和滿意的解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明的鉆井用酸性解卡液，在同樣含有鹽酸水溶液的基礎(chǔ)上，為一種油包水（w/o）型的乳化液體。其基本成分的質(zhì)量組成比例為：
脂溶性溶劑 35~40份，
鹽酸 40~45份，
脂溶性乳化劑 6~9份，
其中，所述的脂溶性溶劑可以選擇任何一種與水不相混溶的油性溶劑，如柴油、低粘度液體石蠟、合成基氣制油。為保證現(xiàn)場(chǎng)施工操作的安全和方便，所述脂溶性溶劑的閃點(diǎn)宜不低于50℃，凝點(diǎn)宜不高于0℃。綜合包括經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等因素，優(yōu)選的脂溶性溶劑是柴油。所述的鹽酸則可以采用目前解卡液的常規(guī)方式使用質(zhì)量濃度為20%-31%的常用工業(yè)鹽酸。所述的脂溶性乳化劑為HLB值＜10的非離子型乳化劑或陽(yáng)離子型乳化劑。
為使本發(fā)明上述的解卡液形成為含有鹽酸水溶液的油包水（w/o）乳化型的液態(tài)體系，所述的脂溶性乳化劑宜選擇HLB值＜10的脂溶性乳化劑。在此基礎(chǔ)上，更好的形式是采用由HLB值≤6的所述乳化劑作為起主要乳化作用的主乳化劑，與HLB值=7-9.5的所述乳化劑作為輔助乳化劑配合使用，該輔助乳化劑除也具有的乳化作用外，還可以發(fā)揮其潤(rùn)濕及提高乳化穩(wěn)定性的作用。配合使用時(shí)，在上述的總脂溶性乳化劑用量范圍內(nèi)，主乳化劑與輔助乳化劑的質(zhì)量比例，一般可選擇主乳化劑為4~6份，其余則為輔助乳化劑。其中，主乳化劑可以選擇常用的烷基酚聚氧乙烯醚，例如可優(yōu)選OP-4或NP-4；或者選擇脂肪醇聚氧乙烯醚，例如可優(yōu)選AEO-4（平平加-4）；也可以選擇D1821或D1221等；輔助乳化劑可以選擇烷基酚聚氧乙烯醚，例如可優(yōu)選OP-7或NP-7等；或者選擇脂肪醇聚氧乙烯醚，例如可優(yōu)選AEO-7（平平加-7）。
本發(fā)明上述酸性解卡液的作用機(jī)理和過(guò)程，特別是基于在w/o型乳化微粒的結(jié)構(gòu)中，酸性水溶液是被包裹于脂溶性溶劑內(nèi)的，因此其出鉆具后在未破乳時(shí)，雖與地層接觸，但其中的酸液與周?chē)囡灪蛶r石是被油相分隔開(kāi)的，從而阻止和延緩了酸液與泥餅和巖石的反應(yīng)，使泥餅不被破壞和發(fā)生漏失，解卡液能逐步上返/輸送運(yùn)行到達(dá)卡點(diǎn)的位置。在解卡液輸送運(yùn)行過(guò)程中及到達(dá)卡點(diǎn)位置后，受周?chē)貙訙囟鹊挠绊懚蛊錅囟戎饾u升高，導(dǎo)致乳化狀態(tài)的解卡液逐步破乳，使原處于被有機(jī)相所包裹的酸液釋放出來(lái)，并受密度差的作用而下沉，與主要粘附鉆具的下井壁泥餅反應(yīng)，有機(jī)相則上浮，保護(hù)上井壁不發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到定向腐蝕反應(yīng)解卡的目的，從而大幅度提高了解卡的成功率。
基于此，本發(fā)明上述酸性解卡液中，如脂溶性溶劑的用量不足，難以形成有效的w/o型乳化液體系；而用量過(guò)大，則因會(huì)導(dǎo)致破乳時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響鹽酸溶液的釋放，都會(huì)對(duì)解卡液有效輸送運(yùn)行到解卡部位和進(jìn)行有效的解卡反應(yīng)帶來(lái)不利。
進(jìn)一步，特別是在針對(duì)具有較大孔滲性的海相碳酸鹽巖地層施工中的解卡時(shí)，為減少和阻止解卡液在輸送運(yùn)行和/或解卡的腐蝕反應(yīng)過(guò)程中的漏失，在本發(fā)明上述形式解卡液的基礎(chǔ)上，其組成中還可以含有6~10質(zhì)量份粒徑為80~400目的對(duì)酸惰性的固體堵漏顆粒。即使解卡液在出鉆具后有少量破乳，其中的少量酸液與部分周?chē)貙臃磻?yīng)而形成了少量的漏失通道，但含有所述固體堵漏顆粒的解卡液的粘度高，摩阻大，解卡液中懸浮的該惰性固體堵漏顆粒還能迅速架橋聚集形成堵塞層，從而能大幅降低了漏速，減少了對(duì)解卡液繼續(xù)輸送運(yùn)行的影響。此外，在解卡部位，破乳后的酸液對(duì)下井壁泥餅及基巖部分反應(yīng)的解卡過(guò)程中可能形成的漏失通道，該惰性固體堵漏顆粒同樣也能降低酸液的漏失速度，從而大幅度延長(zhǎng)了酸液的解卡反應(yīng)時(shí)間，有利于成功解卡。
實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)符合所述要求的對(duì)酸惰性的有機(jī)和/或無(wú)機(jī)材料固體堵漏顆粒的可以選擇范圍很寬。例如，一種可作為優(yōu)選的價(jià)廉、易得的固體堵漏顆粒為：
改性石棉粉 4~6份，
橡膠顆粒物 余量。
特別是上述的固體堵漏顆粒中的橡膠顆粒物，因其同時(shí)所具有適度彈性的特點(diǎn)，更使其成為一種具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的優(yōu)選堵漏材料。
此外，在本發(fā)明上述酸性解卡液的組成中，還可以按目前常規(guī)方式含有用于保護(hù)金屬鉆具的金屬防腐蝕成分。例如，本發(fā)明上述的酸性解卡液組成中可以還含有2~3質(zhì)量份的酸化用緩蝕劑。根據(jù)地層溫度的不同，可以分別選用中溫或抗高溫型等不同的緩蝕劑。特別是，宜選擇符合SY/T5405-1996酸化用緩蝕劑性能評(píng)價(jià)方法及性能指標(biāo)要求的高質(zhì)量緩蝕劑（如一級(jí)品等質(zhì)量等級(jí)）。例如，在針對(duì)海相高溫深井的解卡液中，作為優(yōu)選的酸緩蝕劑可以為包括廣漢阜康公司生產(chǎn)的酸化緩蝕劑WD11，或四川石油管理局天研院生產(chǎn)的酸化緩蝕劑CT1-3等抗溫型酮醛胺縮合物類復(fù)配物。
本發(fā)明上述鉆井用酸性解卡液的一種基本制備方法，可以上述形式的成分為原料，按如下方式操作：
1'：將所述的脂溶性溶劑與脂溶性乳化劑均勻混合，優(yōu)選在轉(zhuǎn)速1000-1500轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌混合后，得到預(yù)混合液；
2'：將所述的鹽酸溶液加入到1'步的預(yù)混合液中，混合均勻，優(yōu)選在1500-3000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速的條件下攪拌混合2h，即得到所述的w/o型乳化液產(chǎn)物。
當(dāng)解卡液中同時(shí)還含有所述的其它輔助性成分時(shí)，在上述基本制備方法過(guò)程的基礎(chǔ)上，輔助性成分的加入方式可分別采用下述的方式：
所述的對(duì)酸惰性的固體堵漏顆粒，宜在所述第1'步的預(yù)混合液中混合后，再進(jìn)行第2'步與鹽酸溶液相混合的操作；和/或
所述的用于金屬防腐蝕的酸化用緩蝕劑，宜預(yù)先在第2'步的鹽酸溶液中先行混合后，再與第'步的預(yù)混合液相混合。
試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明上述的w/o乳化型酸性解卡液，特別是還進(jìn)一步含有包括所述的固體堵漏顆粒和/或酸緩蝕劑等適當(dāng)輔助成分后，在實(shí)現(xiàn)有效解卡的同時(shí)，還可進(jìn)一步同時(shí)具有防漏/堵漏和/或鉆具防腐蝕等功能，對(duì)常規(guī)酸和膠凝酸難以有效解卡的壓差卡鉆（以及包括其它的落物卡鉆或者是掉塊卡鉆等）情況，尤其是在大斜度井和水平井儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)中的卡鉆，都能順利、快速地解除粘附卡鉆，實(shí)現(xiàn)解卡。
以下通過(guò)實(shí)施例的具體實(shí)施方式再對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
具體實(shí)施方式
1'：先向配制罐到入35-40份（質(zhì)量）的柴油，再依次加入4-6份（質(zhì)量）的OP-4（或 NP-4、AEO-4、D1821中的任意種），2-3份（質(zhì)量）的OP-7（或NP-7、AEO-7的任意種），4-6份（質(zhì)量）改性石棉粉，以及3-5份（質(zhì)量）橡膠粉，攪拌剪切0.5h，得到預(yù)混合液；
2'：另行在質(zhì)量濃度為20%-31%鹽酸中加入2-3份（質(zhì)量）的酸化用緩蝕劑WD11或者CT1-3，在攪拌速率900-1200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0min；
3'：在30-40min內(nèi)將2'步配制的含緩蝕劑的酸液按配方量打入到罐中的預(yù)混合液，繼續(xù)攪拌剪切2h，得到w/o乳化型酸化解卡液。
對(duì)上述酸化解卡液進(jìn)行的與鉆井液配伍性評(píng)價(jià)、酸化效果評(píng)價(jià)、防漏效果評(píng)價(jià)結(jié)果分別如表1～表5所示。
從表1的結(jié)構(gòu)可以看出，隨著酸化解卡液加量的不斷增大，體系的漏斗粘度略微增大，由34S↗39S，體系的初終切也隨著加量的增大也略微增加，隨著酸化解卡液加量的增加體系失水增大，泥餅變軟變薄。說(shuō)明該酸化解卡液對(duì)鉆井液各項(xiàng)性能存在著一定的影響，但影響較小。提示應(yīng)盡量采用減少鉆井液和酸化解卡液相接觸的工藝進(jìn)行施工，酸化解卡液實(shí)施結(jié)束后應(yīng)盡量將其排放掉，減少解卡液和鉆井液的相互接觸和相互影響。
表2結(jié)果顯示，灰?guī)r、白云巖、含5%巖屑的鉆井液泥餅在酸化解卡液中的溶蝕規(guī)律與在鹽酸中的基本一致，溶蝕率隨溫度的升高而增加，溫度從100℃升高到140℃時(shí)，巖屑在酸化解卡液中的溶蝕率均在50％左右；含巖屑中的泥餅在解卡液中的溶蝕（巖屑為灰?guī)r），隨溫度升高溶蝕率在增加，溫度從100°C增加到140°C時(shí)，溶蝕率從34％提高到41％左右，溫度升高能夠輕微提高其溶蝕率。由此可以看出，酸化解卡液的酸化效果是可以得到保證的。
表3結(jié)果表明，使用封堵性解卡液開(kāi)展巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，巖心的封堵率均在99%以上，可以到達(dá)防漏的效果。其中，實(shí)驗(yàn)采用的是人造裂縫巖心開(kāi)展了巖心封堵實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，KW1指初始正向地層水滲透率，KW2指封堵后用地層水測(cè)得的滲透率。
表4和表5表結(jié)果明，解卡液的乳化穩(wěn)定性較好，流變性能滿足可正常泵送要求，抗溫能達(dá)到140℃，符合海相儲(chǔ)層壓差卡鉆事故的解卡施工要求。
上述的試驗(yàn)情況表明了，本發(fā)明的乳化型酸解卡液體系接觸鉆井液不會(huì)對(duì)鉆井液性能造成較大影響及導(dǎo)致井下情況的復(fù)雜化；解卡液破乳前不會(huì)與地層巖石與泥餅發(fā)生反應(yīng)，破乳后則能有效與地層巖石與泥餅發(fā)生反應(yīng)從而達(dá)到解卡效果；同時(shí)，該解卡液同時(shí)還能具有較好的防漏堵漏效果，能保證解卡液能有效輸送運(yùn)行到達(dá)卡點(diǎn)位置，并能在卡點(diǎn)位置充分有效地進(jìn)行解卡所需的腐蝕反應(yīng)。
本發(fā)明上述乳化液型酸解卡液在四川某一低緩構(gòu)造的一口大斜度井施工（實(shí)鉆最大井斜85.7°，全井完鉆井深7116m）中發(fā)生的卡鉆進(jìn)行了實(shí)際的解卡應(yīng)用對(duì)比：
在起鉆至井深6740m卸立柱后上提遇卡后，采用在懸重2000kN至2400kN范圍內(nèi)大幅度活動(dòng)和逐步加扭、上下活動(dòng)鉆具等措施后仍未解卡，分析卡點(diǎn)位置在6717.7-6740m處；
首先，采用【18%HCl+2%WD-11(高效緩蝕劑)+1.0%WDZ-2(緩蝕增效劑)+1.5%WD-8(鐵離子穩(wěn)定劑)+1.0%WD-12(助排劑)+1.5%堵漏材料】的常規(guī)酸浴施工，酸液出鉆頭水眼僅6分鐘后發(fā)生快速漏失，立壓下降，井口失返，在配合活動(dòng)鉆具后仍未能解卡；
第二次，采用變粘酸酸浴【酸液配方：20％HCL + 4%WD-11A (緩蝕劑)＋1%WD-8(鐵離子穩(wěn)定劑)＋5.0%WD-10表面活性劑】施工，配合活動(dòng)鉆具后，井口未返漿，變粘酸也得剛出鉆頭水眼就發(fā)生漏失。兩次酸浴施工中，在酸液出鉆頭后均快速發(fā)生漏失，導(dǎo)致酸液無(wú)法與地層充分反應(yīng)，未達(dá)到解卡目的；
最后，采用本發(fā)明上述的乳化液型酸解卡液，注入解卡液9.2m3后，置隔離液1.2m3，用泥漿泵替漿（排量18L/s、泵壓24MPa），替漿至46.4m3（乳化酸出鉆頭水眼進(jìn)入環(huán)空6.8m3）井口液面未見(jiàn)下降，繼續(xù)頂替，將酸液全部替出鉆具，停泵、活動(dòng)鉆具，靜停30min后解卡液開(kāi)始破乳，環(huán)空液面緩慢下降，活動(dòng)鉆具5分鐘后，上提鉆具，隨鉆具上行懸重保持不變，上下活動(dòng)鉆具正常，成功解卡。