[發明專利]一種空氣鉆井霧化劑及其應用

在審

• 申請號: 201310345181.7
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN104342093A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 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（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/38
• 分類號: C09K8/38;C09K8/035
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明涉及一種空氣鉆井霧化劑及其應用，特別是指一種適用于低壓空氣鉆井技術的霧化劑。

背景技術

空氣鉆井技術是最常用的低壓鉆井技術之一。

氣體鉆井與常規鉆井液相比具有速度快、周期短、綜合成本低等優點，在空氣鉆井中，井眼環空攜巖流動是一種典型的氣、液、固多相流動，其機理和規律十分復雜。鉆井實踐中，經常出現鉆井生產無法順利進行的情況，輕則攜屑不好，鉆井效率低，重則井眼堵塞、井壁垮塌，而引發卡鉆、井下爆炸事故，使得空氣鉆井的優勢沒有充分體現出來，為解決空氣鉆井過程中出現的一系列復雜情況，需要將干空氣鉆井轉換成霧化鉆井。

霧化鉆井是在空氣鉆井時，向高速空氣中注入霧化劑，使氣流呈霧狀的鉆井技術。它不僅保持了干空氣鉆井的優點，而且能有效解決地層出水的難題，還可以降低鉆井溫度、預防井下爆炸事故等。

發明內容

本發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出液，促使并保持環空呈霧化穩態流；分離油水滴和鉆屑團，增強空氣流攜屑、攜水能力；抑制頁巖水化，減小空氣沖蝕作用。

用于在干空氣鉆井過程中，地層一旦出液，通常出現空氣排量不足、流入井眼的地層液處理困難時，將干空氣鉆井轉化成空氣-霧化鉆井。

本發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。

本發明的另一目的在于提供包括本發明所述一種空氣鉆井霧化劑的空氣、霧鉆井流體。

本發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素磺酸鈣配制而成。

根據本發明的優選具體實施方案，本發明的霧化劑中，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素磺酸鈣在配制時的質量比為3：1：1：3（除特別注明外，本發明中所述比例和含量均為質量比例和含量）。

本發明中，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素磺酸鈣均可商購獲得，可選用普通工業產品。

本發明的空氣鉆井霧化劑對巖屑表面吸附量≥2%；霧化體積≥1000cm³/g；以空氣風速15m/s計算，吸入量≥1.0g/s。

本發明還提供了所述空氣鉆井霧化劑在用于空氣鉆井中的應用。所述霧化劑在空氣鉆井中，當空氣風速達到900m/min時，霧化劑吸入量最少60g，霧化體積達到1000cm³，對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，對井壁可形成聚合物保護膜，減弱巖石的水化膨脹和分散以達到穩定井壁的效果。

具體實施方式

下面通過具體實施例進一步詳細說明本發明的空氣鉆井霧化劑的特點及使用效果，但本發明并不因此而受到任何限制。

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。

實施例1

1.儀器

自制井下作業模擬裝置，裝置主要由模擬鉆桿、模擬井筒、加料漏斗、各種管線、氣源、氣體流量計組成。模擬井筒由內外兩層管組成的封閉流動系統，內同為鋼管、外筒為透明的有機玻璃管。其結構尺寸根據現場井下作業裝置進行設計，為了拆卸方便，將外筒與內容用法蘭連接。外筒：工作壓力為2MPa，工作溫度為室溫，內徑40mm，長150cm，材質為透明的有機玻璃管。內筒：工作壓力2MPa，工作溫度為室溫，外徑25mm，長20cm,材質為不銹鋼鋼管。加料漏斗裝置主要由內徑為1mm錐形噴嘴、內徑為3mm套筒、體積為10mL儲料罐。長度不計的無縫鋼管連接氣源。氣源為普通瓶裝壓縮空氣或氮氣，流量計為普通氣體流量計。

2.霧化處理劑吸入量測試步驟

2.1稱取1.5g霧化劑試樣，放入儲料罐中。

2.2連接管線并設置流量計氣體流速15m/s，打開氣源（不低于2MPa壓力）。

2.3記錄儲料罐中剩余處理劑質量，計算吸入量。

實施例2

1.儀器