一種環空機械座封油氣井的環空保護液及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及采油氣井和注水井的一種環空保護液，特別涉及一種環空機械座封油 氣井的環空保護液及其應用。
【背景技術】
[0002] 國內外油氣田開發過程中，為保護套管內壁和油管外壁免受&S和0)2等腐蝕，主 要采用油套管環空注入高效保護液的方法。當油氣井完鉆，把環空保護液注入到套管環空 封隔器上方，填補油套環空，并將油套環空和生產流體隔離。
[0003] 環空保護液一般W水或油基姪作為基礎的流體。其具體的功能是可用來給油氣井 套管內外提供穩定的平衡壓力，并在環空對油管內的流體起到有效地導熱保溫作用；可W 保護管柱和保證井筒的完整性；保護液形成的的靜水壓力可W降低封隔器工作壓差，平衡 地層的壓力，從而降低作用于井下密封件或蓋層的壓力差，防止井筒內失壓和損壞。
[0004] 目前常用的環空保護液有水基環空保護液和油基環空保護液。水基環空保護液主 要由清水、緩蝕劑和殺菌劑、防垢劑等復配形成，根據地層的壓力情況，可W控制其密度在 1.00-1.化g/L，主要適用于井底溫度在15CTC內的油氣井。油基環空保護液主要由白油、粗 柴油等穩定性姪類組成，其常規密度可在0. 9-1. 8kg/L，在15CTC W上的更高溫度環境下比 水基體系性能更為穩定。
[0005] 中國的曾浩等人圍繞普光高含硫氣田開展的長效環空保護液的研究與應用（《西 安石油大學學報（自然科學版)》2012年VOL27.N〇4，P87-90)和鄭義等人所做的一種適用于 含硫油氣田環空保護液的室內評價（《鉆井液與完井液》2010年V0L7. No2，P37-P49)在常規 水基環空保護液的基礎配方思路上加入了除硫劑和甲酸鹽加重劑、抑調節劑等，W適應保 護液的安全注入和長期穩定要求。
[0006] 中國發明專利申請號200410060240. 7的泡沫保護液配方和工藝，其主要由水玻 璃、烷基苯賴酸軸、聚己帰醇和化學清潔劑、鹽類等組成，現場配制到預定粘度和密度后，將 混合泡沫液粟入到井的地層內，起到保證安全作業施工的作用。對油氣層低傷害，地層中的 穩定性保證14天。
[0007] 中國發明專利申請號200410060240. 7的泡沫保護液配方和工藝，其主要由水玻 璃、烷基苯賴酸軸、聚己帰醇和化學清潔劑、鹽類等組成，現場配制到預定粘度和密度后，將 混合泡沫液粟入到井的地層內，起到保證安全作業施工的作用。對油氣層低傷害，地層中的 穩定性保證14天。
[0008] 中國發明專利申請號200910238207. 1的一種注水井環空保護液及其應用，其主 要是由胺化合物、復合磯酸鹽、復合季饋鹽陽離子表面活性劑和亞硫酸鹽等組成的水溶液。 用于油田注清水或污水回注井油套管的防腐、防垢和殺菌。
[0009] 美國專利U. S.化t. No. 5. 607. 901環空保護液中Toups化.等人發明了環境可接 受的環空保護液。用具有觸變作用液體組成的環保型且無腐蝕的非水相連續流體。該種混 合物包含極性有機溶劑，親水性粘±和不含水的液體，體系在施工前混合。該專利主要關 也和解決井筒的保溫問題，未考慮井口處理和排放時對人員和環境的危害。
[0010] 美國專利U. S.化t. No. 7,219735B2提供的環空保護液，其含有防腐劑、殺菌劑、除 鹽和除垢劑，W及防止井筒頂部凍結和熱絕緣的蓋層流體。環空保護液的添加劑特別選擇 能溶于水的添加劑，并且不與蓋層流體混溶，從而防止添加后遷移到蓋層流體，污染環境。
[0011] 綜合分析國內外已有的專利和發表的相關文章，結合油氣井及注水井環空座封條 件下，現有的環空保護液主要的問題可分為兩大類：
[0012] 1、油氣井采用水基環空保護液時，存在W下問題；（1)冬季氣溫較低時，井口部分 的水基液體易凍堵，井口鋼材在低溫下脆性變大，可能影響井口裝置的穩定性。（2)環空保 護液加注滿環空并座封封隔器，關閉井口閥口后，在關井狀態下受到地層溫度壓力的傳導 作用或者在開井狀態下，油管內流體流動的傳熱作用下，密閉環空內的環空保護液發生體 積膨脹造成環空內悠壓，對井口產生上頂力，必須人工定期打開閥口泄放壓力。（3)當進行 井口泄放環空保護液時，需要特定的容器和后續的液體處理，存在一定的安全和環保隱患。 (4)水基保護液中一般含有氧、二氧化碳等溶解性氣體，對碳鋼油管、套管的腐蝕控制難度 大。即使水基中加入緩蝕劑與阻垢劑、殺菌劑，在長期的無氧環境下，也會滋生硫酸鹽還原 菌（SRB)、鐵細菌等腐蝕性細菌，造成油套環空靜滯水質惡化。但因其成本相對油基環空保 護液低，所W國內普遍采用。
[0013] 2、油氣井采用油基環空保護液時，存在W下問題；（1)封隔器膠筒長時間浸泡油 基中易老化、破損。（2)其主要成分白油、柴油。成本較高，一口井油基保護液體成本就達 30~50萬元/ 口。（3)加注滿環空液后，也存在著密閉環空內的環空保護液體積膨脹悠壓， 對井口上頂和需要定期泄放壓力等問題。

【發明內容】

[0014] 本發明的目的是提供一種具有良好施工性能、能節約成本、保證環空長期高緩蝕 效果的環空機械座封油氣井的環空保護液及其施工工藝。
[0015] 本發明所述的環空機械座封油氣井的環空保護液，W質量百分比計，其組成為：乳 化劑10~14%、起泡劑0. 1~0. 5%、穩泡劑0. 1~0. 3%、油相25~28%、緩蝕劑0. 5~1〇/〇、 其余為水。
[0016] 本發明還提供了一種利用所述環空保護液環空機械座封油氣井的施工工藝，包括 如下步驟：
[0017] OW質量百分比計，先向配液罐中加入10~14%的乳化劑、0. 1~0. 5%的起泡劑、 0. 1~0. 3%的穩泡劑和0. 5~1%的緩蝕劑；然后在攬拌狀態下，輪流加入水和25~28%的 油相，形成穩定乳液；再通入體積百分比為8~10%的化學性質穩定氣體，持續攬拌，形成穩 定泡沫乳化液；
[0018] 2)將所述穩定泡沫乳化液通過油管和套管間的正循環或反循環通入油套環空；進 入油套環空的穩定泡沫乳化液，在井筒環境的溫度、壓力及不同組分的表面張力作用下，進 行氣、油、水的自動分層。
[0019] 進一步地，所述泡沫乳化液自動分層后，W環空整體體積計，上部氣相占8~10%， 中部油基占40~60%，下部水基占20~50%。
[0020] 進一步地，所述泡沫乳化液自動分層不徹底時，可加入質量百分比為0. 1~0. 2% 的分層調節劑。
[0021] 各種添加劑組成及來源
[0022] 所述乳化劑為低界面張力表面活性劑；所述起泡劑為非離子型表面活性劑；所述 緩蝕劑為水基季饋鹽類緩蝕劑；所述穩泡劑是能起增粘或增強泡沫強度的植物膠類，包含 黃原膠、脈膠、香豆膠、部分水解聚丙帰醜胺HPAM、輕己基纖維素肥C或駿甲基纖維素CMC ; 所述油相為白油、有機硅油或粗柴油。
[0023] 優選地，所述乳化劑為聚氧己帰山梨糖醇H油酸醋Span85、氧己帰山梨糖醇單油 酸醋Span-80或氧己帰山梨糖醇H硬油酸醋Span65 ;所述起泡劑為聚氧己帰烷基醇離或焼 基酷聚氧己帰離；
[0024] 所述緩蝕劑為快氧甲基季饋鹽，其主要結構式為R-NR" -(CH0R' )2>X，其中R、 R"為烷基、芳基或環烷基，X是S或P等元素。平均分子量800-1500。
[00巧]進一步地，所述環空保護液還包括體積百分比為8~10%的化學性質穩定氣體， 包括氮氣或氮氣。
[0026] 進一步地，所述環空保護液還包括質量百分比為0. 1~0. 2%的為非離子聚離的 分層調節劑。
[0027] 進一步地，所述分層調節劑是聚氧丙帰聚氧己帰離、環狀烷基酷酵樹脂-聚氧丙 帰聚氧己帰離、聚甲基苯硅油-聚氧丙帰聚氧己帰離、酷胺樹脂離或聯氨氧化帰姪聚離。 [00 2引有益效果：