一種用于固化稠油的處理劑的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固化稠油的技術領域，具體涉及一種用于固化稠油的處理劑，以及使用該處理劑進行固化稠油的方法。
【背景技術】
[0002]在石油鉆井過程中，可能會遇到含有稠油的地層。尤其是隨著油氣勘探開發的深入，鉆遇地層越來越復雜，遇到大量稠油的機會將會增多。稠油具有高粘稠性和高膠質性，因此粘度大，粘附性較強。因此一旦鉆遇稠油地層，會遇到很多問題，例如鉆井液漏失、卡鉆、粘附套管、堵塞固控設備等，涌入井眼的稠油通常會黏住鉆具，致使鉆井作業無法順利進行。此外，高壓稠油還會污染鉆井液，造成鉆井液性能降低，從而導致地面跑漿甚至卡鉆等一系列問題。稠油除了具有一般流體侵入對鉆井液及井下安全的影響外，還具有其它流體所沒有的破壞性。因為稠油表面性質為親油，無法與水基的鉆井液相溶，因而處理起來非常困難。
[0003]目前，鉆井過程中處理稠油侵害的方法主要有以下方法:1)提高密度法，即提高鉆井液密度，以通過壓力平衡來抑制稠油浸入，減緩稠油污染鉆井液速度；2)乳化分散法，即當少量的稠油侵入時，加5%以上的柴油和0.3%左右的乳化劑來分散稠油，以防止鉆井液性能被破壞；3)乳化降粘法，即添加乳化降粘劑來降低稠油粘度，改善鉆井液-稠油乳化體系的流動性；4)水泥封堵法，即采用速凝水泥漿封堵稠油地層，實現快速堵漏稠油污染通道的目的。
[0004]然而，上述處理稠油侵害的現有方法通常存在一定的局限性。例如，對于提高密度法，由于地層壓力分布差異性很大，一旦出現了稠油污染，地層下不同位置的鉆井液密度難以在短時間內同步提高；對于乳化分散法，由于加入柴油和乳化劑的鉆井液吸納能力有限，侵入井筒的稠油累計到一定程度時，鉆井液性能便無法進行調整和改善；對于水泥封堵法，在稠油存在的情況下，速凝水泥漿的速凝時間難以準確把握，而且由于水泥漿和稠油之間的密度差較大，水泥漿難以在近井地帶停留，因此封堵效果較差。
[0005]目前，國內對稠油污染鉆井液的治理措施的研究尚少，也鮮有相關的文獻報道及專利。根據國外的報道，目前主要采用硅酸鹽添加劑或者將一種浙青穩定劑用于專用鉆井液體系來處理侵入鉆井液中稠油。例如，美國專利USP7392846采用含有一種或多種硅酸鹽的添加劑處理涌入井筒內的稠油，部分降低了稠油的粘附性。美國專利USP7665523采用一種含有苯乙烯-丙烯酸酯聚合物的處理液與井眼內的稠油反應，部分降低稠油的粘附性，使得稠油易于從井眼中去除。然而，這兩種方法只是部分降低了稠油的粘附性，處理后的稠油軟化點較低，大量稠油涌入時仍然不能解決問題。美國哈里伯頓公司開發的一種INHIB1-TAR?浙青穩定劑(bitumen stabilizer)能夠與浙青反應,使得浙青變堅硬、變脆、易碎，失去粘附性，從而避免其在鉆具上附著與堆積。但是，這種穩定劑只有添加到特定配制的BITUMAX WBM鉆井液體系中才可以獲得較好的效果，其固化稠油的能力也有限。
【發明內容】
[0006]本發明的發明人經過在固化稠油的技術領域中進行了大量的研究之后，首次提出了以氧化劑或者氧化劑與助劑的混合物作為固化稠油的固化劑，并將其與基液組成的固化處理劑用于固化石油鉆井過程中遇到的侵害鉆井液的稠油，例如固化已溢出的稠油或者封堵稠油儲層空隙。
[0007]根據本發明，提供了一種用于固化稠油的處理劑，包括基液和固化劑，該固化劑包括能夠與稠油發生氧化反應的氧化劑。進一步地，所述氧化劑為能夠與稠油中的C、N、S等原子中的至少一種發生氧化反應的氧化劑。具體地，該氧化劑例如是與稠油中的C、N、S等原子發生氧化反應使得C=0、S=0及N=O含量逐漸增加的氧化劑，從而使稠油變堅硬，并降低其粘附性，使其在固化后軟化點升高。該氧化劑受熱后其氧化性增強或者直接釋放出氧化因子，例如氧氣、氯氣等。
[0008]在一個優選實施方案中，固化劑還包括助劑，所述助劑選自增稠劑、吸附劑、絮凝齊U、包被劑、膨脹劑、粘土穩定劑、降失水劑中的至少一種。加入的這些助劑可以與氧化劑具有協同效應，在同樣的固化效果下，可以降低氧化劑的使用量，而在同樣的氧化劑加入量情況下，可以提高稠油硬度與軟化點。
[0009]本發明所使用的增稠劑、吸附劑(如活性炭)、絮凝劑(如氫氧化鐵)、包被劑(如油土 )、膨脹劑、粘土穩定劑、降失水劑均可以是本領域中常規使用的那些。
[0010]在本發明的固化稠油處理劑中，基液可以是水或水基鉆井液。所述氧化劑為具有氧化性的酸類化合物(包括有機酸和無機酸)或鹽類化合物、過氧化物或者它們的混合物。原則上，基液中不包含對固化劑本身產生負面效果的化合物。
[0011]根據本發明，所述酸類化合物選自高氯酸、高鐵酸、過二硫酸和三氯乙氰尿酸中的至少一種；所述過氧化物選自雙氧水、過氧化鈉、過氧化苯甲酰和過硫酸氫鉀中的至少一種；所述鹽類化合物選自氯酸鹽、高氯酸鹽、硝酸鹽、高錳酸鹽、重鉻酸鹽(例如重鉻酸鉀)、高碘酸鹽(例如高碘酸鈉)和過硫酸鹽中的至少一種。在本發明中使用的水可以是蒸餾水、自來水、海水或鹽水；水基鉆井液包括聚合物鉀鹽鉆井液。
[0012]在根據本發明的用于固化稠油的處理劑中，氧化劑的含量至少為基于處理劑總重量的3重量％ (但不超過100重量％)，例如為3-20重量％，優選為5-10重量％。助劑的含量為基于處理劑總重量計的0-25重量％，優選為5-15重量％。氧化劑和助劑的用量主要參考稠油固化后的軟化點要求和侵入井眼的稠油量。侵入井眼的稠油量大，稠油固化后軟化點高，則氧化劑用量大，否則出于成本考慮，在達到預期固化效果的前提下，氧化劑的用量盡可能少。
[0013]本發明還提供了一種采用如上所述的處理劑進行固化稠油的方法，包括將所述處理劑與稠油進行混合，使稠油固化。在一個實施方案中，可以將基液與固化劑混合，然后再與稠油混合固化。在一個優選的實施方案中，本發明的固化稠油方法包括將基液與稠油混合，然后將氧化劑分批加入(即間歇性地分批添加)，其中當固化劑還包括助劑時，將助劑與基液和稠油一并混合。在一個優選的實施方案中，氧化劑的加入方式為根據反應時間每20min加一次。這樣能夠促進氧化劑與稠油更加充分地反應，提供固化效果。
[0014]根據需要，處理劑與稠油的反應時間可以是l_4h ;反應溫度為70-150°C，優選為100-130°C。可見本發明提供的處理劑能夠很好地適用于油田鉆井地層的溫度環境(通常為70-120°C)o
[0015]在本發明的一個優選的實施方案中，當固化劑還包括助劑時，將助劑與基液和稠油混合一段時間、例如0.5-2小時之后，再開始分批添加氧化劑。在具體實施過程中，在加入氧化劑之前先加入助劑，使其與稠油充分接觸，助劑優先附著在稠油表面；然后再加入氧化劑，粘附在稠油表面的助劑可以增強氧化劑的氧化效果，提高固化效果，在同樣的固化效果下，可以減少氧化劑的用量。
[0016]將本發明提供的處理劑用于封堵稠油儲層孔隙時，通常以高于地層的壓力將處理劑注入地層中，并維持固化時間至少Ih ;在固化溢出稠油(例如已經涌入井筒內的稠油)時，通常將處理劑注入井內與稠油反應至少lh。
[0017]本發明提供的用于固化稠油的處理劑，除了能夠使井內稠油變堅硬，并降低稠油粘附性之外，還突出地