CN101857398A - 一种强造壁复合封堵剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于油田亏空井、裂缝性地层、漏失井和套损破漏井的封堵；各组分的配比为：天然枝链纤维0.1～2.0％、合成直链纤维0.1～2.0％、油井水泥50～80％、超细水泥5.0～30.0％和硅灰5.0～30.0％或/和缓凝剂0.01～2.0％；天然枝链纤维：为脱仔脱壳后的干燥棉花纤维，含水≤0.1％；合成直链纤维：为合成聚丙烯纤维，含水≤0.1％，单丝直径0.05到0.5毫米，长度5到50毫米；缓凝剂：为木质素磺酸钙；体系稳定；造壁能力强；封堵能力强；封堵深度可调节；用量少；封堵耐压25MPa，一次施工成功率达到90％以上。

Description

一种强造壁复合封堵剂
技术领域
本发明涉及一种应用于油田亏空井、裂缝性地层、漏失井和套损破漏井的封堵。
背景技术
大港油田因套变、层间距离小等原因无法卡水以及层内出水井约400口井，其剩余储量达1000万吨以上需通过油井封堵技术治理。而目前大港油田堵水措施年工作量均不足20井次，有效率在65％左右。统计显示，大港油田每年有接近40口严重漏失井或高压井需要进行化学封堵，但常规堵剂和材料难以满足实际需要。如港6-29井由于1#、2#(厚度分别为6m、2.4m)出水导致高含水，由于出水层压力高，该井曾应用水泥、石灰乳等堵剂进行5次堵水，均未成功。近几年的实践显示，随着油井进入中后期，对化学封堵材料提出了更高的要求。如强度要求更高。防漏失性能更高，耐温性更高。由于封堵的目的不同和每口井的特殊要求，对堵剂和材料的品种和类型也提出了多样化的要求。
文献检索情况：
根据天津市科学技术信息中心查新，没有和本发明相同的研究报道。以下是主要参考文献。
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[3]李继雄，刘翠兰，何忠茂：高性能混凝土的配制及其影响因素的分析，
甘肃工业大学学报，2002.2
[4]李益进，周士琼，尹健：掺超细粉煤灰高性能混凝土应力-应变全曲线试验研究，
长沙铁道学院学报，2003.3
[5]黄柏宗：紧密堆积理论优化的固井材料和工艺体系，钻井液与完井液，2001.6
[6]滕福景，齐俊芳，于永生：改性超细水泥堵剂的研究与应用，西安石油大学学报(自然科学版，2006.4
基本原理：
基本技术原理可以概括为：
(1)通过天然枝链纤维和合成直链纤维两级纤维交织，现了油水井封堵材料的造壁性；
(2)通过油井水泥、超细水泥、硅灰三元颗粒级配充填，降低封堵材料孔隙度，提高了封堵材料强度。
强造壁复合封堵剂”是一种能够迅速在近井地带、亏空壁、大孔道、裂缝入口形成致密、网状薄壁的高强度封堵体系。该堵封堵材料有很强的造壁性，“造壁性”借用了钻井液体系的性能指标[1]，当封堵材料浆体在流动过程中遇到大孔道的地层骨架时，内含的造壁添加剂迅速在大孔道进口处(或骨架表面)失水并形成搭桥，在压差的作用下很快形成网状结构，浆体中不同粒径的可固结颗粒状物质随之填充网状结构的空隙，随着压差的不断增加和时间的推移，造壁层开始失水同时不断增厚，并且堵剂中的纳米至微米级颗粒也在不断填充大颗粒之间的空隙，变成不能流动的致密的状态，使造壁层的强度逐渐增加，同时防止了堵剂在固结过程中的收缩现象，直到最后能变成具有相当强度和韧性的石状固体。
发明内容
本发明的目的是提供一种由天然枝链纤维、合成直链纤维、油井水泥、超细水泥和硅灰组成的水硬性无机胶凝体系，解决油田亏空井、裂缝性地层、漏失井和套损破漏井难以封堵、堵剂用量大的问题。形成的产品外观灰色干燥粉末(类似干水泥粉)。使用时需要加入缓凝剂延长凝固时间。
各成分详情如下：
天然枝链纤维：为脱仔脱壳后的干燥棉花纤维，要求含水0.1％以下，市场可购置到。
合成直链纤维：为合成聚丙烯纤维，要求含水0.1％以下，单丝直径0.05到0.5毫米。长度5到50毫米，市场可购置到。
油井水泥：采用符合API规范的G级油井水泥，市场可购置到。
超细水泥：采用细度800目以上的细颗粒水泥干粉，要求含水0.1％以下，市场可购置到。
硅灰：采用建筑水泥充填料硅灰干粉，也叫微粒硅，市场可购置到，要求含水0.1％以下，细度在1200目以上。
缓凝剂：为木质素磺酸钙，通常叫水泥缓凝剂或者“木钙”，市场可购置到。
各组分的重量百分比为：
天然枝链纤维0.1～2.0％、
合成直链纤维0.1～2.0％、
油井水泥50～80％、
超细水泥5.0～30.0％
硅灰5.0～30.0％
或/和缓凝剂0.01～2.0％。
加工工艺：将以上原料按照组成配比用干粉混拌机(市场可购置到)混拌均匀包装。
使用方法：将本发明形成的产品，按照0.5的水灰比(每吨本产品加水0.5吨)，加入自来水混拌成浆体后使用。
发明效果
和常规的水泥体系相比，本发明具有以下优点：
1、体系稳定：现场容易配制，并且不易出现沉淀或分层现象，在水灰比为0.5的情况下，自由水小于2.0毫升；
2、造壁能力强：在向目的层注入过程中遇到高渗透层或大孔道的骨架时，在有机与无机复合材料的协同作用和压差的作用下，很容易在其表面进行造壁封堵，随着注入压力的增加造壁强度也在同时增加；
3、封堵能力强：强造壁复合堵剂，可以在凝固后与地层(接触面)形成一个牢固的整体，提高了封堵强度和效果；
4、封堵深度可调节：由于具有强造壁的性能，可以调节了堵剂向地层深部的进入，这样该工艺既达到了对目的层的封堵，又不影响目的层将来的再利用；
5、用量少：由于该堵剂具有较快的造壁能力，属于浅表封堵，所以一般来说比水泥用量相对要少得多，并能达到或优于水泥封堵的效果。
本项发明已在大港油田进行了39井次的现场应用，封堵后耐压25MPa，效果显著，一次施工成功率达到90％以上。总增油3360吨，创益1242万元，投入产出1∶4.26。
具体实施方式
实施例1
天然枝链纤维1％，合成直链纤维1％，油井水泥60％，超细水泥20％，硅灰18％。以上原料总计20吨混配均匀包装。使用时运送到施工场地，加入自来水10吨搅拌均匀，用于封堵井温在90℃以下的严重漏失井。
实施例2
天然枝链纤维1％，合成直链纤维1％，油井水泥60％，超细水泥20％，硅灰17％，缓凝剂1％。以上原料总计20吨混配均匀包装。使用时运送到施工场地，加入自来水10吨搅拌均匀，用于封堵井温在90℃以上的严重漏失井。
实施例3
天然枝链纤维0.5％，合成直链纤维0.5％，油井水泥70％，超细水泥10％，硅灰18％，缓凝剂1％。以上原料总计10吨混配均匀包装。使用时运送到施工场地，加入自来水5吨搅拌均匀，用于封堵井温在90℃以上、存在裂缝性地层的井。

Claims (1)

1.一种强造壁复合封堵剂，其特征在于：
各组分的按重量百分比配比为：
天然枝链纤维0.1～2.0％、
合成直链纤维0.1～2.0％、
油井水泥50～80％、
超细水泥5.0～30.0％
硅灰5.0～30.0％
或/和缓凝剂0.01～2.0％；
天然枝链纤维：为脱仔脱壳后的干燥棉花纤维，含水≤0.1％；
合成直链纤维：为合成聚丙烯纤维，含水≤0.1％，单丝直径0.05～0.5毫米，长度5～50毫米；
油井水泥：为G级油井水泥；
超细水泥：细度≥800目的细颗粒水泥干粉，含水≤0.1％；
硅灰：建筑水泥充填料硅灰干粉，含水≤0.1％，细度≥1200目；
缓凝剂：为木质素磺酸钙。
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