CN102703043A - 新型堵漏材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了新型堵漏材料，它包含以下组分，且各组分的重量比为：纤维0.1～0.4，果壳0.5～2.5，锯末2～4，橡胶粉3～6，云母1～5，蛭石1～5。本发明的有益效果是：堵漏效果明显，无需其它繁杂工序，含有堵漏材料的水泥浆浆体流动性能好，现场配制容易，对地面施工设备无其他严格要求，且水泥石不仅强度发展较快且强度适中，不会在钻塞过程中出现新井眼，完全能够满足现场的需要。
Description
技术领域
本发明涉及油田钻井领域，特别是一种新型堵漏材料。
背景技术
目前塔河油田堵漏技术经过不断的发展，形成了桥浆堵漏、挤水泥堵漏、桥浆与挤水泥液堵漏、纤维水泥浆堵漏等工艺技术，基本能解决二叠系漏失问题，但不能完全解决二叠系的堵漏问题。桥浆堵漏可对付由孔隙和裂缝造成的部分漏失或失返漏失，但此方法必须对漏失孔隙大小或裂缝张开度充分认识，才能采用不同形状、尺寸的材料形成桥堵。由于目前对发生井漏的地层认识不足，所使用桥浆堵漏颗粒搭配全凭经验，一次堵漏成功率低，对后续的固井施工造成严重影响；常规水泥浆堵漏一次成功率低，泵入的水泥浆经常全部进入地层缝隙造成封堵失败，必须配合桥浆承压堵漏方可成功；纤维堵漏水泥浆可堵位置清楚的中、小型裂缝漏失，从应用的情况来看效果良好，取得了一定的成效，但由于形成的水泥石强度过高，当其高于地层岩石强度时钻堵漏水泥塞容易钻出新井眼，有出现新的漏失层，造成进尺损失，影响钻井提速。
目前塔河油田二叠系的漏失主要有如下特点：漏失地层属于火成岩裂缝发育，承压能力低，容易发生漏失；二叠系埋深一般在4700m～5700m之间，而完钻在6200m甚至更深，该段固井属于典型的深井、超深井易漏层固井；注水泥过程中，动液柱压力大，易压漏地层。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种堵漏效果明显、能够适应复杂的井下漏失地层、能够满足二叠系漏失层位的堵漏作业的新型堵漏材料。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：新型堵漏材料，它包含以下组分，且各组分的重量比为：
纤维 0.1～0.4，
果壳 0.5～2.5，
锯末 2～4，
橡胶粉 3～6，
云母 1～5，
蛭石 1～5，
所述的纤维长度为5～19mm。
所述的果壳为中细果壳、中粗果壳、特粗果壳中的任意一种或多种；所述的中细果壳粒径范围为355～800μm，所述的中粗果壳粒径范围为830～1600μm，所述的特粗果壳粒径范围为1700～3350μm。
所述的锯末为中细锯末，所述的中细锯末的粒径范围为400～2200μm。
所述的橡胶粉为中细橡胶粉和特粗橡胶粉中的一种或两种，所述的中细橡胶粉的粒径为180~425μm，所述的特粗橡胶粉的粒径为425μm以上。
将本发明添加于水泥浆中即形成含有堵漏材料的堵漏液，
本发明具有以下优点：本发明通过大量理论研究及经验借鉴，通过调整堵漏材料的粒径尺寸及配比，开发出满足堵漏要求的堵漏材料，将本发明添加于水泥浆中即形成含有堵漏材料的堵漏液，使用方便，且形成的堵漏液针对不同裂缝大小具有较强的堵漏承压能力，相比纤维堵漏水泥浆该堵漏液堵漏能力更强，更能够适应复杂的井下漏失地层；采用本发明制成的堵漏液不仅具有良好的堵漏能力，且凝固后的水泥石强度较低，防止堵漏液凝固后钻塞较难而引起的“新井眼”问题；经过大量室内堵漏效果评价证明含有本发明的水泥浆堵漏液能够满足二叠系漏失层位的堵漏作业，同时堵漏作业完后对继续钻进不产生其它不利影响；本发明与常规水泥浆堵漏及纤维水泥浆堵漏作业方式一致，无需复杂的施工工艺和参数，现场作业简单可行。
下面结合实验进一步说明本发明的效果：
本发明是在分析现有堵漏技术的基础上，借鉴雪弗龙菲利普斯公司“井眼强化”理论中的“应力笼”效应为研究基础，通过大量室内材料选型、材料搭配形成堵漏材料，并大量研究评价堵漏材料在水泥浆中的堵漏能力、水泥浆堵漏液的力学性能和施工性能。
堵漏材料以不同尺寸的堵漏纤维为基础，辅以其它堵漏颗粒，能满足二叠系漏失地层的封堵。以该堵漏材料为基础的低密度堵漏水泥浆在地面进行混配后泵入井下，再替至漏失地层，在一定压力作用下水泥浆中的堵漏材料进入地层缝隙防止流体进入，在一定候凝时间后水泥浆凝固成固态形成水泥塞而封堵地层。形成的水泥塞与常规纤维堵漏水泥塞不同，纤维堵漏水泥浆凝固后水泥石强度较高，而含有该堵漏材料的新型水泥浆堵漏液凝固后的强度远低于纤维水泥石，其24小时抗压强度在7～10MPa之间，便于后续钻塞防止新井眼的出现。
含有该堵漏材料的新型水泥浆堵漏液通过“部分堵漏液进入漏层凝固胶结”达到堵漏目的，对钻进过程中漏失层的井眼进行强化和加固，防止漏失层位在后续钻进或下套管过程中再次发生漏失，可以起到永久封固漏失地层的作用。新型水泥浆堵漏液中有小颗粒胶结堵漏材料，对“钻进中未发生漏失、承压能力不够的井”，使用新型水泥浆堵漏液依然有效，可以有效提高地层承压能力。
1、在不同温度下测得的含有本发明的水泥浆堵漏液性能数据如表1、表2所示。
表1含有本发明的水泥浆性能数据
表2本含有本发明的水泥浆流变性能
| 温度 | Ф600 | Ф300 | Ф200 | Ф100 | Ф6 | Ф3 | 初切 | 终切 |
| 常温 | 116 | 74 | 56 | 36 | 10 | 8 | 5 | 23 |
| 115℃ | 223 | 157 | 120 | 75 | 18 | 12 | 10 | 24 |
从上表可以看出，本发明在95～120℃范围内，密度为1.50g/cm3的含有本发明的水泥浆堵漏液具有良好的流动度和施工安全保证，其凝固后的抗压强度都在10MPa左右，既能满足封堵需要，又能防止后续钻塞钻出新井眼。
含有本发明的水泥浆的稠化曲线如图1所示，密度为1.50g/cm3，温度为115℃，稠化时间395min/100Bc。
2、本发明的堵漏能力
为了进一步了解本发明对漏失地层的堵漏能力，我们采用华北石油管理局生产的DLM-01型堵漏模拟装置对含有本发明的水泥浆堵漏能力进行评价，用不同尺寸的缝板、孔板模拟不同缝隙的漏失地层。室内采用缝隙宽度为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm裂缝的钢板来模拟地层漏失缝隙，同时将含有本发明的水泥浆与纤维水泥浆进行堵漏承压实验，考察两种水泥浆堵漏液对不同缝板的承压封堵能力，实验数据如下表所示：
表3宽度1mm裂缝
表4宽度2mm裂缝
表5宽度3mm裂缝
表6宽度4mm裂缝
表7宽度5mm裂缝
从表3、表4、表5、表6、表7可以看出，对于尺寸为1～2mm裂缝，含有堵漏材料的水泥浆堵漏液及纤维堵漏水泥浆都能进行封堵，承压能力均在7Mpa以上，对于3～5mm缝宽时纤维水泥浆失去堵漏能力而含有堵漏材料的水泥浆堵漏液则能成功封堵。为了深入地了解该堵漏液在复杂漏失地层的封堵能力，我们选取缝长、缝宽更为复杂的模板模拟地层漏失缝隙，实验数据如下表8、表9、表10所示：
表8宽度2mm竖缝
表9宽度变化裂缝
表10宽度变化裂缝
从表8可以看出，不管是含有堵漏材料的水泥浆堵漏液还是纤维堵漏水泥浆都对缝宽2mm、缝长70mm的模拟地层裂缝钢筒都有很好的堵漏能力；从表9、表10可以看出，对于小范围变化的缝宽，含有堵漏材料的水泥浆堵漏液与纤维堵漏水泥浆均具有良好的封堵能力；而对于较大范围变化的宽缝纤维堵漏水泥浆则无法进行封堵，而通过优选防漏、堵漏材料形成的水泥浆堵漏液在进行变化缝宽封堵时，能迅速进行封堵。
表11直径2mm多孔钢板
2mm圆孔多孔钢板的封堵效果如图2所示。
表12直径2mm多孔圆筒
2mm圆孔多孔圆筒的封堵效果如图3、图4所示。
对于不规则的多孔模拟，我们分别用10mm、8mm的钢珠进行堆积模拟，其评价结果见表13、表14，封堵效果如图5、图6所示。
表13孔洞模具1
表14孔洞模具2
通过室内大量的模拟堵漏实验结果可以看出，对于多种缝宽和孔洞模拟的漏失裂缝含有堵漏材料的水泥浆堵漏液均具有较好的封堵能力，封堵裂缝后承压能力均达7Mpa以上，而纤维堵漏水泥浆对于缝隙尺寸较小的缝板和孔洞也具有承压堵漏能力，但对较大尺寸的漏失缝隙纤维水泥浆无法进行封堵，所以含有堵漏材料的水泥浆堵漏液具有更好的堵漏能力，更能够满足复杂漏失地层的堵漏作业。
3、现场应用
3.1、施工井介绍
TP241X是位于沙雅县境内的一口预探井，二叠系漏失层段4890～5127m，井底循环温度98°C。为了提高二叠系层段承压能力，为下步钻进提供较好的井眼条件，在漏失层段决定进行水泥塞堵漏作业，由于该井二叠系井段长达237m，一次性施工风险较大，因此本井堵漏设计分两次施工，钻至二叠系4992m后进行第一次承压堵漏，而后再钻穿二叠系至5147m进行第二次承压堵漏，该井井身结构如下：
3.2、含有堵漏材料的水泥浆堵漏液配方
表16水泥浆配方
堵漏材料按水泥浆体积加入6%干混于灰中，所述的堵漏材料包括以下组分，且各组分重量比为：
纤维 0.1～0.4，
果壳 0.5～2.5，
锯末 2～4，
橡胶粉 3～6，
云母 1～5，
蛭石 1～5，
3.3、含有堵漏材料的水泥浆性能
表17含有堵漏材料的水泥浆性能
| 项目 | 水泥浆实验结果 |
| 密度，g/cm3 | 1.50 |
| 流动度，cm | 23 |
| API失水量，ml | 100 |
| 游离液，% | 0.3 |
| 抗压强度（24h），MPa | 9.8（如图7所示） |
| 稠化时间，min/100Bc | 395（如图1所示） |
图7为养护强度水泥石。
4、施工情况
第一次水泥塞施工时将管角下放至4991m，循环洗井一周以上后，固井队做施工准备，注前置液5m3，密度1.03g/cm3，注含有堵漏材料的水泥浆12m3，平均密度1.50g/cm3，注后置液2m3，密度1.03g/cm3，钻井队大泵替浆39.5m3，上提钻具25柱，水泥车间歇正挤6m3排量0.1～0.2m3/min3，施工压力0～14.16～17.5MPa，关井12h后开井，24h后探扫水泥塞。
候凝24h后下钻探得塞面位置4872.25m，塞长120.34m，钻井队钻穿二叠系试压8.65MPa，30min压降0.2MPa，满足设计要求。
第二次水泥塞施工简况
第二次井队打钻至5157m，将管脚下放至5155m，循环洗井一周以上后，固井队做施工准备，注前置液5m3，密度1.03g/cm3，注含有堵漏材料的水泥浆17m3，平均密度1.50g/cm3，注后置液1.9m3，密度1.03g/cm3，钻井队大泵替浆41.2m3，上提钻具25柱，水泥车间歇正挤5.5m3挤入排量为0.1～0.2m3/min，施工压力0～12MPa，关井12h后开井，24h后探扫水泥塞。
第二次候凝24h后下钻探得塞面位置4890m，塞长267m，钻井队钻穿二叠系试压8.5MPa，30min压降0.2MPa，满足设计要求。
通过在TP241X井二叠系两次承压堵漏施工的成功应用，表明该新型堵漏材料堵漏效果明显，无需其它繁杂工序，含有堵漏材料的水泥浆浆体流动性能好，现场配制容易，对地面施工设备无其他严格要求，且水泥石不仅强度发展较快且强度适中，不会在钻塞过程中出现新井眼，完全能够满足现场的需要。
附图说明
图1为含有本发明的水泥浆的稠化曲线图
图2为2mm圆孔多孔钢板的封堵效果图
图3为2mm圆孔多孔圆筒的封堵效果图
图4为另一角度的2mm圆孔多孔圆筒的封堵效果图
图5为10mm钢珠堆积的不规则的多孔封堵效果图
图6为8mm钢珠堆积的不规则的多孔封堵效果图
图7为养护强度水泥石结构图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1：
新型堵漏材料，它包含以下组分，且各组分的重量比为：
纤维 0.2，
果壳 1，
锯末 4，
橡胶粉 4，
云母 3，
蛭石 3。
所述的纤维长度为10mm；所述的果壳为中细果壳，其粒径范围为355～800μm；所述的锯末为中细锯末，其粒径范围为400～2200μm 所述的橡胶粉为中细橡胶粉，其粒径范围为180~425μm。
实施例2：
新型堵漏材料，它包含以下组分，且各组分的重量比为：
纤维 0.2，
果壳 1，
锯末 4，
橡胶粉 4，
云母 1，
蛭石 1。
所述的纤维长度为5mm，所述的果壳为中粗果壳，其粒径范围为830～1600μm；所述的锯末为中细锯末，其粒径范围为400～2200μm；所述的橡胶粉为中细橡胶粉，其粒径范围为180~425μm。
实施例3：
新型堵漏材料，它包含以下组分，且各组分的重量比为：
纤维 0.2，
果壳 1，
锯末 4，
橡胶粉 4，
云母 5，
蛭石 5。
所述的纤维长度为19mm，所述的果壳为特粗果壳，其粒径范围为1700～3350μm；所述的锯末为中细锯末，其粒径范围为400～2200μm；所述的橡胶粉为中细橡胶粉，其粒径范围为180~425μm。
实施例4：
新型堵漏材料，它包含以下组分，且各组分的重量比为：
纤维 0.3，
果壳 2，
锯末 3，
橡胶粉 5，
云母 5，
蛭石 5。
所述的纤维长度为5mm，所述的果壳为特粗果壳，其粒径范围为1700～3350μm，所述的锯末为中细锯末，其粒径范围为400～2200μm；所述的橡胶粉为中细橡胶粉和特粗橡胶粉，其中中细橡胶粉的粒径为180~425μm，特粗橡胶粉的粒径为425μm以上，且中细橡胶粉和特粗橡胶粉的重量比为2：3。
实施例5：
新型堵漏材料，它包含以下组分，且各组分的重量比为：
纤维 0.4，
果壳 2.5，
锯末 2，
橡胶粉 6，
云母 4，
蛭石 4。
所述的纤维长度为10mm，所述的果壳为中细果壳、中粗果壳和特粗果壳，且中细果壳、中粗果壳和特粗果壳的重量比为2：1：2，所述的中细果壳粒径范围为355～800μm，所述的中粗果壳粒径范围为830～1600μm，所述的特粗果壳粒径范围为1700～3350μm，所述的锯末为中细锯末，其粒径范围为400～2200μm；所述的橡胶粉为中细橡胶粉，其粒径范围为180~425μm。
实施例6：
新型堵漏材料，它包含以下组分，且各组分的重量比为：
纤维 0.1，
果壳 0.5，
锯末 4，
橡胶粉 3，
云母 3，
蛭石 3。
所述的纤维长度为10mm，所述的果壳为中细果壳，其粒径范围为355～800μm；所述的锯末为中细锯末，其粒径范围为400～2200μm；所述的橡胶粉为中细橡胶粉，其粒径范围为180~425μm。
Claims (5)
1.新型堵漏材料，其特征在于：它包含以下组分，且各组分的重量比为：
纤维 0.1～0.4，
果壳 0.5～2.5，
锯末 2～4，
橡胶粉 3～6，
云母 1～5，
蛭石 1～5。
2.根据权利要求1所述的新型堵漏材料，其特征在于：所述的纤维长度为5～19mm。
3.根据权利要求1所述的新型堵漏材料，其特征在于：所述的果壳为中细果壳、中粗果壳、特粗果壳中的任意一种或多种；所述的中细果壳粒径范围为355～800μm，所述的中粗果壳粒径范围为830～1600μm，所述的特粗果壳粒径范围为1700～3350μm。
4.根据权利要求1所述的新型水泥浆堵漏液，其特征在于：所述的锯末为中细锯末，所述的中细锯末的粒径范围为400～2200μm。
5.根据权利要求1所述的新型水泥浆堵漏液，其特征在于：所述的橡胶粉为中细橡胶粉和特粗橡胶粉中的一种或两种，所述的中细橡胶粉的粒径为180～425μm，所述的特粗橡胶粉的粒径为425μm以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 216, building, No. 610000 century South Road, high tech Zone, Chengdu, Sichuan, China, D6 Applicant after: Chengdu Omax Oilfield Technology Co., Ltd. Address before: Room 216, building, No. 610000 century South Road, high tech Zone, Chengdu, Sichuan, China, D6 Applicant before: Chengdu OMAX Oilfield Technology Co., Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: CHENGDU OMAX OILFIELD TECHNOLOGY CO., LTD. TO: CHENGDU OMAX OILFIELD TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 610000, 69, Tianfu new street, Tianfu Road, Chengdu hi tech Zone, Sichuan Province, No. 18, building 1817, new international B block Patentee after: Chengdu Polytron Technologies Inc Address before: Room 216, building, No. 610000 century South Road, high tech Zone, Chengdu, Sichuan, China, D6 Patentee before: Chengdu Omax Oilfield Technology Co., Ltd. |