CN103937471B - 抗温钻井液随钻堵漏剂及其制备方法 - Google Patents

抗温钻井液随钻堵漏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗温钻井液随钻堵漏剂:按重量份由植物纤维30‑80重量份;矿物纤维10‑40重量份;果壳10‑40重量份;滑石粉0‑10重量份;硅基凝胶变形颗粒3‑10重量份组成;硅基凝胶变形颗粒是按重量份将1.4‑2.5份的乙烯基三乙氧基硅烷单体乳化分散到由18‑24份的丙烯酰胺,0.0025‑0.005份的N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺,0.7‑1.25份OP‑10和0.1‑0.17份十二烷基苯磺酸钠,0.003份乙二胺四乙酸二钠,0.009‑0.012份过硫酸铵和0.009‑0.012份亚硫酸氢钠水溶液中,进行胶束共聚合,将聚合物烘干、造粒、粉碎即成平均粒径为80‑200目的硅基凝胶变形颗粒;能有效封堵易漏高渗地层及微裂缝,不影响钻井液流变参数,可降低钻井液摩阻系数,保护储层,适用于150℃以下易漏、裂缝地层及储层防漏堵漏。

Description

抗温钻井液 随钻堵漏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钻井领域的钻井液随钻堵漏剂,特别涉及150℃高温条件下使用的、能在第一时间封堵地层小裂缝及渗漏层,对井漏
起到预防和控制作用的抗温钻井液随钻堵漏剂及其制备方法。
背景技术
井漏是钻井过程中普遍而常见的技术难题, 井漏会造成钻井液的大量流失导致钻井成本的上升,同时会导致井底压力变化,诱发井壁失稳、井塌、井涌、井喷等复杂事故的发生。
随钻堵漏,是指在钻遇可能发生漏失的地层前,将堵漏材料加入到钻井液中,在钻井的同时发挥堵漏材料封堵作用,第一时间封堵小裂缝及渗漏层,对漏失起到预防和控制的作用。由于随钻堵漏是在钻井过程中完成的,不像其他堵漏一样影响钻井生产,因此随钻堵漏极大地降低了钻井施工的成本。
目前在钻井现场应用的随钻堵漏材料普遍存在下列问题:1、封堵性能差,起不到预期的封堵效果,不能实现随钻堵漏;2、抗温性差,在地层温度高于120℃时,封堵性能变差,温度达到150℃时,材料失效;3、加入随钻堵漏材料后,钻井液严重增稠;4、加入堵漏材料后,钻井液摩阻扭矩变大;5、因钻井液增黏或堵漏材料颗粒过大,出现的糊振动筛的现象。这些问题在一定程度上限制了随钻堵漏剂的应用。
因此,有必要开发一种抗高温、不增黏、不增加摩阻,同时具有较强封堵性能的新型随钻堵漏剂。
中国专利CN101724383B公开了“一种钻井液随钻堵漏剂”,这种堵漏剂在其变形填充材料合成过程中加入膨润土、碳酸钙、高岭土等填料,虽然对提高材料抗温性有一定作用,但合成出的颗粒较脆,吸水后容易破碎,造成使用上的缺陷;另外该体系中的有机材料(植物纤维、沥青、变形填充材料)比例过高,难以满足150℃高温条件下的应用要求。
本发明采用硅基凝胶变形颗粒,即在聚合物合成过程中加入乙烯基三乙氧基硅烷进行共聚,从而提高了颗粒的抗温性和机械强度;另外,在体系中加入较大比例的抗温无机矿物纤维,使体系的抗温性进一步提高。
发明内容
为了解决背景技术难以满足150℃高温条件下的应用要求的问题,本发明提供一种充分利用刚、柔两种性质的材料,实现屏蔽暂堵,在渗漏地层形成薄而韧的滤饼,实现良好的封堵效果用于150℃条件下的多元高性能的一种抗温钻井液随钻堵漏剂及其制备方法。
解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种抗温钻井液随钻堵漏剂,所述的堵漏剂由架桥纤维、填充材料、有机凝胶填充颗粒组成,按照重量份计,架桥纤维10-80份,填充材料10-40份,硅基凝胶变形颗粒3-10重量份,上述物质按重量份数比例,放入混合器中混合25-40分钟,即为抗温钻井液随钻堵漏剂。
进一步,所述的架桥纤维由植物纤维和矿物纤维组成,按照重量份计,植物纤维30-80份、矿物纤维10-40份。
进一步,所述的填充材料由果壳、滑石粉组成,按照重量份计,果壳10-40份、滑石粉0-10份。
进一步,所述的堵漏剂按重量份由以下组分构成,植物纤维55份,矿物纤维25份;果壳25份;滑石粉5份;硅基凝胶变形颗粒6份,将上述组分按重量份数比例,放入混合器中混合30分钟,即为抗温钻井液随钻堵漏剂。
进一步,所述的植物纤维材料选用稻壳、玉米秸秆、木屑、棉籽壳的一种或几种混合。
进一步,所述的矿物纤维材料选用方解石、硅灰石、海泡石的一种或几种混合。
进一步,所述的填充材料的果壳是榛子壳、核桃壳、花生壳的一种或几种混合。
进一步,所述的硅基凝胶变形颗粒是按重量份将1.4-2.5份的乙烯基三乙氧基硅烷单体乳化分散到由18-24份的丙烯酰胺,0.0025-0.005份的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,0.7-1.25份OP-10和0.1-0.17份十二烷基苯磺酸钠,0.003份乙二胺四乙酸二钠,0.009-0.012份过硫酸铵和0.009-0.012份亚硫酸氢钠水溶液中,进行胶束共聚合,聚合反应条件为:体系PH为6-8,反应温度40-50℃,反应时间8-10小时,将聚合物烘干、造粒、粉碎即成平均粒径为80-200目的硅基凝胶变形颗粒。
进一步,所述的植物纤维、矿物纤维、果壳、滑石粉分别为80-100目。
一种抗温钻井液随钻堵漏剂的制备方法,根据防漏堵漏施工状况,制备钻井液随钻堵漏剂,分为钻至易漏地层前用堵漏剂和井漏用堵漏剂,具体制备方法是:
a. 钻至易漏地层前用堵漏剂:按照重量份取100目的植物纤维30-80份、矿物纤维10-40份、果壳10-40份、滑石粉0-10份,150-200目的有机凝胶填充颗粒3-10份,放入混合器中混合25-40分钟,即为钻至易漏地层前用堵漏剂;
b.井漏用堵漏剂:按照重量份取80目的植物纤维30-80份、矿物纤维10-40份、果壳10-40份、滑石粉0-10份,80-200目的有机凝胶填充颗粒3-10份,放入混合器中混合25-40分钟,即为用于钻井液漏速<5方/小时时的井漏用堵漏剂;
按照重量份取60目的植物纤维30-80份、矿物纤维10-40份、果壳10-40份、滑石粉0-10份,80-200目的有机凝胶填充颗粒3-10份,放入混合器中混合25-40分钟,即为用于钻井液漏速>5方/小时时井漏用堵漏剂。
选用纤维类材料架桥,是利用纤维材料进入地层孔隙或裂缝时,可将大孔喉分隔为小孔喉的特点,同时,纤维类材料可有效改善泥饼质量。
植物纤维材料根据封堵效果的要求,优选以下纤维材料中的一种或几种:稻壳、玉米秸秆、木屑、棉籽壳。
矿物纤维根据其架桥封堵、承压能力不同优选以下材料的一种或几种:方解石、硅灰石、海泡石。
填充材料起到填充孔道和二次架桥的作用,使漏失通道孔、缝更小,其中果壳材料根据与架桥纤维的配伍性,封堵性特点,优选下材料的一种或几种:榛子壳、核桃壳、花生壳。
有机凝胶填充颗粒吸水膨胀后可变形,能与孔隙或裂缝大小、形状很好匹配形成稳定的封堵层,有效阻止钻井液向地层深处渗透。根据实际需求,合成了高强度,具有优良抗温性能的硅基凝胶变形颗粒。
采用上述技术方案,与现有技术相比,本发明能有效封堵易漏高渗地层及微裂缝,不影响钻井液流变参数,可降低钻井液摩阻系数,保护储层,适用于150℃以下易漏、裂缝地层及储层防漏堵漏。其显著效果在于:
(1)强封堵,具有较强的随钻封堵能力;
(2)不增黏,随钻堵漏剂加入钻井液中,不会使黏度上升;
(3)抗高温,可满足150℃下钻井随钻堵漏的需求;
(4)降摩阻,随钻堵漏剂加入钻井液中,可有效降低泥浆的润滑系数。
(5)不停钻,堵漏过程不需停钻,不影响钻井生产进度;
(6)保护储层,选取的无机纤维、滑石粉为可酸溶材料;有机凝胶填充颗粒可在一定时间后自动降解。该体系具有较好的储层保护特性,可在油层段钻井中使用。
具体实施方式
实施例1
将50g丙烯酰胺,0.01g N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,0.008g乙二胺四乙酸二钠,2gOP-10和0.3g十二烷基苯磺酸钠完全溶解于215g去离子水中。然后向上述溶液中加入4g乙烯基三乙氧基硅烷超声乳化15min,通氮除氧20min后,再依次加入2.5g质量分数为1%的过硫酸铵溶液和2.5g质量分数为1%的亚硫酸氢钠溶液,继续通氮15min,密封后置于45℃水溶锅中引发聚合。反应9小时后,将反应产物取出,经干燥、粉碎、过筛后制得目数为80-200目的硅基凝胶变形颗粒。
实施例2
按重量份取烘干、粉碎过后过80目的稻壳50份、硅灰石20份、核桃壳20份、滑石粉5份、实施例1 的100目有机凝胶填充颗粒5份,在混合器中混拌30分钟,混拌均匀制得成品。
实施例3
按重量份取烘干、粉碎过后过80目的玉米秸秆50份、硅灰石20份、核桃壳25份、滑石粉5份、实施例1 的150目有机凝胶填充颗粒6份,在混合器中混拌40分钟,混拌均匀制得成品。
实施例4
按重量份取烘干、粉碎过后过80目的木屑30份、硅灰石40份、核桃壳30份、滑石粉8份、实施例1的80目有机凝胶填充颗粒5重量份在混合器中混拌25分钟,混拌均匀制得成品。
实施例5
按重量份取烘干、粉碎过后过80目的棉籽壳80份、硅灰石40份、核桃壳10份、滑石粉10份、实施例1的200目有机凝胶填充颗粒10份在混合器中在混合器中混拌35分钟,混拌均匀制得成品。
实施例6
按重量份取烘干、粉碎过后过80目的木屑30份、方解石20份、核桃壳20份、滑石粉2份、实施例1的150目有机凝胶填充颗粒3份在混合器中混拌25分钟,混拌均匀制得成品。
实施例7
按重量份取烘干、粉碎过后过100目的木屑60份、海泡石10重量份、核桃壳30重量份、实施例1的150目有机凝胶填充颗粒3份,在混合器中混拌35分钟,混拌均匀制得成品。
实施例8
按重量份取烘干、粉碎过后过80目的木屑50份、海泡石20份、榛子壳20份、滑石粉5份、实施例1的120目有机凝胶填充颗粒5份,在混合器中混拌35分钟,混拌均匀制得成品。
实施例9
按重量份取烘干、粉碎过后过90目的木屑40份、海泡石30重量份、花生壳10份、滑石粉8份、实施例1的140目有机凝胶填充颗粒7份,在混合器中混拌40分钟,混拌均匀制得成品。
实施例10
按重量份取烘干、粉碎过后过80目的木屑50份、海泡石20份、核桃壳21份、滑石粉4份、实施例1的130目有机凝胶填充颗粒5份,在混合器中混拌30分钟,混拌均匀制得成品。
根据防漏堵漏施工状况,制备钻井液随钻堵漏剂,分为钻至易漏地层前用堵漏剂和井漏用堵漏剂,具体制备方法实施例:
实施例11
钻至易漏地层前用堵漏剂:按重量份取烘干、粉碎过后过80目的木屑55份、海泡石25份、核桃壳25,份、滑石粉5,份、实施例1的150目有机凝胶填充颗粒6份,放入混合器中混合30分钟,即为钻至易漏地层前用堵漏剂。
实施例12
井漏用堵漏剂:
钻井液漏速<5方/小时时的井漏用堵漏剂
按照重量份取烘干、粉碎过后过100目的木屑48份、海泡石24份、核桃壳19份、滑石粉4份、实施例1的100目有机凝胶填充颗粒5份,放入混合器中混合搅拌30分钟,即为用于钻井液漏速<5方/小时的井漏用堵漏剂剂。
实施例13
钻井液漏速>5方/小时时井漏用堵漏剂
按照重量份取烘干、粉碎过后取60目的植物纤维40份、矿物纤维20份、果壳15份、滑石粉3份, 150目的有机凝胶填充颗粒6份,放入混合器中混合25分钟,即为用于钻井液漏速>5方/小时的井漏用堵漏剂。
取实例2-11的样品,在加量3%的情况下,考察其对4%膨润土浆流变性、润滑性、封堵性影响。
注 砂床滤失量、侵入深度测试方法
在无渗透滤失仪(可视砂床)圆筒柱中加入350cm3的直径范围0.45-0.9mm石英砂,压实铺平,慢慢加入400ml钻井液,按API标准加压0.7MPa测试30分钟,记录侵入深度及滤失量。
上述实施例仅表达了本发明的一种实施方式,但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种抗温钻井液随钻堵漏剂,其特征在于,所述的堵漏剂由架桥纤维、填充材料、硅基凝胶变形颗粒组成,按照重量份计,架桥纤维10-80份,填充材料10-40份,硅基凝胶变形颗粒3-10重量份,将上述物质按重量份数比例,放入混合器中混合25-40分钟,即为抗温钻井液随钻堵漏剂成品;所述的硅基凝胶变形颗粒是按重量份将1.4-2.5份的乙烯基三乙氧基硅烷单体乳化分散到由18-24份的丙烯酰胺,0.0025-0.005份的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺,0.7-1.25份OP-10和0.1-0.17份十二烷基苯磺酸钠,0.003份乙二胺四乙酸二钠,0.009-0.012份过硫酸铵和0.009-0.012份亚硫酸氢钠水溶液中,进行胶束共聚合,聚合反应条件为:体系pH为6-8,反应温度40-50℃,反应时间8-10小时,将聚合物烘干、造粒、粉碎即成平均粒径为80-200目的硅基凝胶变形颗粒;所述的填充材料由果壳、滑石粉组成,按照重量份计,果壳10-40份、滑石粉0-10份;所述的架桥纤维由植物纤维和矿物纤维组成,按照重量份计,植物纤维30-80份、矿物纤维10-40份。
2.根据权利要求1所述的抗温钻井液随钻堵漏剂,其特征在于,所述的堵漏剂按重量份由以下组分构成,植物纤维55份,矿物纤维25份;果壳25份;滑石粉5份;硅基凝胶变形颗粒6份,将上述组分按重量份数比例,放入混合器中混合30分钟,即为抗温钻井液随钻堵漏剂。
3.根据权利要求1所述的抗温钻井液随钻堵漏剂,其特征在于,所述的植物纤维材料选用稻壳、玉米秸秆、木屑、棉籽壳的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的抗温钻井液随钻堵漏剂,其特征在于,所述的矿物纤维材料选用方解石、硅灰石、海泡石的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述的抗温钻井液随钻堵漏剂,其特征在于,所述的填充材料的果壳是榛子壳、核桃壳、花生壳的一种或几种混合。
6.根据权利要求2所述的抗温钻井液随钻堵漏剂,其特征在于,所述的植物纤维、矿物纤维、果壳、滑石粉分别为80-100目。
7.一种如权利要求1所述的抗温钻井液随钻堵漏剂的制备方法,其特征在于,根据防漏堵漏施工状况,制备钻井液随钻堵漏剂,分为钻至易漏地层前用堵漏剂和井漏用堵漏剂,具体制备方法是:
a.钻至易漏地层前用堵漏剂:按照重量份取100目的植物纤维30-80份、矿物纤维10-40份、果壳10-40份、滑石粉0-10份,150-200目的硅基凝胶变形颗粒3-10份,放入混合器中混合25-40分钟,即为钻至易漏地层前用堵漏剂;
b.井漏用堵漏剂:按照重量份取80目的植物纤维30-80份、矿物纤维10-40份、果壳10-40份、滑石粉0-10份,80-200目的硅基凝胶变形颗粒3-10份,放入混合器中混合25-40分钟,即为用于钻井液漏速<5方/小时的井漏用堵漏剂;
c.按照重量份取60目的植物纤维30-80份、矿物纤维10-40份、果壳10-40份、滑石粉0-10份,80-200目的硅基凝胶变形颗粒3-10份,放入混合器中混合25-40分钟,即为用于钻井液漏速>5方/小时时井漏用堵漏剂。
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