CN103965847A - 可固结防漏失封堵剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可固结防漏失封堵剂，由超细水泥、可固结颗粒、碳酸钙粉、架桥剂、纤维素、调节剂和水组成。本发明可固结防漏失封堵剂适用于低压易漏失疏松砂岩油、气藏封堵和封井措施。本发明可固结防漏失封堵剂在疏松砂岩油、气藏防漏效果好、固结强度高、悬浮性好，现场施工安全，一次封堵成功率高，有效降低了堵剂用量，缩短占井周期，节约作业成本。

Description

可固结防漏失封堵剂
技术领域
本发明涉及一种油田修井用化学堵剂，该堵剂适用低压易漏失疏松砂岩油藏、气藏的封堵和封井措施。
背景技术
国内一些疏松砂岩油、气藏，由于地层胶结疏松，非均质性强，随着区块开发地层压力下降，漏失现象严重，给一次性封堵高水淹层带来较大难度。针对这个问题国内油田近年来研究开发了一些堵漏剂，封堵效果有所提高，但也暴露出一些问题，如堵剂用量大，一次封堵成功率低，需多次施工才能满足封堵和封井措施要求。另外施工占井周期长，作业成本提高。
中国发明专利公开说明书CN102191024A公开了一种可固化堵漏剂，该配方为：可固化材料高炉矿渣35％-50％、高滤失材料硅藻土或粉煤灰5％-15％、纤维材料石棉纤维、棉纤维或玉米芯15-25％、柔弹性膨胀材料弹性轮胎橡胶2％-5％及可酸溶性材料碳酸钙20％-30％。可固化材料高炉矿渣，粒径为100目-300目；高滤失材料硅藻土或粉煤灰，粒径为150目-300目；纤维材料石棉纤维、棉纤维或玉米芯，粒径为4目-12目；柔弹性膨胀材料弹性轮胎橡胶，粒径为,80目-100目；可酸溶性材料碳酸钙，粒径为400目-800目。该发明专利堵漏剂中，固体颗粒粒径分布范围较窄：80目-800目，不能起到很好的颗粒级配堵漏效果；固体颗粒只有高炉矿渣颗粒可固化，其余颗粒材料均不固化，因此整个堵剂体系的抗压强度低，小于10MPa，不能满足封堵试压或油井生产压差的要求；另外采用的纤维材料为生物纤维材料，易老化，只适用于临时堵漏措施要求，不能满足长期封堵要求。
中国发明专利公开说明书CN102127403A公开了另一种钻井高效堵漏剂，该发明为一种钻井过程中的堵漏剂，该配方为：核桃壳粉末18％-25％，锯木面8％-10％，棉子8％-10％，谷壳粉末10％-15％，活性封堵剂20％-30％，弹性橡胶粒15％-25％。核桃壳粉末，采用5目-7目10％-15％和9目-12目核桃壳8-10％混合而成；锯木面粒径为小于1mm的锯木面；棉子壳粒径为小于1cm的棉子壳；谷壳粒径为小于2mm的谷壳；活性封堵剂采用HFD-1，其组份重量配比为磺化沥青15％-25％，植物纤维粉末25％-35％，100目-400目的碳酸钙40％-60％；弹性橡胶粒由5目-7目的10％-15％和8目-12目的5％-10％混合而成。该专利堵漏剂，主要采用颗粒级配堵漏原理，防漏失效果较差。另外堵剂中所用的颗粒材料均不固化，主要靠颗粒自身对地层产生物理堵塞，承压低，只适用于钻井过程中的堵漏，不能满足疏松砂岩油、气藏的封堵和封井措施要求。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种可固结防漏失封堵剂，能实现堵漏、封堵一次完成。
为解决上述技术问题，本发明可固结防漏失封堵剂由下述质量配比的组分组成:超细水泥44.0-56.0份、可固结颗粒2.6-13.1份、碳酸钙粉1.7-6.5份、架桥剂0.21-1.35份、纤维素0.06-0.18份、调节剂0.24-0.75份、水32.6-40.0份。
上述超细水泥由油井水泥加工而成，平均粒径为3-10μm。
上述可固结颗粒是一种经过涂层处理的可固结长石，粒径范围在0.3mm-1.6mm之间。
上述碳酸钙粉为纳米碳酸钙，平均粒径为100-300nm。
上述架桥剂是一种有机合成的纤维，纤维直径在20μm-30μm之间。
上述纤维素是甲基羟丙基纤维素。
上述调节剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物。
上述水为自来水。
和现有的堵漏剂相比，本发明可固结防漏失封堵剂具有以下优点：
1.本发明堵剂中含有纤维素，配置好的堵剂悬浮性好，似“溶液”状，不发生分层或沉降现象，游离水<2％；
2.本发明堵剂中含有有机纤维类架桥剂且颗粒粒径多级分布，粒径范围宽：100nm-1.6mm,在地层中架桥驻留能力强，具有良好的防漏失性能，堵剂半小时防漏效率大于95％；
3.本发明堵剂中所有颗粒均为可固结材料，具有良好固化强度，抗压强度大于16MPa，能满足低压易漏失疏松砂岩油、气藏封堵和封井措施要求；
4.本发明堵剂在30℃-90℃下的凝固时间大于8h，使用安全；
5.本发明堵剂已在大港油田、新疆吐哈油田、青海涩北气田、江苏刘庄储气库进行了52井次的现场试验，一次封堵成功率高达95％。
具体实施方式
下面结合实验实例及具体应用过程对本发明做进一步详细说明：本发明可固结防漏失封堵剂所需组分均为工业用品，可自市场购置。
本发明可固结防漏失封堵剂的制备方法，包括下述步骤：
1.将纤维素加入水中搅拌，得到均匀分散溶液；
2.在上一步所得溶液中加入调节剂，搅拌均匀；
3.在上一步所得溶液中加入架桥剂，搅拌均匀；
4.在上一步所得溶液中加入超细水泥，搅拌均匀；
5.在上一步所得溶液中加入碳酸钙粉，搅拌均匀；
6.在上一步所得溶液中加入可固结颗粒，搅拌均匀，即制成本发明堵剂。
上述制备过程在搅拌罐中完成。
本发明可固结防漏失封堵剂的原理是：
1.将架桥堵漏原理和颗粒级配堵漏原理相结合，通过有机纤维架桥剂先在漏失性地层架桥形成基本骨架，然后大尺寸毫米级的可固结颗粒作为一级级配粒子在骨架上进行填充，堵塞地层中大的孔隙，其次微米级的超细水泥和纳米碳酸钙粉分别作为二、三级级配粒子填充细小孔隙，阻止孔隙压力下降，保持较高的毛细管压力防止窜流发生，最终在漏失通道口快速形成结实堵塞，提高易漏失地层的承压能力；
2.纤维素为具有表面活性的高分子聚合物，可以增加溶液粘度，起到悬浮固体颗粒的作用；
3.调节剂的加入可以控制堵剂的凝固时间，保证现场施工安全。
实施例1
向40.0份自来水中缓慢加入0.15份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌的条件下依次加入0.24份调节剂、0.21份架桥剂、54.5份超细水泥、2.3份碳酸钙粉、2.6份可固结颗粒，搅拌均匀。
实施例2
向38.0份自来水中缓慢加入0.11份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌的条件下依次加入0.31份调节剂、0.38份架桥剂、52.0份超细水泥、4.3份碳酸钙粉、4.9份可固结颗粒，搅拌均匀。
实施例3
向36.5份自来水中缓慢加入0.15份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌的条件下依次加入0.35份调节剂、1.0份架桥剂、56.0份超细水泥、1.7份碳酸钙粉、4.3份可固结颗粒，搅拌均匀。
实施例4
向35.0份自来水中缓慢加入0.18份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌的条件下依次加入0.42份调节剂、1.3份架桥剂、44.0份超细水泥、6.5份碳酸钙粉、12.6份可固结颗粒，搅拌均匀。
实施例5
向32.6份自来水中缓慢加入0.06份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌的条件下依次加入0.59份调节剂、1.35份架桥剂、45.8份超细水泥、6.5份碳酸钙粉、13.1份可固结颗粒，搅拌均匀。
实施例6
向32.7份自来水中缓慢加入0.13份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌的条件下依次加入0.75份调节剂、1.02份架桥剂、52.4份超细水泥、6.5份碳酸钙粉、6.5份可固结颗粒，搅拌均匀。
防漏失效率测定：
在漏失评价仪中加入20-40目石英砂以模拟漏失层，实验前加入清水加压5.0MPa,压实后测定其初始渗漏能力，然后加入本发明可固结防漏失封堵剂溶液，加压，分别测量5min、30min后的渗漏液量及漏失速率，对比前后渗漏速度，评价防漏能力。具体实验数据见表1：
表1、不同实施例防漏失效率测定
堵剂配方 5min后的防漏效率（％） 30min后的防漏效率（％）
实施例1 92.3 96.5
实施例2 93.1 97.0
实施例3 91.9 95.9
实施例4 92.8 97.5
实施例5 93.1 98.0
实施例6 93.2 98.0
从表1可以看出实施例1-6中的本发明封堵剂5min后防漏效率均大于90％，30min后的防漏效率均大于95％，表明本发明可固结防漏失封堵剂在漏失性地层可以快速建立堵塞隔墙，防止堵剂向地层深部流失，具有良好的防漏失能力。
固化时间测定：
将配置好的本发明可固结防漏失封堵剂搅拌均匀，倒入比色管中，放入70℃恒温水浴中养护，每隔30min观察一次，测出准确凝固时间。具体实验数据见表2：
表2、不同实施例固化时间测定
堵剂配方 凝固时间（h）
实施例1 11.5
实施例2 10.9
实施例3 12.3
实施例4 10.6
实施例5 9.3
实施例6 8.7
从表2可以看出实施例1-6中的本发明封堵剂凝固均大于8h，可以满足现场施工安全要求。
抗压强度测定：
将配置好的本发明可固结防漏失封堵剂搅拌均匀，倒入模块中，放入70℃恒温水浴中养护72h后，采用抗压强度测定仪测定堵剂抗压强度。具体实验数据见表3：
表3、不同实施例抗压强度测定
堵剂配方 抗压强度（MPa）
实施例1 16.8
实施例2 18.6
实施例3 19.2
实施例4 19.7
实施例5 22.5
实施例6 24.8
从表3可以看出，实施例1-6中的本发明封堵剂固化后的强度较高，均大于16MPa，可以满足封堵试压和油井生产压差要求。
实施例7
向32.8份自来水中缓慢加入0.16份纤维素，搅拌溶解均匀；在搅拌的条件下依次加入0.66份调节剂、0.68份架桥剂、49.3份超细水泥、6.5份碳酸钙粉、9.9份可固结颗粒，搅拌均匀。
实验井地层胶结疏松，出砂严重，封堵层吸收量大：5MPa，0.25m3/min，按上述质量配比组份配置本发明可固结防漏失封堵剂7m3，施工最高压力15MPa，封堵后一次试压8MPa合格。对比井封堵层吸收量：5MPa，0.25m3/min，采用常规G级油井水泥浆封堵，经过二次封堵施工试压8MPa合格，堵剂用量：12+14.5=26.5m3，封堵作业周期9天。表明本发明可固结防漏失封堵剂在疏松砂岩油、气藏防漏效果好，可实现堵漏、封层一次完成，一次封堵成功率高，有效降低了堵剂用量，缩短占井周期，节约作业成本。

Claims (8)

1.一种可固结防漏失封堵剂，其特征是它由下述质量配比的组分组成:超细水泥44.0-56.0份、可固结颗粒2.6-13.1份、碳酸钙粉1.7-6.5份、架桥剂0.21-1.35份、纤维素0.06-0.18份、调节剂0.24-0.75份、水32.6-40.0份。
2.根据权利要求1所述的可固结防漏失封堵剂，其特征是：所述超细水泥由油井水泥加工而成，平均粒径为3-10μm。
3.根据权利要求1所述的可固结防漏失封堵剂，其特征是：所述可固结颗粒是一种经过涂层处理的可固结长石，粒径范围在0.3mm-1.6mm之间。
4.根据权利要求1所述的可固结防漏失封堵剂，其特征是：所述碳酸钙粉为纳米碳酸钙，平均粒径为100-300nm。
5.根据权利要求1所述的可固结防漏失封堵剂，其特征是：所述架桥剂是一种有机合成的纤维，纤维直径在20μm-30μm之间。
6.根据权利要求1所述的可固结防漏失封堵剂，其特征是：所述纤维素是甲基羟丙基纤维素。
7.根据权利要求1所述的可固结防漏失封堵剂，其特征是：所述调节剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物。
8.根据权利要求1所述的可固结防漏失封堵剂，其特征是：所述水为自来水。
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