CN104119843A

CN104119843A - 钻井泥饼硬化增强剂

Info

Publication number: CN104119843A
Application number: CN201410315515.0A
Authority: CN
Inventors: 刘铁卜; 刘泽旭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: CN104119843B

Abstract

本发明涉及一种钻井泥饼硬化增强剂。主要解决了现有技术中存在的固井二界面胶结强度及固井界面封固质量差的问题。其特征在于：其组分及配比按重量百分比如下：清洁剂8-12%、硬化剂37-45%、耦合剂9-12%、诱导剂16-20%、反应剂8-14%、螯合剂6-12%。该钻井泥饼硬化增强剂，在钻井中完井阶段，对泥饼性能进行本质改变，使泥饼本身硬化并与水泥环亲和，提高固井界面封固质量及固井二界面胶结强度。

Description

钻井泥饼硬化增强剂

技术领域：

本发明涉及石油钻井工程领域使用的一种钻井液添加剂，尤其是一种钻井泥饼硬化增强剂。

背景技术：

固井二界面质量问题十分突出的根本原因是镶嵌于水泥浆与地层壁面之间的泥饼。研究表明，只要有泥饼存在，不管多薄，水泥环与地层岩石之间都会存在不同程度的剥离而形成微裂缝，导致界面胶结强度下降。目前已有的以下几种改善固井界面胶结质量的技术方法都存在弊端，不能根本上解决固井二界面胶结质量问题。

(1)常用的物理或机械法

应用紊流顶替、壁面剪切、活动套管、用刮泥器、膨胀挤压、纤维增韧等固井技术方法。这些方法对油气井环空封隔十分有益，但鉴于固井二界面问题的复杂性和现场施工条件的局限性，面对实钻井眼泥饼质量较差和井径不规则这两大客观事实，它们各自所能达到的效果是比较有限的，表现为固井二界面胶结质量问题依然较为突出。

(2)特殊的MTC----泥浆转化为水泥浆法

20世纪90年代出现了MTC固井技术，解决了钻井液与水泥浆的相容性问题，实现了MTC浆-多功能钻井液泥饼-地层的整体胶结，显著提高了固井二界面的胶结质量，也降低了钻后钻井液的处理成本。但是，MTC固化体脆裂、高温性能变异等固有问题又可能会因射孔等作业而导致更为严重的层间互窜，影响油气开采效果甚至报废井，这在一定程度上严重制约了MTC技术的综合应用效果和推广应用。因此，目前MTC大多用来固技术套管或作充填浆，而用来固油层套管则没有很好的效果。

(3)钻井液改性法

为了解决钻井液与地层壁面岩石的亲和性问题，应用多元硅醇钻井液提高泥饼质量，也有应用钻井液添加剂提高泥饼致密性，这些方法对解决固井二界面问题无疑是十分有益的，但因此类方法仅能改善钻井液泥饼质量，不能提高固井二界面胶结强度，因此，仍难以有效解决固井二界面封隔这一复杂性问题。

发明内容：

本发明在于克服固井二界面胶结强度及固井界面封固质量差的问题，而提供一种钻井泥饼硬化增强剂。该钻井泥饼硬化增强剂，在钻井中完井阶段，对泥饼性能进行本质改变，使泥饼本身硬化并与水泥环亲和，提高固井界面封固质量及固井二界面胶结强度。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该钻井泥饼硬化增强剂，其组分及配比按重量百分比如下：其组分及配比按重量百分比如下：清洁剂8-12％、硬化剂37-45％、耦合剂9-12％、诱导剂16-20％、反应剂8-14％、螯合剂6-12％。

该钻井泥饼硬化增强剂各组分作用机理为：

(1)清洁剂作用机理：能够包被泥浆颗粒，破坏颗粒之间的结构，压缩吸附水和自由水；覆盖岩石表面，形成致密吸附层，阻止泥浆颗粒的再吸附；能与水泥浆形成化学反应膜，为水泥石胶结创造条件。

(2)硬化剂作用机理：饼硬化剂具有特殊的晶体结构，它能在固井条件下形空间网络结构，使泥饼发生硬化，从而提高强度，增加抗浸蚀冲刷能力，改善固井质量。

(3)耦合剂的作用机理为：通过物理和化学键作用提高水泥与岩石和钢铁表面的胶结力，它可以增大两界面的相互渗透，促进两相的结合，从而达到提高界面胶结强度的目的。

(4)诱导剂作用机理：诱导剂中的纳米超细晶体可以在泥饼中留存，作为水泥硬化结晶的晶种，吸引水泥浆滤液中的硅酸根离子和钙离子在泥饼的孔隙中结晶生长，并逐渐使泥饼硬化并与水泥石相结合。诱导剂中半刚性纤维能够封堵添塞地层孔道，帮助形成致密的泥饼，并防止泥饼的破坏和滤液的流失。

(5)反应剂作用机理：反应剂就是通过加入能和钙离子作用的有机高分子，与之形成稳定的水和硅酸盐并且与水泥石及岩石表面牢固结合。这种高分子会形成层面的结构，具有良好的捕捉钙离子能力，并能覆盖在岩石的表面。

(6)螯合剂的作用机理为：螯合剂高分子化合物与水泥滤液中的Ca²⁺通过螯合作用，生成稳定的螯合物，使水泥与泥饼具有相亲性，进而改变水泥石界面和泥饼界面的性质，增强了二者的胶接强度。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该钻井泥饼硬化增强剂，要求在钻井完钻通井按照重量体积比1.5-3％的比例加入到钻井液当中，加量少。不仅使泥饼硬化，又能使疏松的泥饼变成既能与油井水泥浆胶结又能与地层(矿物岩石)胶结的凝饼(凝固了的泥饼)，实现油井水泥浆-泥饼-地层岩石的整体胶结，提高固井界面封固质量及固井二界面胶结强度。与常规井相比，优质率提高了30.6个百分点。

具体实施方式：

下面结合实施例将对本发明作进一步说明：

实施例1

称取羟基乙叉二磷酸钠-聚丙烯酸钠9g、改性硅酸钙镁晶须40g、钛酸酯偶联剂JTW-201为11g、水合二氧化硅18g、聚醚有机二硅酸钠12g、聚羧酸类梳状大分子MF-508为10g混合配制成钻井泥饼硬化增强剂。

实施例2

称取羟基乙叉二磷酸钠-聚丙烯酸钠12g、改性硅酸钙镁晶须37g、钛酸酯偶联剂JTW-201为12g、水合二氧化硅16g、聚醚有机二硅酸钠13g、聚羧酸类梳状大分子MF-508为10g混合配制成钻井泥饼硬化增强剂。

实施例3

称取羟基乙叉二磷酸钠-聚丙烯酸钠8g、改性硅酸钙镁晶须41g、钛酸酯偶联剂JTW-201为9g、水合二氧化硅17g、聚醚有机二硅酸钠13g、聚羧酸类梳状大分子MF-508为12g混合配制成钻井泥饼硬化增强剂。

实施例所使用的各组分均为市售，钛酸酯偶联剂JTW-201的生产厂家为南京品宁偶联剂有限公司，聚羧酸类梳状大分子MF-508的生产厂家为秦皇岛市砼建外加剂有限公司。

将上述实施例配制的硬化增强剂按要求在钻井完钻通井按照重量体积比1.5-3％的比例加入到钻井液当中，并控制钻井液的性能以达到钻井工程的要求和固井工程的要求。并且充分循环2个小时以上，监控钻井液性能。

对上述钻井泥饼硬化增强剂，通过声波测井和声变测井进行效果评估，根据用户要求可以通过15天延时声波变密度测井进行评价。

现场试验情况：喇10-更1624井是大庆喇嘛甸油田调整更新井，完井钻井液漏斗粘度55秒，通过加药池加入泥饼硬化增强剂剂1.5吨，循环2.5小时后测量泥浆的漏斗粘度48秒。其后正常下套管、固井施工，15天后声波变密度测井，判定固井质量全优。

南3-丁2-斜P220井大庆油田南三区定向调整井，完井钻井液漏斗粘度56秒，通过泥浆罐加料口边搅拌边加入泥饼硬化增强剂1.5吨，循环后测量泥浆的漏斗粘度50秒。进行正常下套管、固井施工，15天声波变密度测井，判定固井质量全优。

采用常规G级水泥固井、改善钻井液性能的方法，固井优质率只有54.6％，严重影响油田稳产。将钻井泥饼硬化增强剂应用于大庆油田149口井，声变检测固井优质率85.2％，合格率100％。与应用前常规方法相比，优质率提高了30.6个百分点。钻井泥饼硬化增强剂应用情况对比统计见表1。

表1钻井泥饼硬化增强剂应用情况对比统计表

Claims

1.一种钻井泥饼硬化增强剂，其组分及配比按重量百分比如下：清洁剂8-12%、硬化剂37-45%、耦合剂9-12%、诱导剂16-20%、反应剂8-14%、螯合剂6-12%。

2.根据权利要求1所述的钻井泥饼硬化增强剂，其特征在于：所述的清洁剂9%、硬化剂40%、耦合剂11%、诱导剂18%、反应剂12%、螯合剂10%。

3.根据权利要求1或2所述的钻井泥饼硬化增强剂，其特征在于：所述的清洗剂为羟基乙叉二磷酸钠-聚丙烯酸钠；硬化剂为改性硅酸钙镁晶须；耦合剂为钛酸酯偶联剂JTW-201；诱导剂为水合二氧化硅；反应强剂为聚醚有机二硅酸钠；螯合剂为聚羧酸类梳状大分子MF-508。