CN104987856B - 海洋钻井液用承压堵漏剂及其应用方法 - Google Patents

Abstract

一种海洋钻井液用承压堵漏剂及其应用方法，承压堵漏剂由以下重量份的组分混合组成：铝矿石粉10‑20，钠土10‑20，粉煤灰20‑35，木质纤维粉20‑25，复合抗盐聚合物10‑15，糠醛渣粉10‑25，交联剂0.5‑1；使用时按照每立方米钻井泥浆中加入15‑25公斤的承压堵漏剂配制钻井液，然后进行钻井作业，本承压堵漏剂能够使钻井液的抗渗透性能大大提高，阻止了钻井液及其滤液向油气层深部浸入,实现接近零滤失钻井，因此也就基本解决了油气层在钻井工程中的污染问题。同时由于这种膜结构是在渗透层的浅表面形成，没有渗透到油气层深处，当井筒出现反向压力时封堵膜可自行清除，渗透率的恢复值可达到90%以上，有效地保护了油气层。

Description

海洋钻井液用承压堵漏剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及石油生产开发技术领域，具体涉及一种海洋钻井工程中防止钻井液渗漏到油层的暂堵剂。

背景技术

石油开发首先要钻井，钻井是勘探和开发最基本的程序，一个新油田投入开发需要钻许多油井和注水井，老油田的开发调整同样需要钻更多的油井。钻井工程需要用钻井液，钻井液的性能不仅对钻井的工程质量有重大影响同时对油层的保护也起到十分关键的作用。

在钻井过程中当遇到如下情况则会出现钻井液的漏失：1、特殊性质油气层，如大孔洞地层和裂缝性油气层；2、胶结疏松易坍塌或碎屑性的油气层等；3、压力系数较低的油气层，尤其是已经开发多年的老油田由于注水很难达到设计要求，造成油层压力下降较大是非常普遍的，在老油田中增加开发调整井大多存在钻井液漏失的问题。4、强亲水性油气层。

泥浆的漏失影响钻井工程的顺利进行严重者还会造成钻井工程事故，更重要的是泥浆漏失对油气层造成污染，渗透到地层的泥浆数量越多污染越严重，也就对原油生产影响越大，有的油井甚至因泥浆漏失的伤害而不能正常生产。

目前钻井液防漏失的方法多采用单向封堵材料，采用絮状物及颗粒的堵漏办法，但这种办法存在几个缺点，一是这种方法很难对不同渗透性能的多油层同时达到暂堵的效果。二是这种材料不能通过处理泥浆的振动筛（常用振动筛是60目或100目，深井达100目以上），浪费严重而且造成泥浆处理的工作量。三是这种封堵方法造成油层伤害大，渗透率恢复值严重受影响。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种防漏失性能效果好的海洋钻井液用承压堵漏剂及其应用方法，来解决海洋钻井工程中钻井液漏失的问题以及因钻井液漏失造成的油气层污染问题。

首先，本发明给出海洋钻井液用承压堵漏剂的技术方案：由以下重量份的组分混合组成：铝矿石粉10-20， 钠土10-20，粉煤灰20-35，木质纤维粉20-25，复合抗盐聚合物10-15，糠醛渣粉10-25，交联剂0.5-1；所述复合抗盐聚合物为生物聚合物XC与羧甲基纤维素钠的混合物，二者重量比为1-2：1；所述交联剂为二乙烯基苯、四丙基溴化铵的混合物，二者重量比为1：0.7-1.5。

生物聚合物XC是一种由黄原杆菌类作用于碳水化合物而生成的高分子链多糖聚合物，相对分子质量为(1～5)×10⁶，是新发展起来的有机处理剂。其特点是有较多的支链,上有丰富的羟基(一OH),也称多羟基聚合物。作为处理剂既有很好的提黏作用和降失水作用及优良的剪切稀释作用。在水井钻探中使用对油层渗透率损害小。对海水、盐水具有较高的耐抗性。

进一步优选为，所述铝矿石粉含铝量不低于60%，其由铝矿石经焚烧后用球磨机粉碎得到,主要成分为氧化铝及少量长石和二氧化硅。

进一步优选为，所述钠土选择为凹凸棒土或钠基膨润土，使用前需经过烘干粉碎处理为粉状。

进一步优选为，粉煤灰是工业燃炉产生的煤灰，其主要成分是三氧化二铝、二氧化硅、四氧化三铁、氧化铁及少量的氧化钙氧化镁等，使用前需经过粉碎处理。

进一步优选为，所述木质纤维粉选择为由核桃壳粉或稻壳粉，使用前需经烘干粉碎处理。

进一步优选为，所述糠醛渣粉中包括有按重量百分比计的如下成分：纤维素42－50%、木质素39－42%、灰份7－10%，使用前需经烘干粉碎处理。

进一步优选为，所述铝矿石粉、钠土、粉煤灰、木质纤维粉、糠醛渣粉均经处理控制粒径为100目；材料的粒径精细到100目，可均匀融合于钻井液中并顺利通过净化钻井液的振动筛，使泥浆良好的性能保持稳定。

接着给出上述海洋钻井液用承压堵漏剂的应用方法，即按照每立方米钻井泥浆中加入15-25公斤的承压堵漏剂配制钻井液，然后进行钻井作业。

进一步优选为，配制钻井液时还加入黏土稳定剂氯化钾，黏土稳定剂的加入量根据实际地层黏土含量来确定，优选控制为：所述黏土稳定剂占配制钻井液的质量百分比为0.3-0.5%。

本发明中的承压堵漏剂是以复合聚合物为主要功能材料的处理剂，是一种超细状态的粉末，生物聚合物XC为具有较多的支链多羟基聚合物，其形成的网状结构有很好的提黏作用和降失水作用,又有优良的剪切稀释作用，对盐类、钙离子等具较好的耐抗性,非常适用于海水、盐水泥浆的高效增黏剂。在普通钻井液中加入大约1.5％～2.0％该材料即可使该钻井液的抗渗透性能大大提高，使其转化成具有更高的井壁抗压能力和超低渗透性能的钻井液，抗压强度可达到16兆帕以上，在钻遇渗透层时即刻在渗透层井壁表面浓集形成胶束。依靠聚合物胶束与材料中固体颗粒的强亲和力以及可变形性的特点，在井壁浅表层形成渗透率几乎为零的封堵膜，这种膜结构具有很强的抗压能力，可将钻井液及其滤液与油气层完全隔离，阻止钻井液固相及其滤液向油气层深部浸入,实现接近零滤失钻井，完美解决钻井过程中钻井液漏失的问题。钻井液的改性不仅实现了防漏失性能还提高了钻井液的润滑性和碎屑携带性，提高了钻井工程的安全性和确保正常的钻井周期。

由于这种膜结构阻止了钻井液及其滤液向油气层深部浸入,实现接近零滤失钻井，因此也就基本解决了油气层在钻井工程中的污染问题。同时由于这种膜结构是在渗透层的浅表面形成，没有渗透到油气层深处，当井筒出现反向压力时封堵膜可自行清除，渗透率的恢复值可达到90%以上，有效地保护了油气层。

同时由于这种膜结构能封堵岩石表面较大范围的孔喉和微裂缝，因此适用于不同渗透性类型的多个地层，可使在同一口井中所有钻遇到的油气层都得到最佳的保护，具有广普的应用性。

附图说明

图1是承压堵漏剂的现场施工流程示意图；

图中：A－配液罐，B－药剂罐，C－泥浆罐，D－泥浆处理系统，E－泥浆泵。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，其中实施例1-7中木质纤维粉选择为核桃壳粉或稻壳粉；复合抗盐聚合物选择为生物聚合物XC与羧甲基纤维素钠的混合物，二者重量比为1-2：1；交联剂选择为二乙烯基苯、四丙基溴化铵的混合物，二者重量比为1：0.7-1.5，铝矿石粉、钠土、粉煤灰、木质纤维粉、糠醛渣粉均经控制粒径为100目。

实施例1

一种海洋钻井液用承压堵漏剂，由以下组分组成：铝矿石粉1500g、钠土1000g、粉煤灰2500g、木质纤维粉2500g、复合抗盐聚合物1000g、糠醛渣粉1500g、交联剂100g；经搅拌40分钟即为成品。

实施例2

一种海洋钻井液用承压堵漏剂，由以下组分组成：铝矿石粉1000g、钠土2000g、粉煤灰2500g、木质纤维粉2000g、复合抗盐聚合物1000g、糠醛渣粉1500g、交联剂100g；经搅拌40分钟即为成品。

实施例3

一种海洋钻井液用承压堵漏剂，由以下组分组成：铝矿石粉1000g、钠土1000g、粉煤灰2500g、木质纤维粉2500g、复合抗盐聚合物1000g、糠醛渣粉1000g、交联剂100g；经搅拌40分钟即为成品。

实施例4

一种海洋钻井液用承压堵漏剂，由以下组分组成：铝矿石粉2000g、钠土1500g、粉煤灰2500g、木质纤维粉2000g、复合抗盐聚合物1000g、糠醛渣粉1000g、交联剂100g；经搅拌40分钟即为成品。

实施例5

一种海洋钻井液用承压堵漏剂，由以下组分组成：铝矿石粉1000g、钠土2000g、粉煤灰2000g、木质纤维粉2500g、复合抗盐聚合物1000g、糠醛渣粉2500g、交联剂50g；经搅拌40分钟即为成品。

实施例6

一种海洋钻井液用承压堵漏剂，由以下组分组成：铝矿石粉2000g、钠土1000g、粉煤灰3500g、木质纤维粉2000g、复合抗盐聚合物1500g、糠醛渣粉1000g、交联剂100g；经搅拌40分钟即为成品。

实施例7

一种海洋钻井液用承压堵漏剂，由以下组分组成：铝矿石粉1000g、钠土1500g、粉煤灰3000g、木质纤维粉2000g、复合抗盐聚合物1500g、糠醛渣粉1500g、交联剂50g；经搅拌40分钟即为成品。

实施例8

将实施例1-7中配制的承压堵漏剂按泥浆体积一立方米加稳定剂25公斤、4kg氯化钾的比例配制，经充分循环混合后即可成为具有暂堵功能的钻井液，抗压强度可达到16兆帕以上。在浅海油井CB-××顺利完成施工，本井深度1667米，入井液无渗漏。

实施例9

将实施例1-7中配制的承压堵漏剂按泥浆体积一立方米加入稳定剂20公斤的比例配制，配制方法是首先将计算好数量的暂堵剂在配液罐中用清水稀释，水：暂堵剂为2:1,然后经输送泵配入到钻井液系统即可。这种方法混合效果好，经充分循环混合后即可成为具有暂堵功能的钻井液，抗压强度可达到16兆帕以上。在浅海油井CB-1F××顺利完成施工，该井深度1634米，入井液无渗漏。

实施例10

将实施例1-7中配制的承压堵漏剂按泥浆体积一立方米加入稳定剂22公斤的比例配制，配制方法是首先将计算好数量的暂堵剂在配液罐中用清水稀释，水：暂堵剂为2:1,然后经输送泵配入到钻井液系统即可。经充分循环混合后即可成为具有暂堵功能的钻井液，抗压强度可达到16兆帕以上。在浅海油井CB-11M××顺利完成施工，该井深度1558米，入井液无渗漏。

实施例11

将实施例1-7中配制的承压堵漏剂按泥浆体积一立方米加入稳定剂24公斤的比例配制，配制方法是首先将计算好数量的暂堵剂在配液罐中用清水稀释，水：暂堵剂为2:1,然后经输送泵配入到钻井液系统即可。经充分循环混合后即可成为具有暂堵功能的钻井液,抗压强度可达到16兆帕以上。在浅海油井CB-Z×××顺利完成施工，该井深度1730米，入井液无渗漏。

实施例12

将实施例1-7方法中配制的承压堵漏剂按泥浆体积一立方米加入稳定剂25公斤的比例配制，配制方法是首先将计算好数量的暂堵剂在配液罐中用清水稀释，水：暂堵剂为2:1,然后经输送泵配入到钻井液系统即可。这种方法混合效果好，经充分循环混合后即可成为具有暂堵功能的钻井液，抗压强度可达到16兆帕以上。在浅海油井ZZX-×××顺利完成施工，该井深度1769米， 入井液无渗漏。

实施例13

将实施例9配制的钻井液与未加入承压堵漏剂的原钻井泥浆分别进行可视砂床实验测试，仪器采用可视式中压砂床滤失仪，其包括长60cm，内截面积为18cm^２的透明有机玻璃圆柱筒，筒壁带有刻度，外接气压设备可用氮气压力瓶供气加压，也可用便携式气筒人工加压；测试过程为：

a、将350ml粒径范围0.212mm～0.425mm的石英砂放入圆柱形有机玻璃筒中。

b、适度震荡使圆柱筒中的砂子填实、平整，模拟储层。

c、沿圆柱筒壁缓慢加入待测量的钻井液500ml，加盖密封。

d、将圆柱筒放在仪器的支承座上并扣紧。

e、在圆柱筒下放一量筒。

f、打开压力阀缓慢升压到0.69 MPa为止（标准100psi）。

g、打开下排液阀，分别记录7.5min和30min的滤失量和滤液进入砂床的深度，如果有滤失则记录滤失量。

实验结果：

1、原钻井泥浆在30min后全部漏失。

2、本发明配制的钻井液30min没有发生漏失，仅仅有部分钻井液浸入到砂床中，并且钻井液浸入砂床的深度与砂粒的粒度成正比关系，即砂粒粒度越大，浸入深度越大。

实施例14

将实施例9配制的钻井液（标记为B）与未加入承压堵漏剂的原钻井泥浆（标记为A）分别做钻井液常规性试验和污染试验。

1、钻井液常规性能试验

取实施例9配制的钻井液（原钻井泥浆和承压堵漏剂搅拌均匀后在室温条件下养护16小时）与未加入承压堵漏剂的原天然高分子钻井泥浆分别按照GB/T16783-1997水基钻井液现场测试程序，在室温下分别测试钻井液加样前后性能，具体结果见表1。

表1

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通过上述实验可见，加入本承压堵漏剂的钻井液高温高压漏失量明显减少，对钻井液其他性能影响较少，因此本承压堵漏剂在钻井液流变性以及滤失想能方便与现有的天然高分子钻井液具有较好的配伍性。

2、污染试验

实验步骤如下：

1）将岩心（选取物性较好的现场油砂）装入岩心夹持器的胶套内，

2）用煤油测定岩心的正向渗透率，

3）将钻井液加入到钻井液泵内，加压3Mpa，启动钻井液泵使钻井液循环流过岩心端面，污染时间125分钟，

4）污染结束后，重新用煤油测定岩心的正向渗透率，

5）计算出渗透率恢复值，具体结果见表2。

表2

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Claims (7)

1.一种海洋钻井液用承压堵漏剂，其特征在于，由以下重量份的组分混合组成：铝矿石粉10-20， 钠土10-20，粉煤灰20-35，木质纤维粉20-25，复合抗盐聚合物10-15，糠醛渣粉10-25，交联剂0.5-1；所述复合抗盐聚合物为生物聚合物XC与羧甲基纤维素钠的混合物，二者重量比为1-2：1；所述交联剂为二乙烯基苯、四丙基溴化铵的混合物，二者重量比为1：0.7-1.5。

2.根据权利要求1所述的海洋钻井液用承压堵漏剂，其特征在于，所述铝矿石粉含铝量不低于60%。

3.根据权利要求1所述的海洋钻井液用承压堵漏剂，其特征在于，所述木质纤维粉选择为核桃壳粉或稻壳粉。

4.根据权利要求1所述的海洋钻井液用承压堵漏剂，其特征在于，所述糠醛渣粉中包括有按重量百分比计的如下成分：纤维素42－50%、木质素39－42%、灰份7－10%；以上成分的重量百分比之和为100%。

5.根据权利要求1-4任一所述的海洋钻井液用承压堵漏剂，其特征在于，所述铝矿石粉、钠土、粉煤灰、木质纤维粉、糠醛渣粉均应处理控制粒径为100目。

6.权利要求1-5任一所述的海洋钻井液用承压堵漏剂的应用方法，其特征在于，按照每立方米钻井泥浆中加入15-25公斤的承压堵漏剂配制钻井液，然后进行钻井作业。

7.根据权利要求6所述的海洋钻井液用承压堵漏剂的应用方法，其特征在于，配制钻井液时还加入黏土稳定剂氯化钾，所述黏土稳定剂占配制钻井液的质量百分比为0.3-0.5%。