CN105778874A - 钻井井下交联凝胶堵漏剂及其堵漏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井井下交联凝胶堵漏剂及其堵漏方法。以堵漏剂的重量百分含量为100％计，其组分包括高分子聚合物10％‑30％、交联剂10％‑30％、促凝剂或缓凝剂0％‑20％、高分子纤维10％‑30％、增韧剂2％‑10％和分散剂10％‑30％。在上述堵漏剂中，通过促凝剂缩短交联时间，通过缓凝剂延长交联时间，促凝剂或缓凝剂也可以不加入配方。此堵漏剂具有很好的堵漏效果，同时具备驻留与承压能力，并且承压能力强、成胶时间基本不受盐侵、钻屑等的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻井用堵漏剂，特别是一种钻井井下交联凝胶堵漏剂。
背景技术
目前在复杂油气藏的钻井工作中，井漏问题变得日益突出，尤其是恶性漏失问题。由于其对钻井正常进行的严重阻碍作用和对钻井安全的严重威胁，己成为制约中国勘探开发进一步发展的重要技术瓶颈，因此解决恶性漏失问题成为钻井工程乃至于整个石油工业的当务之急。所谓恶性漏失是指具有以下特点的漏失：(1)漏速很大、大到无法建立正常的循环(例如“有进无出”等)；(2)无法采取随钻堵漏，必须专门堵或停钻堵；(3)用常规桥塞堵漏技术无法解决，或目前各种常用堵漏技术无法解决，或无法在几次之内解决。
目前，国内外处理大裂缝、溶洞型漏失的技术主要是大颗粒、高浓度桥塞堵漏浆技术，水泥浆堵漏技术，清水强钻措施等，其缺点是：(1)由于漏失通道大，仅靠桥堵材料实现高强度封堵难度较大；(2)由于地层出水等原因，水泥浆在漏层的驻留能力不足，地层水稀释后的水泥浆不能形成有效封固层；(3)清水强钻需要具有较好的地质和工程条件，如钻遇井段的井壁稳定能力和水资源充足等。而聚合物凝胶作为堵漏剂使用，其缺点是：(1)聚合物形成的凝胶抗破压力低，在钻井液负压差大的条件下会使漏层重新被打开；(2)井下条件复杂，对聚合物成胶影响大，甚至有的不成胶，导致堵漏失败。CN102618230A公开了“一种油气田用可控制交联凝胶堵水堵漏材料”，其技术方案是先制成吸水树脂，然后用油相裹颗粒，将该颗粒加入HPAM水溶液中进行交联反应，得到不动凝胶，能封堵裂缝性、溶洞性漏失地层，但本堵漏材料在管线、钻柱内的流动性差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高效可靠的钻井堵漏剂，克服了上述现有技术之不足，其能有效地提高堵漏效果。
为达到上述目的，本发明提供了一种钻井井下交联凝胶堵漏剂，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，其组分包括高分子聚合物10％-30％、交联剂10％-30％、高分子纤维10％-30％、增韧剂2％-10％和分散剂10％-30％。
在上述堵漏剂中，通过加入促凝剂能够缩短交联时间，通过加入缓凝剂能够延长交联时间，也可以不加入促凝剂或缓凝剂，优选地，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，该堵漏剂还含有1％-20％的促凝剂或缓凝剂，更优选为1％-10％。所采用的促凝剂可以为有机酸类化合物，优选为乙二酸、己二酸或水杨酸；所采用缓凝剂可以为碱类化合物，更优选为碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾。
在上述堵漏剂中，优选地，所采用的高分子聚合物为水溶性聚合物，优选为聚酰胺类聚合物、聚胺类聚合物或聚醇类聚合物，聚酰胺类聚合物更优选为分子量为300万-1000万的聚丙烯酰胺、聚丁烯酰胺；聚胺类聚合物更优选为聚季胺盐；聚醇类聚合物更优选为聚乙烯醇。
在上述堵漏剂中，优选地，所采用的交联剂为有机胺类化合物或醛类化合物，优选为六亚甲基四胺、甲醛或三聚甲醛。
在上述堵漏剂中，优选地，所采用的高分子纤维为甘蔗渣、锯末或核桃壳。
在上述堵漏剂中，优选地，所采用的增韧剂为聚合物类弹性体，更优选地，所述聚合物类弹性体的材质为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚乙烯醇。
在上述堵漏剂中，优选地，所采用的分散剂为钠基膨润土或钙基膨润土。
根据本发明的具体实施方案，本发明所提供的钻井井下交联凝胶堵漏剂可以具有以下组分：以堵漏剂的重量百分含量为100％计，聚酰胺类或聚胺类或聚醇类聚合物10％-30％、六亚甲基四胺或甲醛或三聚甲醛10％-30％、促凝剂或缓凝剂0％-20％、甘蔗渣或锯末或核桃壳10％-30％、PET或聚乙烯醇2％-10％、钠基膨润土或钙基膨润土10％-30％。
本发明还提供一种堵漏剂的堵漏方法，其包括以下步骤：
向钻井中加入交联凝胶堵漏剂；
假设某井位漏失段的平均温度为T℃，T℃下，在堵漏剂不加入促凝剂或者缓凝剂时，如果所述堵漏剂在漏层的驻留时间大于所述堵漏剂的交联时间，则在所述堵漏剂中加入缓凝剂，然后，加入清水混合搅拌进行堵漏；如果所述堵漏剂在漏层的驻留时间小于堵漏剂的交联时间，则在所述堵漏剂中加入促凝剂，然后，加入清水混合搅拌进行堵漏；如果所述堵漏剂在漏层的驻留时间等于所述堵漏剂的交联时间，则不加入促凝剂或者缓凝剂，将所述堵漏剂加入清水搅拌混合进行堵漏。
本发明的堵漏剂发生交联时间不仅受温度控制，随温度升高，凝胶速率加快，而且可以根据促凝剂/缓凝剂的加入量来控制交联时间。另外，当本发明所述的钻井井下交联凝胶堵漏剂进入裂孔、裂缝内部时，聚合物共混材料共同形成一个高强度的弹性体，以防止承压状态下的泥浆漏失，能够克服以往堵漏剂抗压强度低或只在表面封口的缺陷，提高堵漏效果和牢固率。因此，本发明的堵漏剂具有很好的堵漏效果。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种钻井井下交联凝胶堵漏剂，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，该堵漏剂包括：聚丙烯酰胺25％，有机胺类25％，甘蔗渣25％，聚乙烯醇5％，钠基膨润土20％。
该堵漏剂是通过将上述组分按照比例混合均匀制备的。
模拟井下交联堵漏，将上述堵漏剂加入100mL清水中，搅拌均匀，在100℃下4h固化成型；在120℃下2h固化成型；150℃下2h固化成型。
由此可以看出温度越高，固化时间越短；在120℃以上时，固化时间趋于一致。而常规交联堵漏剂的交联时间和温度无关，基本上都在1h以内完成。同时，交联后强度弱于本实施例的堵漏剂。
实施例2
本实施例提供了一种钻井井下交联凝胶堵漏剂，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，该堵漏剂包括：聚丙烯酰胺22.5％，醛类化合物22.5％，有机酸9％，核桃壳22.5％，PET4.5％，钠基膨润土18％。
该堵漏剂是通过将上述组分按照比例混合均匀制备的。
模拟井下交联堵漏时，将上述堵漏剂加入100mL清水中，搅拌均匀，在100℃下2h固化成型；在120℃下1.5h固化成型；150℃下1h固化成型。与实施例1相比，促凝剂有机酸的加入，相同温度下缩短了固化成型时间。
实施例3
本实施例提供了一种钻井井下交联凝胶堵漏剂，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，该堵漏剂包括：聚丙烯酰胺21％，有机胺21％，有机酸16.5％，锯末21％，聚乙烯醇4％，钠基膨润土16.5％。
该堵漏剂是通过将上述组分按照比例混合均匀制备的。
模拟井下交联堵漏时，将上述堵漏剂加入100mL清水中，搅拌均匀，在100℃下1.5h固化成型；在120℃下75min固化成型；150℃下1h固化成型。与实施例2相比，促凝剂有机酸量的增加，相同温度下固化成型时间更短。
实施例4
本实施例提供了一种钻井井下交联凝胶堵漏剂，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，该堵漏剂包括：聚丙烯酰胺22.5％，有机胺22.5％，碳酸钠9％，甘蔗渣22.5％，PET4.5％，钙基膨润土18％。
该堵漏剂是通过将上述组分按照比例混合均匀制备的。
模拟井下交联堵漏时，将上述堵漏剂加入100mL清水中，搅拌均匀，在100℃下8h固化成型；在120℃下6h固化成型；150℃下5h固化成型。与实施例1相比，缓凝剂碳酸钠的加入，相同温度下延长了固化成型时间。
实施例5
本实施例提供了一种钻井井下交联凝胶堵漏剂，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，该堵漏剂包括：聚丙烯酰胺22.5％，醛类化合物22.5％，有机酸9％，核桃壳22.5％，聚乙烯醇4.5％，钠基膨润土18％。
该堵漏剂是通过将上述组分按照比例混合均匀制备的。
模拟井下交联堵漏时，将上述堵漏剂加入100mL的清水中，搅拌均匀，在100℃下2h固化成型；在120℃下1.5h固化成型；150℃下1h固化成型。若将上述混合物加入100mL的浓度为35％的NaCl溶液中，搅拌均匀，在100℃下2h固化成型；在120℃下1.5h固化成型；150℃下1h固化成型。由此实施例看出，在盐水中的固化时间和清水中的固化时间基本相同，表明盐侵对固化时间无影响。
本发明可以根据促凝剂或缓凝剂的加入量来控制交联时间，制备的堵漏剂具有很好的堵漏效果，同时具备驻留与承压能力，并且承压能力强、成胶时间基本不受盐侵、钻屑等的影响。
与常规堵漏剂相比，本发明的堵漏剂主要针对大裂缝的恶性漏失，所述堵漏剂流动性好，便于管道注入，而且能根据设定的时间在漏层位置快速的交联驻留，承压能力更强，具有更好的实用性。
Claims (10)
1.一种钻井井下交联凝胶堵漏剂，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，其组分包括高分子聚合物10％-30％、交联剂10％-30％、高分子纤维10％-30％、增韧剂2％-10％和分散剂10％-30％。
2.如权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，以堵漏剂的重量百分含量为100％计，所述堵漏剂还含有1％-20％的促凝剂或缓凝剂，优选为1-10％。
3.如权利要求2所述的堵漏剂，其特征在于，所述促凝剂为有机酸类化合物，优选为乙二酸、己二酸或水杨酸；所述缓凝剂为碱类化合物，优选为碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾。
4.如权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述高分子聚合物为水溶性聚合物，优选为聚酰胺类、聚胺类或聚醇类，所述聚酰胺类聚合物优选为聚丙烯酰胺或聚丁烯酰胺，更优选为分子量是300-1000万的聚丙烯酰胺或聚丁烯酰胺；聚胺类聚合物优选为聚季胺盐；聚醇类聚合物优选为聚乙烯醇。
5.如权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述交联剂为有机胺类化合物或醛类化合物，优选为六亚甲基四胺、甲醛或三聚甲醛。
6.如权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述高分子纤维为甘蔗渣、锯末或核桃壳。
7.如权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述增韧剂为聚合物类弹性体。
8.如权利要求7所述的堵漏剂，其特征在于，所述聚合物类弹性体的材质为聚对苯二甲酸乙二酯或聚乙烯醇。
9.如权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述分散剂为钠基膨润土或钙基膨润土。
10.权利要求1-9任一项所述的钻井井下交联凝胶堵漏剂的堵漏方法，其包括以下步骤：
向钻井中加入交联凝胶堵漏剂；
假设某井位漏失段的平均温度为T℃，在T℃下，如果所述堵漏剂在漏层的驻留时间大于所述堵漏剂的交联时间，则在所述堵漏剂中加入缓凝剂，然后，加入清水混合搅拌进行堵漏；如果所述堵漏剂在漏层的驻留时间小于所述堵漏剂的交联时间，则在所述堵漏剂中加入促凝剂，然后，加入清水混合搅拌进行堵漏；如果所述堵漏剂在漏层的驻留时间等于所述堵漏剂的交联时间，则不加入促凝剂和缓凝剂，将所述堵漏剂加入清水搅拌混合进行堵漏。
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