CN105925254B - 一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系 - Google Patents

一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系 Download PDF

Info

Publication number
CN105925254B
CN105925254B CN201610454959.1A CN201610454959A CN105925254B CN 105925254 B CN105925254 B CN 105925254B CN 201610454959 A CN201610454959 A CN 201610454959A CN 105925254 B CN105925254 B CN 105925254B
Authority
CN
China
Prior art keywords
drilling
liquid
sodium
parts
rejected well
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610454959.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105925254A (zh
Inventor
程小伟
梅开元
郭小阳
张兴国
李早元
庄稼
宋玉龙
周彪
金也
刘健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Petroleum University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN201610454959.1A priority Critical patent/CN105925254B/zh
Publication of CN105925254A publication Critical patent/CN105925254A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105925254B publication Critical patent/CN105925254B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/426—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells for plugging
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，由以下各组分按其重量份组成：废弃钻井液100份，废弃钻屑10～100份，固化剂30～100份，激活剂0.5～5份，激活助剂0.5～5份，抗污染剂0.1～3份，稀释剂0.1～3份；所述固化剂为矿渣和海泡石以50：2的质量比例复配而成；所述激活剂是氢氧化钠或氢氧化钾；所述激活助剂是九水硅酸钠、碳酸钠、碳酸钙或其混合物；所述抗污染剂是水杨酸钠、柠檬酸钾、五硼酸钠或其混合物；所述稀释剂是木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、羟乙基纤维素或其混合物。本发明原理可靠，成本低廉，节约资源，环境友好，现场应用方便，特别适用于低丰度、低压低渗、易漏区块油气井的固井施工。

Description

一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系
技术领域
本发明涉及一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系以及配套的回注工艺技术，特别适合于低丰度、低压低渗、易漏区块油气井对超长裸眼段要求全封固的固井作业。
背景技术
随着国家十三五油气战略规划的提出，天然气资源已成为我国国民经济和社会发展的重要能源形式之一，具有高效、环保、清洁的特点，是未来治理我国大气污染的首选清洁能源。一方面，国际上对页岩气资源的大力开发，使得页岩气成为一种经济实用的清洁能源，这就对我国常规天然气资源的开发，提出“降本增效”的行业挑战；另一方面，油气井钻井开发过程中的废弃钻井液与钻屑对环境冲击很大。我国对环境保护的管控力度不断加大，这使得废弃钻井液与钻屑的综合处理利用，成为一些低成本、低丰度、低压低渗、易漏区块开发的技术难题。
废弃钻井液和钻屑是钻井过程中主要的废弃物，若直接排放，会对自然环境造成很大威胁。随着钻井过程中使用钻井液添加剂种类和数量的增加，其对环境的危害也随之增加。随着时代的发展，对废弃钻井液与钻屑随意排放给环境带来的危害和影响，已经引起普遍关注和重视，因此，废弃钻井液与钻屑的无害化处理技术具有广阔的市场前景以及应用价值。
截止目前，研究人员主要以MTC技术解决钻井液带来的问题，传统MTC技术是基于体系较为完整的钻井液或新配基液，然而这一技术存在固化体高温开裂的缺点(杨振杰等.矿渣MTC固化体的脆裂问题及改进途径.石油钻采工艺，2001，23(3)：31-35)。废弃钻井液是在长时间钻井过程中性能劣化产生的(王书磊.护壁专用泥浆性能劣化规律研究.徐州:中国矿业大学出版社，2008)，因其性能劣化导致体系稳定性变差，对钻进过程带来不利影响甚至严重的危害。由于废弃钻井液是一种不稳定的复杂体系，传统MTC技术无法实现废弃钻井液的再利用，且无法将钻屑充分利用。也有学者(余永刚等.钻屑回注技术.天然气勘探与开发.2009，32(4)：60-64)将钻屑细磨后通过液体回注到回注井中。该方法从一定程度上解决了钻屑的处理问题，但是由于开凿回注井的成本较高，且回注液体不具备可固化的性能，因此回注液对地层堵漏与提高地层承压能力的功能十分有限，更不能作为固井工作液使用。在一些低成本、低丰度、低压低渗、易漏区块开发过程中，由于其环境承载能力有限，因此废弃钻井液与钻屑的无害化处理极为重要。为克服苛刻的地质条件及保护自然环境，并降低开发过程中废弃物排放处理成本及其他生产成本，努力在传统气井固井领域有所突破，新型的废弃钻井液与钻屑制备固井工作液体系的研究价值日趋显现，并具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，该体系具有低成本、环境友好、体系稳定、强度符合填充段固井要求的优点。本发明对于低丰度、低压低渗、易漏区块油气井降本增效以及环境保护性开发具有重要研究意义，克服了现有水泥浆体系的缺点和应用的局限性，具有非常广阔的市场应用前景。
为达到以上技术的目的，本发明提供以下技术方案。
一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，由以下各组分按其重量份组成：
所述废弃钻井液为现场取样的废弃水基钻井液，除适用于高温高压钻井的特种水基钻井液体系外，适用的废弃钻井液密度范围为1.10-2.05g/cm3。
所述钻屑为钻井过程中产生，由钻井液振动筛分离获取，并磨制为粒径小于300μm的颗粒。
所述固化剂为矿渣和海泡石以50：2的质量比例复配而成，其中矿渣为S105级细磨水淬高炉矿渣(GB/T18046-2008)；海泡石为粒径不小于100μm的粉体。
所述激活剂是氢氧化钠或氢氧化钾。
所述激活助剂是九水硅酸钠、碳酸钠、碳酸钙或其混合物。
所述抗污染剂是水杨酸钠、柠檬酸钾、五硼酸钠或其混合物。
所述稀释剂是木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、羟乙基纤维素或其混合物。
本发明加入海泡石，是由于海泡石具有多层结构，可以起到吸水并缓释的作用，通过水的缓释作用，抑制了固化体高温开裂，并在钻屑的加入后形成一种仿混凝土体系，使得固化体的耐温性提高，该发明适用温度为室温～150℃。
本发明的固化剂是一种环境友好的地质聚合物，属于工业废弃物，具有很好的循环利用价值，还解决了工业废弃物排放的问题。
本发明激活剂的作用在于，首先是破坏废弃钻井液中的聚合物组分，使得废弃钻井液体系得以充分利用，其次是激活固化剂成分，固化剂具有潜在的活性，需要在激活剂的作用下激活，进一步形成胶凝结构达到固化的目的。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
(1)该固井工作液体系以废弃钻井液与钻屑为基础，具有来源广、低成本的优势；
(2)该固井工作液体系密度适用范围广，且稠化时间可调节，尤其是在低密度体系中具有低密度水泥浆体系无法替代的低成本优点，该工作液体系的流动性好，失水量小，浆体的流变性也优于低密度水泥浆体系，完全满足现场注水泥施工要求；
(3)该固井工作液体系具有低密度，高触变性的特点，针对低丰度、低压低渗、易漏区块油气井固井中易漏失的难点，具有很好的防漏、堵漏功能，这是普通低密度水泥浆体系所不具备的优点，对油气井超长裸眼段的填充效果也可以达到低密度水泥石的基本要求。
综上所述，本发明原理可靠，成本低廉，充分利用多种工业废弃物，节约资源，环境友好，且现场应用方便，特别适用于低丰度、低压低渗、易漏区块油气井的固井施工，为该区块的开采与利用提供良好的技术保障，并节约生产成本，提高生产效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一、基于废弃钻井液与钻屑的固井工作液体系的制备
实施例1
配方：废弃钻井液(1.10g/cm3)100份、细磨废弃钻屑10份、固化剂30份、氢氧化钠0.5份、九水硅酸钠0.5份、五硼酸钠0.1份、羟乙基纤维素0.1份。
实施例2
配方：废弃钻井液(1.20g/cm3)100份、细磨废弃钻屑20份、固化剂40份、氢氧化钾0.5份、碳酸钙1份、水杨酸钠0.3份、木质磺酸钙0.5份。
实施例3
配方：废弃钻井液(1.55g/cm3)100份、细磨废弃钻屑40份、固化剂60份、氢氧化钠2份、碳酸钠2份、柠檬酸钾0.7份、木质素磺酸钠1份。
实施例4
配方：废弃钻井液(1.75g/cm3)100份、细磨废弃钻屑70份、固化剂80份、氢氧化钾3份、九水硅酸钠4份、水杨酸钠1.5份、木质素磺酸钠1.5份。
实施例5
配方：废弃钻井液(2.05g/cm3)100份、细磨废弃钻屑100份、固化剂100份、氢氧化钠5份、碳酸钠5份、柠檬酸钾3份、羟乙基纤维素3份。
二、废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系的性能测试
将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5分别按照水泥浆体国家标准GB/T19139-2012进行固化液浆体的配制，测定该固化液体系的密度、流动度和稠化时间等基础性能，以及在不同养护温度下固化体的抗压强度。
废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系工程性能结果见表1，废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系抗压强度评价结果见表2。
表1废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系工程性能评价
表1实验结果表明，本发明废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系具有良好的工程性能，能够满足现场固井施工的要求。
表2废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系抗压强度评价
其中实施例4和5在高温增压养护釜中进行养护。
通过分析表2的实验结果可知，该废弃钻井液与钻屑制备的固井用工作液体系在各种条件下养护固化后的固化体能够保持强度并逐渐增强，并未出现强度衰减现象。而且在低密度体系中，强度也完全符合固井作业中填充段的强度要求，并随着养护温度的提高，强度不断发展。
综上所述，本发明符合普通固井工作液的性能要求，与传统MTC体系和低密度水泥浆体系相比，具有较好的经济适用性，且对于废弃钻井液与钻屑的消耗量也非常巨大，满足钻井现场废弃钻井液处理的需求，其固井现场施工工艺与传统固井施工工艺无异，使得其具有很好的工程适用性。

Claims (3)

1.一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，由以下各组分按其重量份组成：
所述固化剂为矿渣和海泡石以50：2的质量比例复配而成；
所述激活剂是氢氧化钠或氢氧化钾；
所述激活助剂是九水硅酸钠、碳酸钠、碳酸钙或其混合物；
所述抗污染剂是水杨酸钠、柠檬酸钾、五硼酸钠或其混合物；
所述稀释剂是木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、羟乙基纤维素或其混合物；
所述废弃钻井液为现场取样的废弃水基钻井液，其密度范围为1.10-2.05g/cm3。
2.如权利要求1所述的一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，其特征在于，所述钻屑为钻井过程中产生，由钻井液振动筛分离获取，并磨制为粒径小于300μm的颗粒。
3.如权利要求1所述的一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，其特征在于，所述固化剂为矿渣和海泡石以50：2的质量比例复配而成，其中矿渣为S105级细磨水淬高炉矿渣，海泡石为粒径不小于100μm的粉体。
CN201610454959.1A 2016-06-22 2016-06-22 一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系 Active CN105925254B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610454959.1A CN105925254B (zh) 2016-06-22 2016-06-22 一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610454959.1A CN105925254B (zh) 2016-06-22 2016-06-22 一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105925254A CN105925254A (zh) 2016-09-07
CN105925254B true CN105925254B (zh) 2018-09-28

Family

ID=56830431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610454959.1A Active CN105925254B (zh) 2016-06-22 2016-06-22 一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105925254B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107699217A (zh) * 2017-10-09 2018-02-16 中国矿业大学 一种基于钻孔渣屑的轻质高膨钻孔密封材料及制备方法
CN107987814A (zh) * 2017-12-05 2018-05-04 西南石油大学 一种多功能低密度固化工作液体系
CN108359435A (zh) * 2018-02-06 2018-08-03 西南石油大学 一种利用赤泥、矿渣和废弃钻井液制备的固井工作液
CN110551489B (zh) * 2018-06-04 2022-06-07 中国石油化工股份有限公司 一种渗透型固化前置液体系及其制备方法
CN109097012A (zh) * 2018-10-16 2018-12-28 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 油井水泥抗污染剂
CN110257027A (zh) * 2019-01-16 2019-09-20 胜利油田胜华实业有限责任公司 一种提高二界面胶结质量的钻固一体化工作液及其应用方法
CN115849772A (zh) * 2021-09-23 2023-03-28 中国石油化工股份有限公司 一种水基钻屑用地聚物固化剂及其处理方法
CN116854450A (zh) * 2023-03-15 2023-10-10 四川省建材工业科学研究院有限公司 一种水基钻井岩屑制备烧结保温砖的激活处理剂

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1086286A (zh) * 1992-10-22 1994-05-04 国际壳牌研究有限公司 钻井和固井的方法
CN1086576A (zh) * 1992-10-22 1994-05-11 国际壳牌研究有限公司 钻井及固井的方法
CN1858146A (zh) * 2005-12-26 2006-11-08 西南石油学院 一种抗污染高效隔离液及制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1086286A (zh) * 1992-10-22 1994-05-04 国际壳牌研究有限公司 钻井和固井的方法
CN1086576A (zh) * 1992-10-22 1994-05-11 国际壳牌研究有限公司 钻井及固井的方法
CN1858146A (zh) * 2005-12-26 2006-11-08 西南石油学院 一种抗污染高效隔离液及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105925254A (zh) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105925254B (zh) 一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系
CN103525383B (zh) 适用于煤层气井的成膜钻井液及其制备方法
CN104987117B (zh) 环保建筑隔热材料
CN108979713B (zh) 一种尾矿的处理和充填方法
US10975284B2 (en) Well cementation working solution prepared from red mud, slag and waste drilling fluids
CN103601381B (zh) 一种绿色高性能水泥及其生产方法
CN103740340B (zh) 膨胀固结型堵漏剂
CN103351105B (zh) 一种碱激发胶凝材料及其制备方法
CN104692720A (zh) 一种铜尾矿免烧砖及其制备方法
CN103626452B (zh) 一种超高水充填材料
CN107722956A (zh) 一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏水泥组合物、水泥浆及其制备方法
CN101486533A (zh) 矿业充填用早强胶固粉
CN107245338B (zh) 一种修道改良土壤结构的复合制剂及其制备方法
CN107487997B (zh) 一种赤泥的处理方法
CN108424047B (zh) 一种适用于砂土地层注浆加固治理的赤泥基速凝注浆材料
CN103333667B (zh) 低压力系数气藏储层保护钻井液配方及制备方法
CN113402216A (zh) 一种盾构渣土固化剂及其资源化利用方法
CN105152553A (zh) 一种基于盐化工固废物、建筑垃圾的绿色膨胀胶凝材料及制备方法及应用
CN107987814A (zh) 一种多功能低密度固化工作液体系
CN107098653A (zh) 一种环保路面砖及其制备方法
CN107216070A (zh) 高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系
CN105622023A (zh) 一种利用炉渣的淤泥固化剂
CN105776911A (zh) 超细粒尾矿充填、干堆用的胶凝材料
Yin et al. Experimental study on gangue backfilling materials improved by soda residue and field measurement of surface subsidence
CN105948580B (zh) 一种淤泥免烧结砖制作工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant