CN106010485A - 一种自胶结堵漏剂及堵漏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自胶结堵漏剂及堵漏方法，所述自胶结堵漏剂，各组分质量百分比含量为：丙烯酰胺单体为25～35％，交联剂为0.1～0.5％，碳酸钠为0.2～0.5％，膨润土为20～25％，高分子聚合物为2～5％，预交联凝胶颗粒为3～5％，细目碳酸钙为30～35％，纤维为5～8％，引发剂为0.1～0.5％，将上述原料混合均匀即成自胶结堵漏剂，该堵漏剂利用地层温度，使分子间产生聚合反应，形成具有一定的吸水膨胀性能和抗压强度的胶塞，从而堵塞漏失层。
Description
技术领域
本发明涉及钻井工程堵漏技术领域，特别涉及一种自胶结堵漏剂及堵漏方法。
背景技术
井漏是油气钻井作业中一种常见的井下复杂情况，井漏可以发生在浅、中及深部各地层，也可以在不同地质年代的地层中发生，而且在各类岩性的地层中都可能出现。由于井漏漏失类型的不同，制约因素较多，而且由于堵漏技术的针对性都比较强，所以至今很难有一个通用的模式来进行防漏和堵漏。目前用常用的桥接堵漏材料来对付大裂缝、大孔隙，以及含大量地层水、特别是高矿化度地层水等苛刻条件下的恶性漏失还具有诸多的局限性。桥接类堵漏材料的可变形性较差或不具备变形性，如果堵漏材料稍大于漏层孔隙裂缝尺寸或与漏层孔隙裂缝的形状不匹配，就不易进入到漏层中，而是在漏层表面形成堆积，极易造成堵漏效果不佳或者堵漏后很容易发生重复性漏失。目前的预交联凝胶堵漏材料在堵漏过程中存在不足：1)体系内部结构松散，缺乏统一的结构整体性，从而导致其材料自身抗压强度不足，与漏层无胶结，随着钻井液的冲刷，易沿着漏失通道流失，导致成功率较低；2)常规凝胶一旦形成后，体系粘度不再变化，其整体的抗压强度基本恒定，并不随时间变化，在地层中后期强度增加极其有限，随着后期钻井过程中钻井液的反复冲刷，复漏的几率增大。
专利201510111197.0公开了一种凝胶堵漏剂，该堵漏剂由以下重量百分比的原料制成：聚丙烯酸钠4～8％，棉丝15～25％，过硫酸铵0.05～0.1％，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1％～5％，木粉15～25％，余量为丙烯酰胺。虽然该专利公开了丙烯酰胺的连锁聚合反应并凝结成坚硬的固体物，与漏层岩石胶结在一起，增强了堵漏效果，但是，该专利中的棉丝和木粉抗温性均较差，长时间在地层高温的作用下，棉丝和木粉易变质，强度降低，会导致再次发生漏失。
发明内容
为此，本发明所需要解决的技术问题在于提供一种能够进入漏失孔隙或裂缝的深部，利用地层温度使分子间发生聚合，形成具有抗高温、抗压强度的胶塞，并能够与漏层胶结的一种自胶结堵漏剂及堵漏方法。
为解决上述技术问题，本发明通过如下技术方案实现：
一种自胶结堵漏剂，各组分质量百分比含量为：
丙烯酰胺单体为25～35％，
交联剂为0.1～0.5％，
碳酸钠为0.2～0.5％，
膨润土为20～25％，
高分子聚合物为2～5％，
预交联凝胶颗粒为3～5％，
细目碳酸钙为30～35％，
纤维为5～8％，
引发剂为0.1～0.5％。
将上述原料混合均匀即成自胶结堵漏剂。
交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和/或二甲基二烯丙基氯化铵。
高分子聚合物为聚丙烯酰胺和/或聚丙烯酰胺钾盐。
预交联凝胶颗粒采用粒径为小于5mm的预交联凝胶颗粒。预交联凝胶颗粒为丙烯酰胺均聚或与丙烯酸和丙烯酸酯中的一种或两种单体共聚所生成的预交联凝胶颗粒。
细目碳酸钙采用粒径为300～600目的细目碳酸钙。
纤维采用长度为6～15mm的聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和聚氨酯纤维中的一种或多种。
引发剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵。
一种堵漏方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)下光钻杆至漏层顶部20～30m，上下活动钻具；
(2)在配浆罐中配制含油自胶结堵剂的堵漏浆，按照重量份计，每100份水中加入15～25份自胶结堵漏剂，充分搅拌混合后，立即将自胶结堵漏浆注入井内漏层处，候凝4～8小时。
本发明与现有技术相比较具有如下优点：
本发明的自胶结堵漏剂可以进入漏失孔隙或裂缝的深部，利用地层温度，使分子间产生聚合反应，体系黏度迅速增加，在漏失壁形成很强的黏附力，并形成具有一定的吸水膨胀性能和抗压强度的胶塞，从而堵塞漏失层，一旦封堵成功将达到有效封堵作用，不会发生再次井漏问题；该自胶结堵漏剂具有可变性，不受空间及缝隙限制，体系成胶后具有抗稀释性，不易被地层水冲走；使用量少，施工简单方便。
附图说明
图1是自胶结堵漏剂形成的胶塞在水中不同时间的膨胀倍数。
图2是自胶结堵漏剂形成的胶塞封堵模拟裂缝的承压能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例1
丙烯酰胺单体25％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.1％，碳酸钠0.5％，膨润土24.3％，聚丙烯酰胺5％，粒径为4mm的聚丙烯酰胺-丙烯酸酯凝胶颗粒5％，粒径为500目的细目碳酸钙35％，长度为12mm的聚丙烯纤维5％，过硫酸铵0.1％。
实施例2
丙烯酰胺单体30％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.3％，碳酸钠0.3％，膨润土22.2％，聚丙烯酰胺钾盐4％，粒径为3mm的聚丙烯酰胺-丙烯酸凝胶颗粒5％，粒径为400目的细目碳酸钙30％，长度为9mm的聚丙烯腈纤维8％，过硫酸铵0.2％。
实施例3
丙烯酰胺单体35％，二甲基二烯丙基氯化铵0.5％，碳酸钠0.2％，膨润土21.0％，聚丙烯酰胺2％，粒径为2mm的聚丙烯酰胺凝胶颗粒3％，粒径为300目的细目碳酸钙30％，长度为6mm的聚氨酯纤维8％，过硫酸钾0.3％。
以上各例均为通过混合机配制，将堵漏材料混合后，按照每100份(重量)水中加入20份(重量)自胶结堵漏剂，搅拌均匀后，装入密闭的容器或堵漏模具中，放入80℃的恒温箱几个小时后，即成胶塞或胶塞堵漏模具，进行性能评价，见图1和2。
性能评价
1、胶塞吸水膨胀性能
胶塞吸水膨胀倍数实验采用了直接测量体积变化法，其测试方法为用带准确刻度的量筒先量取一定体积的水V1，加入胶塞，读取量筒中实际水刻度体积V2,则胶塞的体积为V3＝V2-V1，在室温下吸水膨胀一段时间后，倒出量筒里的剩余水，重新初始净水体积V1，读取量筒中实际水刻度体积V4，此时，胶塞吸水膨胀体积为V5＝V4-V1，V5/V3的值即为胶塞在某个时间段的体积膨胀倍数，胶塞吸水膨胀结果见图1。
由图1可知，胶塞在地层中可以吸水膨胀，可以接近到原体积的1.7倍，胶塞在孔隙裂缝中发生膨胀增加贾敏效应及与岩石壁的黏附力。这是具有同样凝胶强度的其他堵漏剂达不到的膨胀性能。
2、裂缝性漏失堵漏性能
裂缝性漏失堵漏性能实验采用DL型堵漏材料试验装置，该试验装置是目前使用最多的堵漏试验装置，其测试方法为将制作的胶塞堵漏模具放入DL型堵漏材料试验装置，测试胶塞的承压封堵性能，结果见图2。
由图2可知，随着裂缝的增大，突破压力越来越低，但从总体来说，胶体系具有一定的承压堵漏能力，特别对中微裂缝堵漏能力较强。
3、现场试验
某井钻至井深1981m，井口失返，井口液面灌不满，使用1次常规堵漏，堵漏失败；1次水泥堵漏，漏失恶化，没有水泥塞；于是采用自胶结堵漏剂的堵漏方法进行堵漏。
下光钻杆至1957m，上下活动钻具，在4#循环罐配制自胶结堵漏浆20m3，用清水配浆，通过加重漏斗加入20wt％自胶结堵漏剂，充分搅拌混合后，用20L/s排量，泵入堵漏浆17m3，替泥浆13m3，起钻至套管脚，候凝6h，下钻至1883m遇阻，钻塞至井深1981m，用30L/s排量循环，无漏失，堵漏成功。其中，自胶结堵漏剂由丙烯酰胺单体30％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.3％，碳酸钠0.3％，膨润土22.2％，聚丙烯酰胺4％，粒径为4mm的聚丙烯酰胺凝胶颗粒5％，粒径为325目的细目碳酸钙30％，长度为12mm的聚丙烯腈纤维8％，过硫酸铵0.2％组成。
Claims (10)
1.一种自胶结堵漏剂，其特征在于：各组分质量百分比含量为：
丙烯酰胺单体为25～35％，
交联剂为0.1～0.5％，
碳酸钠为0.2～0.5％，
膨润土为20～25％，
高分子聚合物为2～5％，
预交联凝胶颗粒为3～5％，
细目碳酸钙为30～35％，
纤维为5～8％，
引发剂为0.1～0.5％。
2.根据权利要求1所述的自胶结堵漏剂，其特征在于：所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和/或二甲基二烯丙基氯化铵。
3.根据权利要求1所述的自胶结堵漏剂，其特征在于：所述高分子聚合物为聚丙烯酰胺和/或聚丙烯酰胺钾盐。
4.根据权利要求1所述的自胶结堵漏剂，其特征在于：所述预交联凝胶颗粒采用粒径为小于5mm的预交联凝胶颗粒。
5.根据权利要求1所述的自胶结堵漏剂，其特征在于：所述细目碳酸钙采用粒径为300～600目的细目碳酸钙。
6.根据权利要求1所述的自胶结堵漏剂，其特征在于：所述纤维采用长度为6～15mm的纤维。
7.根据权利要求1所述的自胶结堵漏剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵。
8.根据权利要求4所述的自胶结堵漏剂，其特征在于：所述预交联凝胶颗粒为丙烯酰胺均聚或与丙烯酸和丙烯酸酯中的一种或两种单体共聚所生成的预交联凝胶颗粒。
9.根据权利要求6所述的自胶结堵漏剂，其特征在于：所述纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和聚氨酯纤维中的一种或多种。
10.一种堵漏方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)下光钻杆至漏层顶部20～30m，上下活动钻具；
(2)在配浆罐中配制包含权利要求1所述的自胶结堵漏剂的堵漏浆，按照重量份计，每100份水中加入15～25份权利要求1所述的自胶结堵漏剂，充分搅拌混合后，立即将自胶结堵漏浆注入井内漏层处，候凝4～8小时。
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