CN106190071A - 一种胶囊纤维防漏剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胶囊纤维防漏剂及其应用，所述胶囊纤维防漏剂包括胶囊及位于所述胶囊内部的纤维及纤维分散剂，所述胶囊为水溶性胶囊。本发明可应用于固井用的水泥浆中，所述胶囊纤维防漏剂加入到水泥浆中可均匀分散，且水泥浆浆体能保持稳定；采用本发明实施例纤维防漏剂配制的水泥浆可封堵1‑3mm的裂缝，具有良好的防漏性能。本发明纤维防漏剂可应用于各种密度的水泥浆体系，与多种外加剂体系配伍性强，不影响水泥浆性能。

Description

一种胶囊纤维防漏剂及其应用
技术领域
本发明属于水泥外加剂领域，尤其涉及一种胶囊纤维防漏剂及其应用。
背景技术
在油气井注水泥作业和其它地下注水泥作业中通常要求通过地面泵送设备将含有水泥、水和外加剂的水泥浆注入地下预定的地层中，以封固地层和套管之间的环空。典型的水泥浆被泵进套管内并且通过套管和地层之间的空隙上返到环空。水泥浆在环空中凝固，形成一个坚硬的水泥环柱，这个水泥环柱能与地层、与套管之间形成胶结，即固井。
井漏是在钻井、固井、测试等各种井下作业中，各种工作液(包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等)在压差作用下漏入地层的现象。油气井一旦发生漏失，不仅延误钻井作业时间，延长钻井周期，损失钻井液，损害油气层，干扰地质录井工作，而且还可能引起井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故，甚至导致井眼报废，造成重大的经济损失；另外井漏还会干扰地质录井工作和钻井液性能的正常维护和处理。因此，在钻井作业中应尽量避免井漏的发生。井漏问题是钻井工作长期存在且未能很好解决的技术难题，因而，堵漏技术是钻井工程界长期研究的重要课题。近几年来堵漏技术有了较大的发展，国内外各油田各地区均总结出了适合本地区特点的堵漏工艺技术，堵漏材料的品种也不断增多，堵漏成功率也在不断提高。尽管如此，由于井漏的原因复杂、制约因素较多，而且堵漏技术的针对性较强，井漏的问题至今仍然没有得到很好地解决，井漏造成的损失仍然居高不下。
目前固井通常使用的防漏剂，在水泥浆中分散性差，极易上浮，在水泥浆中分散不均匀，容易引起水泥浆结团，在地层与套管的环空中易造成桥堵、憋泵现场，引发安全事故，防漏性能差。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种胶囊纤维防漏剂及其应用，其可应用于固井用的水泥浆中，所述胶囊纤维防漏剂加入到水泥浆中可均匀分散，且水泥浆浆体能保持稳定，防漏能力强。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种胶囊纤维防漏剂，包括胶囊及位于所述胶囊内部的纤维及纤维分散剂，所述胶囊为水溶性胶囊。
作为进一步的优选，每份所述胶囊内部包含有1-2份高强无机纤维及1-2份纤维分散剂。
作为进一步的优选，所述胶囊的套合长度为12-14mm。
作为进一步的优选，所述纤维为束状的高强无机纤维，
作为进一步的优选，所述高强无机纤维选自碳纤维、硼纤维、氮化硅纤维、玻璃纤维和陶瓷纤维。
作为进一步的优选，所述高强无机纤维的长度为5-6mm，直径为10-30μm。
作为进一步的优选，所述每份胶囊里面包含两份高强无机纤维，一份纤维长度为5mm，一份纤维长度为6mm。
作为进一步的优选，所述纤维分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠。
一种胶囊纤维防漏剂的应用，所述胶囊纤维防漏剂加入到用于固井的水泥浆体中。
作为进一步的优选，所述胶囊纤维防漏剂加入到用于固井的水泥浆体中时干混。
作为进一步的优选，所述胶囊纤维防漏剂加入到用于固井的水泥浆体中的掺量为0.5-1.5％(BWOC)。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明胶囊纤维防漏剂是将纤维及纤维分散剂加入到胶囊中形成的；其中，所述胶囊掺入到水泥浆中后，在遇水和经过搅拌的情况下迅速溶解，释放出其内包含的纤维和纤维分散剂；当胶囊溶解后，所述纤维迅速分散为单根纤维，形成纤维网，提高水泥浆防漏能力；纤维分散剂可使纤维材料均匀、乱向的分散于水泥浆中，且不影响水泥浆的其他性能，例如水泥浆的流变性能，可保证安全施工。
(2)由于纤维容易结团，不能干混，不利于现场施工，而本发明将高强无机纤维设置在所述胶囊内，所述胶囊掺入到水泥浆中后可以干混，因而解决了纤维类防漏剂现场无法干混的问题，极大的方便现场施工。
(3)在无法干混的情况下，现场固井施工作业时只能采取从固井车上面撒到混浆灌内，加量难以控制，加量过多，有可能会形成“水泥疙瘩”，造成安全事故；加量少，堵漏效果和改善水泥石力学性能难以得到保证。而本发明可以干混，也能够准确的控制加入量。
(4)本发明采用束状的高强无机纤维，方便加入到胶囊中，抗拉强度高，承压能力高，防漏效果好。
(5)本发明纤维防漏剂，可适用于各种密度水泥浆体系，与多种外加剂配伍，具有良好的相容性。
具体实施方式
针对现有技术中防漏剂的缺陷，本发明通过提供一种胶囊纤维防漏剂及其应用，其可加入到固井用的水泥浆体，所述胶囊纤维防漏剂加入到水泥浆体中可均匀分散，且水泥浆浆体能保持稳定，防漏能力强。解决了现有防漏剂应用于水泥浆中分散不均匀、易结团及防漏效果差等问题。
本发明实施例胶囊纤维防漏剂，包括胶囊及位于所述胶囊内部的纤维及纤维分散剂，所述胶囊为水溶性胶囊。
本发明每份所述胶囊内部包含有1-2份纤维及1-2份纤维分散剂。本发明实施例胶囊中纤维的份数与纤维分散剂的比例根据纤维分散性确定，胶囊的掺量根据试验堵漏效果决定。所述胶囊的套合长度为12-14mm。本发明实施例所述纤维分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠。
本发明实施例所述纤维为高强无机纤维，所述高强无机纤维选自碳纤维、硼纤维、氮化硅纤维、玻璃纤维和陶瓷纤维。本发明高强无机纤维可以处理成束状，方便加入到胶囊中，而其他非无机纤维由于容易成团状，无法加入到胶囊中。另外，本发明实施例也可在高强无机纤维表面进行亲水处理，这样在水泥浆中更易分散。
不同长度的纤维防漏剂在堵漏性能方面有不同，堵较大尺寸孔隙或缝隙时使用长纤维更为有效，而在短纤维、长纤维都能够实现封堵的情况下，使用短纤维时漏失量更小。目前常见市售的纤维长度一般为3mm、5mm、6mm、9mm、12mm等，纤维3mm时防漏能力较差，纤维为9mm和12mm时，容易堵塞固井工具，导致安全事故发生，所以较为本发明实施例中理想的纤维长度为5-6mm，直径为10-30μm。
本发明实施例胶囊纤维防漏剂可加入到用于固井的水泥浆体中，所述胶囊纤维防漏剂加入到用于固井的水泥浆体中时可干混。当堵漏裂缝较大时本发明实施例胶囊掺量较高，当裂缝较小时胶囊掺量较小，并通过堵漏试验的堵漏效果决定。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
实施例1
取10份束状碳纤维，纤维长度为6mm，分别放入10份5#胶囊中，每份胶囊中含有1份束状碳纤维，然后每份胶囊中加入1份纤维分散剂三聚磷酸钠，形成胶囊纤维防漏。本发明实施例1胶囊纤维防漏剂以J01作为代号，对其进行防漏性能评价，结果如表1所示。
表1 J01防漏性能评价
实施例2
取20份束状玻璃纤维，纤维长度为5mm，放入10份4#胶囊中，每份胶囊中含有2份束状玻璃纤维，然后每份胶囊中加入2份纤维分散剂六偏磷酸钠，形成胶囊纤维防漏。
本发明实施例2胶囊纤维防漏剂以J02作为代号，对其进行防漏性能评价，结果如表2所示。
表2 J02防漏性能评价
实施例3
取10份束状陶瓷纤维，分别放入10份5#胶囊中，每份胶囊中含有1份束状碳纤维，其中5份纤维长度为5mm，另5份纤维长度为6mm，然后每份胶囊中加入1份纤维分散剂焦磷酸钠，形成胶囊纤维防漏。本发明实施例3胶囊纤维防漏剂以J03作为代号，对其进行防漏性能评价，结果如表3所示。
表3 J03防漏性能评价
实施例4
取20份束状氮化硅纤维，放入10份4#胶囊中，每份胶囊中含有一份纤维长度为5mm的束状氮化硅纤维及一份纤维长度为6mm的束状氮化硅纤维，然后每份胶囊中加入1份纤维分散剂六偏磷酸钠，形成胶囊纤维防漏。
本发明实施例4胶囊纤维防漏剂以J04作为代号，对其进行防漏性能评价，结果如表4所示。
表4 J04防漏性能评价
实施例5
取10份束状玻璃纤维(纤维长度为5mm)及10份束状碳纤维(纤维长度为5mm)，放入10份4#胶囊中，每份胶囊中含有1份束状玻璃纤维及1份碳纤维，然后每份胶囊中加入2份纤维分散剂六偏磷酸钠，形成胶囊纤维防漏。
本发明实施例5胶囊纤维防漏剂以J05作为代号，对其进行防漏性能评价，结果如表5所示。
表5 J05防漏性能评价
实施例6
取10份束状玻璃纤维(纤维长度为5mm)及10份束状碳纤维(纤维长度为6mm)，放入10份4#胶囊中，每份胶囊中含有1份束状玻璃纤维及1份碳纤维，然后每份胶囊中加入2份纤维分散剂六偏磷酸钠，形成胶囊纤维防漏。
本发明实施例6胶囊纤维防漏剂以J06作为代号，对其进行防漏性能评价，结果如表6所示。
表6 J06防漏性能评价
实施例7
取10份束状硼纤维(纤维长度为5mm)及10份束状碳纤维(纤维长度为6mm)，放入10份4#胶囊中，每份胶囊中含有1份束状硼纤维及1份碳纤维，然后每份胶囊中加入2份纤维分散剂六偏磷酸钠，形成胶囊纤维防漏。
本发明实施例7胶囊纤维防漏剂以J07作为代号，对其进行防漏性能评价，结果如表7所示。
表7 J07防漏性能评价
实施例8
取10份束状硼纤维，纤维长度为6mm，分别放入10份5#胶囊中，每份胶囊中含有1份束状硼纤维，然后每份胶囊中加入1份纤维分散剂三聚磷酸钠，形成胶囊纤维防漏。本发明实施例8胶囊纤维防漏剂以J08作为代号，对其进行防漏性能评价，结果如表1所示。
表8 J08防漏性能评价
从本发明实施例1-8纤维防漏剂的防漏性能评价表中可看出，本发明实施例1-8纤维防漏剂可以实现迅速、良好的封堵作用，并且增大胶囊或纤维掺量可封堵较大尺寸的孔隙或缝隙。并具有较高的承压能力，承压能力可达到3.5M Pa以上。
通过将本发明实施例1-8纤维防漏剂加入到水泥浆体中搅拌均匀，利用粘度计在50℃下测试实验浆的流变性。结果显示加入纤维防漏剂后，未影响水泥浆体的流变性，具有良好的配伍性。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
(1)本发明胶囊纤维防漏剂是将纤维及纤维分散剂加入到胶囊中形成的；其中，所述胶囊掺入到水泥浆中后，在遇水和经过搅拌的情况下迅速溶解，释放出其内包含的纤维和纤维分散剂；当胶囊溶解后，所述纤维迅速分散为单根纤维，形成纤维网，提高水泥浆防漏能力；纤维分散剂可使纤维材料均匀、乱向的分散于水泥浆中，且不影响水泥浆的其他性能，例如水泥浆的流变性能，可保证安全施工。
(2)由于纤维容易结团，不能干混，不利于现场施工，而本发明将高强无机纤维设置在所述胶囊内，所述胶囊掺入到水泥浆中后可以干混，无结团现象，因而解决了纤维类防漏剂现场无法干混的问题，极大的方便现场施工。
(3)在无法干混的情况下，现场固井施工作业时只能采取从固井车上面撒到混浆灌内，加量难以控制，加量过多，有可能会形成“水泥疙瘩”，造成安全事故；加量少，堵漏效果和改善水泥石力学性能难以得到保证。而本发明可以干混，也能够准确的控制加入量。
(4)本发明采用束状高强无机纤维，方便加入到胶囊中，抗拉强度高，承压能力高，防漏效果好。
(5)本发明纤维防漏剂，可适用于各种密度水泥浆体系，与多种外加剂配伍，具有良好的相容性。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种胶囊纤维防漏剂，其特征在于：包括胶囊及位于所述胶囊内部的纤维及纤维分散剂，所述胶囊为水溶性胶囊。
2.根据权利要求1所述的胶囊纤维防漏剂，其特征在于：每份所述胶囊内部包含有1-2份高强无机纤维及1-2份纤维分散剂。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊纤维防漏剂，其特征在于：所述胶囊的套合长度为12-14mm。
4.根据权利要求1所述的胶囊纤维防漏剂，其特征在于：所述纤维为束状的高强无机纤维。
5.根据权利要求4所述的胶囊纤维防漏剂，其特征在于：所述高强无机纤维选自碳纤维、硼纤维、氮化硅纤维、玻璃纤维和陶瓷纤维。
6.根据权利要求4所述的胶囊纤维防漏剂，其特征在于：所述高强无机纤维的长度为5-6mm，直径为10-30μm。
7.根据权利要求1所述的胶囊纤维防漏剂，其特征在于：所述纤维分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠。
8.根据权利要求1-7任一项所述的胶囊纤维防漏剂的应用，其特征在于：所述胶囊纤维防漏剂加入到用于固井的水泥浆体中。
9.根据权利要求8所述的胶囊纤维防漏剂，其特征在于：所述胶囊纤维防漏剂加入到用于固井的水泥浆体中时干混。
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