CN106281265A - 一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂及制备方法。其技术方案是：由水、凝胶堵漏剂、堵漏纤维、表面活性剂、轻质刚性堵漏添加剂、聚合物及吸水膨胀树脂组成；其中连续相为水，添加的凝胶堵漏剂占超低密度堵漏浆的质量百分比为50‑70%，堵漏纤维的质量百分比为0.1‑0.3%，表面活性剂的质量百分比为2.5‑3.5%，轻质刚性堵漏添加剂的质量百分比为2‑6%，聚合物的质量百分比为1‑2%，吸水膨胀树脂的质量百分比为0.5‑2%；本发明的有益效果是：本发明制备的堵漏剂，经过内部测试，其密度最低可达1.0g/cm3，且密度可调；具有很好的抗温能力，抗温能力达180℃，尤其适用于深井超深井的堵漏；承压能力≥15MPa，具有堵漏深度大，封堵效果好的特点，可封堵大尺寸裂缝及孔隙‑裂缝等多种类型的地层漏失。

Description

一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂及制备方法

技术领域

本发明涉及油气井工程技术领域，特别涉及一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂及制备方法。

背景技术

随着油气勘探开发的深入，钻井过程中遇到的地层越来越复杂，在钻进压力衰竭地层、破碎或弱胶结地层、裂缝发育地层时，井漏问题非常突出，尤其是一些低压易漏地层还会出现堵漏浆密度过大重新压漏地层，需要反复堵漏的难题。一旦发生漏失，不仅延误钻井时间，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；因此，在钻井过程中应尽量避免井漏发生。

目前常用的堵漏技术以桥接堵漏为主，占70-80%；大裂缝、大溶洞多使用水泥，水泥+桥堵，水泥+凝胶堵漏。桥接堵漏是利用钻井液中的堵漏颗粒来桥堵孔喉，这就需要根据钻井过程中漏失地层孔隙大小找到合适的钻井液颗粒分布，如果封堵材料与地层孔隙或裂缝尺寸不合适，钻井液将不能起到有效的桥堵作用，钻井液将侵入岩石深处造成封堵效果不好，且桥接堵漏以核桃壳、云母、锯末为主，抗温小于120℃，抗压小于6MPa，与地层胶结能力差，难以在裂缝开口处滞留和易发生二次漏失等问题，难以达到架桥封堵的目的。凝胶堵漏具有抗温抗盐能力差，承压能力低，强度低等缺点。水泥堵漏具有难滞留，易窜混，水泥浆密度高扩散速度快，周期长，施工存在风险，易造成钻杆固结等井下复杂事故的缺点。

现有的堵漏剂专利有一种钻井复合堵漏剂及其生产工艺CN1153199、钻井堵漏剂CN1051957、勘探钻井用堵漏剂CN1032667、一种油井封窜堵漏剂CN1757697、一种钻井液用自适应防漏堵漏剂CN101089116等。

上述这些堵漏剂虽然得到了不错的堵漏效果，但仍存在一些不足：

1.现有的堵漏技术配置的堵漏浆密度过大，缺乏专门针对低压易漏地层的高效高强度的超低密度堵漏技术；

2.对于在大孔道和裂缝性复杂漏失井的承压堵漏，堵漏剂不能在漏失层中有效驻留，再加上漏失层地层水的流动冲刷作用，常常被稀释和流失，难以在漏失层形成有效的封堵层，地层承压强度低；

3.中、大颗粒的桥堵材料无法进入地层，易在井壁封口只能起到暂堵作用，无法承压，而水泥等高强度的堵漏浆却与破碎地层胶结能力差，强度不匹配，容易产生硬脆碎裂，地层承压强度低；

4.堵漏浆抗高温能力差，堵漏材料在深部漏层，特别是高温高压下会发生软化变型或是碳化，从而失去其架桥的作用，在漏失通道很快失去架桥支撑作用，从而失去了堵漏的作用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂及制备方法，该技术方案采用纤维/凝胶堵漏剂来对地层进行封堵，密度最低可达到1.0g/cm3，以适用于低压易漏地层，实现有效封堵的目的。

本发明提到的一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其技术方案是：由水、凝胶堵漏剂、堵漏纤维、表面活性剂、轻质刚性堵漏添加剂、聚合物及吸水膨胀树脂组成；其中连续相为水，添加的凝胶堵漏剂占超低密度堵漏浆的质量百分比为50-70%，堵漏纤维的质量百分比为0.1-0.3%，表面活性剂的质量百分比为2.5-3.5%，轻质刚性堵漏添加剂的质量百分比为2-6%，聚合物的质量百分比为1-2%，吸水膨胀树脂的质量百分比为0.5-2%。

上述的凝胶堵漏剂为可酸化凝固承压堵漏剂。

上述的堵漏纤维使用HD-1纤维和HD-2抗高温纤维复配，在超低密度堵漏浆中，HD-1纤维的质量百分含量为0.1-0.15%，HD-2抗高温纤维的质量百分含量为0.15-0.2%。

上述的表面活性剂为AOS发泡剂。

上述的轻质刚性堵漏添加剂为硅酸盐堵漏微砂。

上述的聚合物为LV-CMC，即低粘度羧甲基纤维素。

上述的吸水膨胀树脂为XH-L200型。

本发明提到的一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：

室温下，在水中先加入表面活性剂，待充分搅拌发泡后再依序加入凝胶堵漏剂、堵漏纤维、聚合物、吸水膨胀树脂和轻质刚性堵漏添加剂充分搅拌混合而成。

本发明的超低密度堵漏浆，可以解决国内目前低压易漏地层由于地层承压能力差，堵漏浆密度过高而容易出现反复压漏、需多次堵漏等问题，填补了该方面的技术空白。根据低压易漏地层的特点，本发明的超低密度堵漏技术的技术思路为：使用表面活性剂进行充分发泡，降低堵漏浆的密度；用纤维/凝胶堵漏剂体系，提高堵漏浆承压强度、增强悬浮稳定性；用吸水膨胀树脂，减少渗透率，阻止水力劈尖作用；用轻质刚性堵漏添加剂，增加堵漏浆固结强度的同时可进一步降低堵漏浆的密度。为此，本发明的超低密度堵漏浆是一种超低密度，且密度在一定范围内可调的堵漏浆体系，该堵漏浆注入漏层后，能进入裂缝及孔隙的深处，并发生驻留、固结，最终形成具有很高胶结强度的固结物，从而达到有效封堵的目的。

本发明的有益效果是：本发明制备的堵漏剂，经过内部测试，其密度最低可达1.0g/cm3，且密度可调，可用于低压易漏地层和弱胶结地层的漏失；具有很好的抗温能力，抗温能力达180℃，尤其适用于深井超深井的堵漏；承压能力≥15MPa，具有堵漏深度大，封堵效果好的特点，可封堵大尺寸裂缝及孔隙-裂缝等多种类型的地层漏失。

具体实施方式

实施例1：称量400mL清水，加入50%凝胶堵漏剂，充分搅拌，配制堵漏浆。

将配制的堵漏浆使用钻井液密度计测量其密度为1.27g/cm³。

实施例2：称量400mL清水，加入2.5% AOS发泡剂（表面活性剂），待充分搅拌发泡后加入50%凝胶堵漏剂，配制堵漏浆，进行发泡剂优选实验。

将配制的堵漏浆使用钻井液密度计测量其密度为1.13g/cm³。

实施例3：称量400mL清水，加入2.5%十二烷基硫酸钠（表面活性剂），待充分搅拌发泡后加入50%凝胶堵漏剂，配制堵漏浆，进行发泡剂优选实验。

将配制的堵漏浆使用钻井液密度计测量其密度为1.23g/cm³。

实施例4：称量400mL清水，加入3.5% 十二烷基苯磺酸钠（表面活性剂），待充分搅拌发泡后加入50%凝胶堵漏剂，配制堵漏浆，进行发泡剂优选实验。

将配制的堵漏浆使用钻井液密度计测量其密度为1.27g/cm³。

实施例1-4说明：实施例1为不使用发泡技术的堵漏浆可达到的密度值，该密度较高，不能适用于低压易漏地层，因此需要添加一种表面活性剂，通过发泡技术来降低堵漏浆的密度。实施例2-4为发泡剂优选方案，通过对比可知实施例2中使用的AOS发泡剂的发泡效果最好，不仅加量少，而且形成的泡沫稳定，对堵漏浆密度影响最大，因此本发明中选用了AOS发泡剂。

实施例5：称量400mL清水，依序加入6%膨润土浆（钠土基浆）、0.5%LV-CMC（低粘羧甲基纤维素钠盐，为一种增粘剂）、3%SMP-Ⅱ（钻井液用磺甲基酚醛树脂，为一种降滤失剂）、3%SPNH（钻井液用褐煤树脂，为一种降滤失剂）和0.1%PAM（聚丙烯酰胺），充分搅拌，配制基浆。

将配制的基浆使用中压滤失水仪测量其API滤失量（评价堵漏剂的封堵能力）为6.4 mL，使用六速旋转粘度计测量其表观粘度为34 mPa·s。

实施例6：取400mL实施例5配制的基浆，加入0.1% HD-1堵漏纤维和0.2% HD-2抗高温堵漏纤维，配制堵漏浆，进行堵漏纤维复配实验。

将配制的堵漏浆使用中压滤失水仪测量其API滤失量为2.6 mL，使用六速旋转粘度计测量其表观粘度为27 mPa·s。

实施例7：取400mL实施例6配制的堵漏浆，放入180℃滚子炉中高温热滚16h，进行抗温性实验。

将高温热滚后堵漏浆使用中压滤失水仪测量其API滤失量为7.4 mL，使用六速旋转粘度计测量其表观粘度为42 mPa·s。

实施例8：取400mL步骤5配制的基浆，加入0.15% HD-1堵漏纤维和0.15% HD-2抗高温堵漏纤维，配制堵漏浆，进行堵漏纤维复配实验。

将配制的堵漏浆使用中压滤失水仪测量其API滤失量为3 mL，使用六速旋转粘度计测量其表观粘度为30 mPa·s。

实施例9：取400mL步骤8配制的堵漏浆，放入180℃滚子炉中高温热滚16h，进行抗温性实验。

将高温热滚后堵漏浆使用中压滤失水仪测量其API滤失量为7.4 mL，使用六速旋转粘度计测量其表观粘度为34 mPa·s。

实施例5-9说明：该系列实施例为堵漏纤维复配实验，由于HD-2抗高温堵漏纤维虽然抗高温效果好，但是价格昂贵，因此需要与HD-1堵漏纤维复配使用，降低堵漏浆的成本。实施例5为复配实验配制的基浆，实施例6为HD-1堵漏纤维：HD-2抗高温堵漏纤维=1:2时API滤失量明显下降，堵漏纤维的封堵效果明显，且加入堵漏纤维后对基浆的增粘效果不明显，实施例7为实施例6的抗高温性实验，通过实验表明使用高温180℃条件下仍然保持着很好的封堵性；实施例8-9为HD-1堵漏纤维：HD-2抗高温堵漏纤维=1:1时，同实施例6-7。

实施例10：本发明提到的一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其技术方案是：

称量400mL清水，加入2.5% AOS发泡剂，待充分搅拌发泡后依序加入50%凝胶堵漏剂、2%聚合物（LV-CMC，即低粘度羧甲基纤维素）、2%吸水膨胀树脂、0.3%堵漏纤维（HD-1：HD-2=1:2）、4%轻质刚性堵漏添加剂，配制超低密度堵漏浆。

将配制的超低密度堵漏浆使用钻井液密度计测量其密度为1.0g/cm³，使用六速旋转粘度计测量其表观粘度为67.5 mPa·s，动切力（反映流体在流动时内部凝胶网状结构的强度）YP为14.5 Pa。

实施例10说明：该实施例为本发明提到的一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂基本配方，密度最低可到1.0g/cm³，且表观粘度高，有一定的动切力，说明该堵漏浆不仅密度极低，并且粘度高，驻留性好。

实施例11：取250mL步骤10配制的超低密度堵漏浆，选取20-40目砂子，进行中压可视砂床实验，分别记录30 min和60 min后的侵入深度。

5min后的侵入深度为8.2cm，30 min后的侵入深度为10.6 cm，60min后的侵入深度为11cm，滤失量为0。

实施例11说明：该实施例为封堵效果评价实验，本发明提到的一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，具有封堵速度快，封堵深度深，封堵效果好，在地层中能够形成有效封堵。

另外，本发明提到的凝胶堵漏剂、堵漏纤维、表面活性剂、轻质刚性堵漏添加剂、聚合物及吸水膨胀树脂等均为市售产品。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其特征是：由水、凝胶堵漏剂、堵漏纤维、表面活性剂、轻质刚性堵漏添加剂、聚合物及吸水膨胀树脂组成；其中连续相为水，添加的凝胶堵漏剂占超低密度堵漏浆的质量百分比为50-70%，堵漏纤维的质量百分比为0.1-0.3%，表面活性剂的质量百分比为2.5-3.5%，轻质刚性堵漏添加剂的质量百分比为2-6%，聚合物的质量百分比为1-2%，吸水膨胀树脂的质量百分比为0.5-2%。

2.根据权利要求1所述的适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其特征是：所述的凝胶堵漏剂为可酸化凝固承压堵漏剂。

3.根据权利要求1所述的适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其特征是：所述的堵漏纤维使用HD-1纤维和HD-2抗高温纤维复配，在超低密度堵漏浆中，HD-1纤维的质量百分含量为0.1-0.15%，HD-2抗高温纤维的质量百分含量为0.15-0.2%。

4.根据权利要求1所述的适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其特征是：所述的表面活性剂为AOS发泡剂。

5.根据权利要求1所述的适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其特征是：所述的轻质刚性堵漏添加剂为硅酸盐堵漏微砂。

6.根据权利要求1所述的适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其特征是：所述的聚合物为LV-CMC，即低粘度羧甲基纤维素。

7.根据权利要求1所述的适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂，其特征是：所述的吸水膨胀树脂为XH-L200型。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的适用于低压易漏地层的超低密度堵漏剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

室温下，在水中先加入表面活性剂，待充分搅拌发泡后再依序加入凝胶堵漏剂、堵漏纤维、聚合物、吸水膨胀树脂和轻质刚性堵漏添加剂充分搅拌混合而成。