CN106967393A - 一种可固化低密度堵漏工作液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可固化低密度堵漏工作液及其制备方法,由以下重量份的组分组成:G级油井水泥100份,矿渣44~60份,减轻剂23~67份,微硅8~12份,分散剂0.4~1.2份,降失水剂4~5份,缓凝剂0.4份,纤维1份,水131~214份,消泡剂0.5份。本发明提供的可固化低密度堵漏工作液密度在1.20‑1.50g/cm3,早期强度高、触变性强、无自由水且体系稳定性好的可固化低密度堵漏工作液,解决了常规堵漏方法中桥塞堵漏无法形成固化体;水泥浆堵漏固化体难以在漏层处停留的技术难题。在堵漏实施后,可提高漏层处的地层承压能力,克服了现有常规堵漏方法的技术缺陷。
Description
技术领域
本发明属于油田钻井技术领域,具体涉及一种可固化低密度堵漏工作液及其制备方法,该堵漏工作液主要用于漏失地层堵漏、提高易漏地层承压能力。
背景技术
在石油钻井过程中钻遇低压易漏地层时经常会发生井漏,从而导致钻井液漏失,污染地层,严重时甚至会导致井眼报废。目前,解决钻井过程中漏失的主要方法是采用桥塞堵漏和水泥浆堵漏。桥塞堵漏是通过钻井液将不同级配的颗粒堵漏材料泵入漏层处,再利用压差作用将堵漏材料挤入漏层裂缝中,使得堵漏材料在裂缝孔道处挂住、架桥、填充,形成填充层封堵漏失通道,提高地层承压能力,从而起到封堵漏失的作用;水泥浆堵漏借助于水泥浆的水化胶凝作用和未水化固相颗粒的填充作用,达到堵漏和提高地层承压能力的目的。
桥塞堵漏和水泥浆堵漏都存在以下缺点:桥塞堵漏由于无法形成固化体,只能堵住裂缝表面,在后续钻井过程中当裂缝处收到流体冲刷时,堵漏材料容易被“返吐”出来,从而导致堵漏失效;水泥浆堵漏虽然能在漏层处形成固化体,但由于自身比重高等缺陷,难以在漏层处停留,往往在形成固化体之前已漏失掉,从而导致堵漏失败。
发明内容
本发明的目的是克服桥塞堵漏无法形成固化体,以及水泥浆堵漏固化体难以在漏层处停留的技术难题。
为此,本发明提供了一种可固化低密度堵漏工作液,由以下重量份的组分组成:
G级油井水泥100份,
矿渣44~60份,
减轻剂23~67份,
微硅8~12份,
分散剂0.4~1.2份,
降失水剂4~5份,
缓凝剂0.4份,
纤维1份,
水131~214份,
消泡剂0.5份。
所述G级油井水泥采用高抗硫油井水泥,矿渣采用S95超细矿渣。
所述减轻剂为海泡石抗盐土、空心玻璃微珠和空心陶瓷微珠中的一种。
所述微硅采用无定形粉末状、平均粒径在0.15~20μm、比表面积为 15000-20000m2/kg的二氧化硅。
所述分散剂采用聚磺酸盐,降失水剂采用聚乙烯醇,缓凝剂采用改性淀粉,消泡剂采用磷酸三丁酯。
所述纤维采用聚丙烯,纤维长度为3~6mm。
一种可固化低密度堵漏工作液的制备方法,包括以下步骤:
按照重量配比,称取G级油井水泥100份,矿渣44~60份,减轻剂23~67份,微硅8~12份,分散剂0.4~1.2份,降失水剂4~5份,缓凝剂0.4份,纤维1份,混合搅拌为混合干粉;称取水131~214份和消泡剂0.5份放入搅拌器内,以4000r/min的速度搅拌,同时在15s内匀速加入混合干粉,盖上搅拌器盖子以12000r/min速度下继续搅拌35s,完成可固化低密度堵漏工作液的制备。
本发明的有益效果:
一、可固化低密度堵漏工作液,密度最低可达1.20 g/cm3,可有效降低堵漏工作液的静液注压力,并且利用纤维分散后在漏层处形成的网状结构,延长工作液在漏层处的停留时间。
二、可固化堵漏工作液具有强度发展快的特点,4h抗压强度可发展至2-3MPa,8h抗压强度达到7MPa以上。堵漏工作液泵至漏层处在短时间内可形成具有较高强度的固化体,从而对漏层进行有效封堵,减少堵漏侯凝时间,从而缩短钻井周期。
三、可固化低密度堵漏工作液,失水量小(API失水小于50ml)并具有良好的悬浮稳定性,上下密度差小于0.02 g/cm3,且自由水为零,防止堵漏过程中由于体系不稳定造成的井下事故发生。
具体实施方式
本发明提供了一种可固化低密度堵漏工作液,由以下重量份的组分组成:
G级油井水泥100份,
矿渣44~60份,
减轻剂23~67份,
微硅8~12份,
分散剂0.4~1.2份,
降失水剂4~5份,
缓凝剂0.4份,
纤维1份,
水131~214份,
消泡剂0.5份。
所述G级油井水泥采用高抗硫油井水泥,矿渣采用S95超细矿渣。
所述减轻剂为海泡石抗盐土、空心玻璃微珠和空心陶瓷微珠中的一种。空心玻璃微珠主要成分是硼硅酸盐,一般粒度为10~250μm,壁厚为1~2μm,空心陶瓷微珠的平均粒径18.4um。
所述微硅采用无定形粉末状、平均粒径在0.15~20μm、比表面积为 15000-20000m2/kg的二氧化硅。
所述分散剂采用聚磺酸盐,降失水剂采用聚乙烯醇,缓凝剂采用改性淀粉,消泡剂采用磷酸三丁酯。
所述纤维采用聚丙烯,纤维长度为3~6mm。
需要说明的是,G级油井水泥采用符合API标准的高抗硫油井水泥。 矿渣采用陕西汇丰高性能粉体材料有限公司生产的超细矿渣S95(矿粉分为三个级别:S105,S95,S75,主要是以矿粉活性指数区分的,S95矿粉活性指数28天≥95%),该产品是一种无机材料,外观为白色固体粉末,能够在水泥水化过程中促进水泥快速凝固,提高堵漏工作液的强度。
减轻剂采用西安川秦石油科技有限公司生产的油井水泥减轻剂G419L2,该产品是一种无机材料,外观为灰白色固体微颗粒粉末,由于油井水泥减轻剂G419L2有着极低的堆积密度和较高的本体抗压强度,可以有效降低堵漏工作液的密度,并使得堵漏工作液固化后具有较高的强度。
微硅是在冶炼硅铁合金时,通过烟道排出的硅蒸汽氧化后,经特别设计的收尘器收集得到的无定形粉末状的二氧化硅(SiO2),主要化学成分是SiO2,含量可达 85~96%,其元素包括Fe2O3、Al2O3、CaO、K2O、Na2O、MgO、C等,平均粒径在0.15~20μm,比表面积为 15000-20000m2/kg,具有极强的表面活性。在水泥水化过程中可与水泥水化产物Ca(OH)2反应,生成低碱度的含水硅酸钙水化产物,降低水泥石结构的渗透性,并通过极大的比表面积,吸附大量的水分子,并通过氢键作用,使得颗粒之间形成均匀致密的网络结构,在高水灰比的条件下,低密度堵漏工作液形成稳定的悬浮体系。
分散剂为西安川秦石油科技有限公司生产的油井水泥分散剂G408FJ,其主要成分为一种聚磺酸盐。
所述降失水剂为西安川秦石油科技有限公司生产的油井水泥降失水剂G409A1,其主要成分为聚乙烯醇。
所述缓凝剂为西安川秦石油科技有限公司生产的油井水泥降失水剂,其主要成分为改性淀粉。
所述纤维为长沙市博赛特建筑工程材料有限公司的BOT-PP,其主要成分为聚丙烯,纤维的长度3-6mm。
以上物质均为市售。
实施例1:密度为1.20g/cm3的可固化低密度堵漏工作液
称取G级油井水泥100重量份,矿渣60重量份,减轻剂67重量份,微硅12重量份,分散剂1.2重量份,降失水剂5重量份,缓凝剂0.4重量份,纤维1重量份,简单混拌为混合干灰。在混合容器中称取水214重量份和消泡剂0.5重量份,搅拌器以4000r/min速度转动,并在15秒内匀速加完之间称量好的混合干灰,盖上搅拌器盖子后在12000r/min速度下继续搅拌35秒钟,完成可固化低密度堵漏工作液的制备,经检测,本实施例制备的可固化低密度堵漏工作液的密度为1.20g/cm3。
实施例2:密度为1.25g/cm3的可固化低密度堵漏工作液
称取G级油井水泥100重量份,矿渣54重量份,减轻剂52重量份,微硅11重量份,分散剂1.1重量份,降失水剂5重量份,缓凝剂0.4重量份,纤维1重量份,简单混拌为混合干灰。在混合容器中称取水196重量份和消泡剂0.5重量份,搅拌器以4000r/min速度转动,并在15秒内匀速加完之间称量好的混合干灰,盖上搅拌器盖子后在12000r/min速度下继续搅拌35秒钟,完成可固化低密度堵漏工作液的制备,经检测,本实施例制备的可固化低密度堵漏工作液的密度为1.25g/cm3。
实施例3:密度为1.30g/cm3的可固化低密度堵漏工作液
称取G级油井水泥100重量份,矿渣50重量份,减轻剂40重量份,微硅10重量份,分散剂0.6重量份,降失水剂4重量份,缓凝剂0.4重量份,纤维1重量份,简单混拌为混合干灰。在混合容器中称取水170重量份和消泡剂0.5重量份,搅拌器以4000r/min速度转动,并在15秒钟匀速加完之间称量好的混合干灰,盖上搅拌器盖子后在12000r/min速度下继续搅拌35秒钟,完成可固化低密度堵漏工作液的制备,经检测,本实施例制备的可固化低密度堵漏工作液的密度为1.30g/cm3。
实施例4:密度为1.35g/cm3的可固化低密度堵漏工作液
称取G级油井水泥100重量份,矿渣48重量份,减轻剂35重量份,微硅10重量份,分散剂0.4重量份,降失水剂4重量份,缓凝剂0.4重量份,纤维1重量份,简单混拌为混合干灰。在混合容器中称取水163重量份和消泡剂0.5重量份,搅拌器以4000r/min速度转动,并在15秒钟匀速加完之间称量好的混合干灰,盖上搅拌器盖子后在12000r/min速度下继续搅拌35秒钟,完成可固化低密度堵漏工作液的制备,经检测,本实施例制备的可固化低密度堵漏工作液的密度为1.35g/cm3。
实施例5:密度为1.40g/cm3的可固化低密度堵漏工作液
称取G级油井水泥100重量份,矿渣46重量份,减轻剂30重量份,微硅9重量份,分散剂0.4重量份,降失水剂4重量份,缓凝剂0.4重量份,纤维1重量份,简单混拌为混合干灰。在混合容器中称取水148重量份和消泡剂0.5重量份,搅拌器以4000r/min速度转动,并在15秒钟匀速加完之间称量好的混合干灰,盖上搅拌器盖子后在12000r/min速度下继续搅拌35秒钟,完成可固化低密度堵漏工作液的制备,经检测,本实施例制备的可固化低密度堵漏工作液的密度为1.40/cm3。
实施例6:制备密度为1.45g/cm3的可固化低密度堵漏工作液
称取G级油井水泥100重量份,矿渣45重量份,减轻剂27重量份,微硅9重量份,分散剂0.4重量份,降失水剂4重量份,缓凝剂0.4重量份,纤维1重量份,简单混拌为混合干灰。在混合容器中称取水136重量份和消泡剂0.5重量份,搅拌器以4000r/min速度转动,并在15秒钟匀速加完之间称量好的混合干灰,盖上搅拌器盖子后在12000r/min速度下继续搅拌35秒钟,经检测,本实施例制备的可固化低密度堵漏工作液的密度为1.45/cm3。
实施例7:制备密度为1.50g/cm3的可固化低密度堵漏工作液
称取G级油井水泥100重量份,矿渣44重量份,减轻剂23重量份,微硅8重量份,分散剂0.4重量份,降失水剂4重量份,缓凝剂0.4重量份,纤维1重量份,简单混拌为混合干灰。在混合容器中称取水138重量份和消泡剂0.5重量份,搅拌器以4000r/min速度转动,并在15秒钟匀速加完之间称量好的混合干灰,盖上搅拌器盖子后在12000r/min速度下继续搅拌35秒钟,经检测,本实施例制备的可固化低密度堵漏工作液的密度为1.50/cm3。
实施例8:
本实施例针对实施例1~7作了失水、初始稠度、沉降稳定性和抗压强度等各项性能的检测,检测结果如下表:
需要说明的是,沉降稳定性试验是将各个实施例的水泥浆常压稠化仪搅拌30min后于500ml量筒中静置2h后测量上部与下部水泥浆密度差值。
由上表可知,采用本发明提供的可固化低密度堵漏工作液,其密度最低可达1.20g/cm3,该低密度堵漏工作液可有效降低堵漏工作液的静液注压力,并且利用纤维分散后在漏层处形成的网状结构,延长工作液在漏层处的停留时间,避免了采用传统的水泥浆堵漏存在的难以在漏层处停留,从而导致堵漏失败的问题;同时,根据上表可知可固化低密度堵漏工作液4h抗压强度可发展至2-3MPa,8h抗压强度达到7MPa以上,堵漏工作液泵至漏层处在短时间内可形成具有较高强度的固化体,从而对漏层进行有效封堵,减少堵漏侯凝时间,从而缩短钻井周期;根据上表,本发明提供的可固化低密度堵漏工作液的失水量小(API失水小于50ml)并具有良好的悬浮稳定性,上下密度差小于0.02 g/cm3,且自由水为零,防止堵漏过程中由于体系不稳定造成的井下事故发生。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段,这里不一一叙述。
Claims (7)
1.一种可固化低密度堵漏工作液,其特征在于,由以下重量份的组分组成:
G级油井水泥100份,
矿渣44~60份,
减轻剂23~67份,
微硅8~12份,
分散剂0.4~1.2份,
降失水剂4~5份,
缓凝剂0.4份,
纤维1份,
水131~214份,
消泡剂0.5份。
2.如权利要求1所述的可固化低密度堵漏工作液,其特征在于:所述G级油井水泥采用高抗硫油井水泥,矿渣采用S95超细矿渣。
3.如权利要求1所述的可固化低密度堵漏工作液,其特征在于:所述减轻剂为海泡石抗盐土、空心玻璃微珠和空心陶瓷微珠中的一种。
4.如权利要求1所述的可固化低密度堵漏工作液,其特征在于:所述微硅采用无定形粉末状、平均粒径在0.15~20μm、比表面积为 15000-20000m2/kg的二氧化硅。
5.如权利要求1所述的可固化低密度堵漏工作液,其特征在于:所述分散剂采用聚磺酸盐,降失水剂采用聚乙烯醇,缓凝剂采用改性淀粉,消泡剂采用磷酸三丁酯。
6.如权利要求1所述的可固化低密度堵漏工作液,其特征在于:所述纤维采用聚丙烯,纤维长度为3~6mm。
7.一种可固化低密度堵漏工作液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按照重量配比,称取G级油井水泥100份,矿渣44~60份,减轻剂23~67份,微硅8~12份,分散剂0.4~1.2份,降失水剂4~5份,缓凝剂0.4份,纤维1份,混合搅拌为混合干粉;称取水131~214份和消泡剂0.5份放入搅拌器内,以4000r/min的速度搅拌,同时在15s内匀速加入混合干粉,盖上搅拌器盖子以12000r/min速度下继续搅拌35s,完成可固化低密度堵漏工作液的制备。
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