CN106978154B - 一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂及其制备方法 - Google Patents

一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂及其制备方法，由如下重量份数的组分组成：刚性颗粒10～15份，纤维材料40～50份，变形颗粒20～30份，屏蔽降滤失材料15～20份，高温保护剂5～10份。本发明的随钻封堵剂抗温达220℃，具有良好的抗高温封堵性能，而且不影响钻井液的流变性能，广泛适用于高温干热岩、高温地热及深部油气钻探及深部科学钻探。

Description

一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及干热岩钻探、高温地热钻探、深部油气资源钻探及深部科学钻探过程中的堵漏护壁技术领域，特别涉及一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂。
背景技术
井漏是钻井工程中一种常见的井下复杂情况。一旦发生漏失，不仅延误钻井时间，损失钻井液，还可能发生井壁失稳，导致井塌、卡钻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。目前治理渗透性漏失的有效办法主要是采用随钻堵漏技术，即在钻井液中加入一定量的随钻封堵材料，以形成较好的封堵层，从而实现随钻即堵防漏。由于随钻封堵材料用于堵漏时投入少、方法简单且不需要停钻处理，因此该类材料在钻井施工中已得到广泛的应用。
随着油气资源向深部开发以及我国干热岩钻探与深部科学钻探工程的实施，在高温井段也会钻遇大量的渗透性漏失地层及破碎地层，这两类地层温度可能高于200℃，这就要求封堵材料必须具有良好的抗温性能及承压能力。而现有钻井液用随钻封堵材料在高温下会发生碳化甚至失效，难以满足日益苛刻的施工要求。
在现有技术存在的抗高温随钻封堵剂中，主要由植物果壳、植物纤维、矿物纤维、沥青颗粒、橡胶颗粒、吸水树脂及超细碳酸钙等组成，但是普遍存在抗高温能力不足的问题，如：
中国专利CN 104774598 A公开了一种钻井液用抗高温封堵剂及其制备方法，所述抗高温封堵剂由矿物纤维类材料、沥青颗粒、弹性石墨、120目橡胶粉、1500～5000目超细碳酸钙及褐煤树脂组成。该封堵剂抗温达180℃，在钻井液中用量为5％～12％，但加入后会明显地增加水基钻井液的粘度。
中国专利CN 103937471 B公开了一种抗温钻井液随钻堵漏剂及其制备方法，所述随钻堵漏剂由植物纤维、矿物纤维、果壳、滑石粉及硅基凝胶变形颗粒组成，该随钻堵漏剂抗温不超过150℃。
中国专利CN 101724383 B公开了一种钻井液随钻堵漏剂，所述随钻堵漏剂由植物纤维、沥青、石墨及弱吸水凝胶组成，该随钻堵漏剂抗温不超过150℃。
因此，亟需研制一种抗220℃高温随钻封堵剂。
发明内容
为了解决深井高温井段钻遇渗透性漏失地层及破碎地层引起的钻井液漏失及井壁失稳问题，本发明提供了一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂及其制备方法。本发明的抗220℃高温随钻封堵剂制备方法简单，与水基钻井液配伍性好，不影响钻井液的流变性，而且在220℃高温下仍具有良好的封堵效果，广泛适用于高温干热岩、高温地热、深部油气钻探及深部科学钻探。
一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂，由如下重量份数的组分组成：
刚性颗粒10～15份，纤维材料40～50份，变形颗粒20～30份，屏蔽降滤失
材料15～20份，高温保护剂5～10份；
所述刚性颗粒为325目碳酸钙粉末，刚性颗粒作用是填充裂缝。
所述纤维材料为200目海泡石纤维、1～4mm的海泡石纤维、1～4mm玻璃纤维及1～4mm聚丙烯腈纤维中的两种，纤维材料作用是作为悬浮拉筋剂，在裂缝中纵横交错从而封堵裂缝。
所述变形颗粒为20～60目再生硅橡胶颗粒、20～80目再生塑料颗粒及60～100目沥青粉中的两种，变形颗粒作用是作为架桥剂，变形填充并卡住裂缝的喉道。
所述屏蔽降滤失材料为磺化褐煤SMC、磺甲基酚醛树脂SMP-I及抗高温降滤失剂OCL-JA中的两种，屏蔽降滤失材料作用是控制滤失量以及调节钻井液流型。
所述高温保护剂为高温保护剂GBH、亚硫酸钠与柠檬酸钠中的一种，高温保护剂作用是提高屏蔽降滤失材料的高温稳定性。
本发明还提供了一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂的制备方法，其技术方案是在混料机中加入刚性颗粒10～15份，纤维材料40～50份，变形颗粒20～30份，屏蔽降滤失材料15～20份，高温保护剂5～10份，混合30～60分钟。
本发明所述方法制得的钻井液用随钻封堵剂，抗温达220℃，封闭时间≤45秒，封闭滤失量≤130mL，表观粘度增加值≤6mPa·s。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
(1)本发明的钻井液用随钻封堵剂抗温达220℃，具有良好的抗高温封堵效果，而且不影响钻井液的流变性。
(2)本发明的钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂，所用原料均可抗220℃高温，能够解决高温下随钻封堵剂高温碳化而失去封堵效果的问题。
(3)本发明的钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂，制备方法简单，成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例中所用的材料均可从商业途径获得。碳酸钙粉末购买于井陉县鑫阳钙业有限公司，海泡石纤维购买于灵寿县恒石矿产品加工厂，玻璃纤维购买于盐城市爱丽维纤维制品有限公司，聚丙烯腈纤维购买于泰安路强工程材料有限公司，再生硅橡胶颗粒购买于衡水金运橡胶化工有限公司，再生塑料颗粒购买于雄县龙大塑料制品厂，沥青粉末购买于东高速青川天然沥青开发有限公司，磺化酚醛树脂SMP-I购买于郑州豫华助剂有限公司，磺化褐煤SMC购买于河南海洋化工有限公司，抗高温降滤失剂OCL-JA购买于北京奥凯立科技发展股份有限公司，高温保护剂GBH购买于中国石油勘探开发研究院，柠檬酸钠购买于苏州旷世化工有限公司。
实施例1
(1)抗220℃高温随钻封堵剂配方：
Figure BDA0001269473300000031
Figure BDA0001269473300000041
按上述重量分数将碳酸钙粉末、海泡石纤维、玻璃纤维、再生硅橡胶颗粒、沥青粉末、磺化褐煤、抗高温降滤失剂OCL-JA及柠檬酸钠加入混料机，混合30分钟后即得产品。
实施例2
(1)抗220℃高温随钻封堵剂配方：
Figure BDA0001269473300000042
按上述重量分数将碳酸钙粉末、海泡石纤维、聚丙烯腈纤维、再生塑料颗粒、沥青粉末、磺化褐煤、磺化酚醛树脂SMP-I及高温保护剂GBH加入混料机，混合30分钟后即得产品。
钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂性能测试：
在400mL水中加入0.48g碳酸钠及16g钠膨润土，高速搅拌20分钟，制得膨润土基浆；再向上述基浆中加入20g样品，高速搅拌20分钟后，得待测浆液。
(a)采用六速旋转粘度计测试待测浆液在室温及220℃高温热滚16小时后的表观粘度。
(b)采用GGS71-B型高温高压滤失仪作为封闭滤失量测试仪器，将一片滤网(孔径0.60mm)放置在压滤器底部内，再加入100g粒径为20目～40目石英砂，尽量填平，然后缓慢、均匀地沿器壁加入待测浆液至刻度线(约330mL待测浆液)，加盖后在220℃高温及3.45MPa压力下接收滤失30分钟时对应的封闭滤失量，并记录封闭时间(初始滤失量从线流变成滴流或不流时对应的时间)。
(c)采用FA型可视砂床无渗透滤失仪作为测试仪器，室温下将20目～40目石英砂装入钻井液杯至350cm3刻度线上，再向筒状可透视的钻井液杯倒入待测浆液(已在220℃高温热滚16小时)至500cm3刻度线，0.69MPa压力下待测浆液在砂层中滤失30分钟，记录量筒中滤液的体积，并记录滤液侵入砂层的深度。
抗220℃高温随钻封堵剂性能测试结果见下表1所示。
表1抗高温随钻封堵剂性能测试
Figure BDA0001269473300000051
Figure BDA0001269473300000061
表1数据表明，本发明所述的抗高温随钻封堵剂能抗220℃高温，具有良好的抗高温封堵效果，而且不会明显增加钻井液的表观粘度。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (1)

1.一种钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂的制备方法，其特征在于，所述封堵剂由如下重量份数的组分组成：
Figure FDF0000008484020000011
所述制备方法包括以下步骤：按上述重量分数将碳酸钙粉末、海泡石纤维、玻璃纤维、再生硅橡胶颗粒、沥青粉末、磺化褐煤、抗高温降滤失剂OCL-JA及柠檬酸钠加入混料机，混合30分钟后即得钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂；
所述钻井液用抗220℃高温随钻封堵剂加入膨润土基浆后，在室温下的表观粘度为13mpa·s，
220℃热滚16小时后再冷却至室温后的表观粘度为11.5mpa·s，220℃封闭滤失量为118mL，砂床滤液体积为0mL。
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