CN108587586A - 一种承压堵漏钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种承压堵漏钻井液，属于油井作业堵漏技术领域，包括以下质量分数的组分：8%～10%刚性颗粒，0.5%～1%木质素纤维，6%～8%堵漏剂SQD‑98，1%～2%碳酸钙，余量为井浆；所述刚性颗粒为方解石，所述刚性颗粒包括A、B、C、D四种粒径范围的颗粒，所述A刚性颗粒的粒径为0.9～2.0 mm，所述B刚性颗粒的粒径为0.45～0.9 mm，所述C刚性颗粒的粒径为0.3～0.45 mm，所述D刚性颗粒的粒径为0.2～0.3 mm，所述A、B、C、D四种刚性颗粒的重量比为2:1:0.5:0.5。本发明中刚性颗粒、木质素纤维、堵漏剂SQD‑98和碳酸钙协同形成抗高温高压的复合堵漏材，该堵漏材料与井浆具有较好的配伍性，可形成有效的封堵层。

Description

一种承压堵漏钻井液
技术领域
本发明涉及油井作业堵漏技术领域，具体涉及一种承压堵漏钻井液。
背景技术
近年来，随着油气勘探开发的进一步深入，在钻进压力衰竭地层、破碎或弱胶结地层、裂缝发育地层及多套压力层系地层中，各种井漏问题日益突出。井漏是钻井工程中最普遍最常见的技术难题，井漏诱发的井壁失稳、因漏致塌、致喷问题是长期以来油气勘探开发过程中的世界性难题，是制约勘探开发速度的主要技术瓶颈；同时井漏造成钻井液损失巨大，而在储层漏失对储层损害引起的损失更是难以估量。桥接堵漏作为一种应用最为广泛的堵漏技术具有其自身的特点，其利用不同形状、不同尺寸大小的惰性材料，以一定的比例混合在钻井液体系中，然后注入漏失层段进行堵漏，对材料配级要求较高。目前常规的架桥颗粒主要包括核桃壳等刚性颗粒和锯末、甘蔗渣等纤维类材料，核桃壳具有高的承压能力和不易变形的特点，但是在高温条件下易被碳化，而锯末、甘蔗渣等纤维类材料在高压条件下容易失效，因此常规的封堵材料与井浆无法形成有效的封堵层。
发明内容
为了解决上述常规封堵材料与井浆无法形成有效的封堵层的问题，本发明提出了一种承压堵漏钻井液。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种承压堵漏钻井液，包括以下质量分数的组分：8％～10％刚性颗粒，0.5％～1％木质素纤维，6％～8％堵漏剂SQD-98，1％～2％碳酸钙，余量为井浆；所述刚性颗粒为方解石，所述刚性颗粒包括A、B、C、D四种粒径范围的颗粒，所述A刚性颗粒的粒径为0.9～2.0mm，所述B刚性颗粒的粒径为0.45～0.9mm，所述C刚性颗粒的粒径为0.3～0.45mm，所述D刚性颗粒的粒径为0.2～0.3mm，所述A、B、C、D四种刚性颗粒的重量比为2:1:0.5:0.5。
优选的，所述碳酸钙大小为800～1200目。
优选的，所述刚性颗粒的质量分数为8％，木质素纤维的质量分数为0.5％，堵漏剂SQD-98的质量分数为6％，碳酸钙的质量分数为2％，余量为井浆。
优选的，所述刚性颗粒的质量分数为10％，木质素纤维的质量分数为1％，堵漏剂SQD-98的质量分数为8％，碳酸钙的质量分数为1％，余量为井浆。
本发明选用一种多面锯齿状、多粒径分布的刚性颗粒为主要架桥填充粒子，其粒径分布在0.2～2.0mm，粒径分布广泛，硬度较高，既起到架桥作用又起到填充作用，具有较好抗温性，抗温高达200℃以上，刚性颗粒的酸溶率大于98％，酸溶率较高，有利于酸化解堵；木质素纤维是天然木材通过筛选、分裂、化学和高温处理后得到的有机纤维，其处理温度高达250℃，具有较高的抗温能力，微观物理结构呈现出带状弯曲、凹凸不平、多孔交叉的特征，具有良好的吸水性、分散性和柔韧性，相比常规的纤维材料，木质素纤维具有较好的酸溶性，酸溶率高达39％，有利于后期的酸化解堵；碳酸钙酸溶率高达99％以上，具有较好的储层保护性能；堵漏剂SQD-98是一种常用随钻堵漏材料，是一种弹性填充粒径，表现出良好的封堵性和抗温性。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明中刚性颗粒包括A、B、C、D四种粒径范围的颗粒，不同粒径的刚性颗粒之间具有优异的协同作用，通过自身复配能够形成承压能力强、漏失量小的封堵层，同时刚性颗粒抗温高达200℃以上，具有较好抗温性；由于木质素纤维特殊的微观物理结构，木质素纤维具有有益的传水功能和水分散能力，可以提高封堵层的表面强度及刚性颗粒和其他材料及其自身颗粒间的粘结强度，提高了泥饼的强度和致密性，具有很好的“拉网抗压”功能，又因其处理温度高达250℃，具有较高的抗温能力，同时其在井浆中以三维的空间结构形式存在，这种网状结构提高了封堵层的抗滑性能和抗裂性能；堵漏剂SQD-98属于弹性材料，在压力作用下进入缝隙，将整个封堵层粘结的更加牢固，骨架颗粒间、骨架颗粒与填充粒子间更不容易发生相对运动，整个封堵层的抗剪切破坏性能大幅度提高；碳酸钙与堵漏剂SQD-98形成了协同作用，填充了刚性颗粒和木质素纤维形成的微小孔隙，进一步形成了完善了封堵层，提高了封堵层的致密性；因此，本发明中刚性颗粒、木质素纤维、堵漏剂SQD-98和碳酸钙协同形成抗高温高压的复合堵漏材，形成了有效的封堵层；
(2)本发明对裂缝和孔洞均具有较好的封堵效果，裂缝承压能力高达9MPa以上，累计漏失量仅为不到14mL，大孔径的岩屑砂床累计侵入深度仅为2.5cm/30min，小孔径的岩屑砂床累计侵入量小于1cm/30min，可以在较短时间内形成高承压、超低渗透的封堵层；
(3)本发明中刚性颗粒、木质素纤维、堵漏剂SQD-98和碳酸钙协同形成抗高温高压的复合堵漏材，该堵漏材料与井浆具有较好的配伍性，降低了滤失量，表现出了良好的相容性。
附图说明
图1为本发明对楔形裂缝封堵的实验结果；
图2为本发明对平行缝封堵的实验结果；
图3为本发明对孔洞型地层封堵的实验结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
一种承压堵漏钻井液，包括以下质量分数的组分：4％A刚性颗粒，2％B刚性颗粒，1％C刚性颗粒，1％D刚性颗粒，0.5％木质素纤维，6％堵漏剂SQD-98，2％碳酸钙，余量为钻井液；所述A刚性颗粒的粒径为0.9～2.0mm，所述B刚性颗粒的粒径为0.45～0.9mm，所述C刚性颗粒的粒径为0.3～0.45mm，所述D刚性颗粒的粒径为0.2～0.3mm；所述碳酸钙大小为800～1200目，所述刚性颗粒为方解石。
实施例二
一种承压堵漏钻井液，包括以下质量分数的组分：5％A刚性颗粒，2.5％B刚性颗粒，1.25％C刚性颗粒，1.25％D刚性颗粒，1％木质素纤维，8％堵漏剂SQD-98，1％碳酸钙，余量为钻井液；所述A刚性颗粒的粒径为0.9～2.0mm，所述B刚性颗粒的粒径为0.45～0.9mm，所述C刚性颗粒的粒径为0.3～0.45mm，所述D刚性颗粒的粒径为0.2～0.3mm；所述碳酸钙大小为800～1200目，所述刚性颗粒为方解石。
实施例三
一种承压堵漏钻井液，包括以下质量分数的组分：4.5％A刚性颗粒，2.25％B刚性颗粒，1.12％C刚性颗粒，1.13％D刚性颗粒，0.8％木质素纤维，7％堵漏剂SQD-98，1.5％碳酸钙，余量为钻井液；所述A刚性颗粒的粒径为0.9～2.0mm，所述B刚性颗粒的粒径为0.45～0.9mm，所述C刚性颗粒的粒径为0.3～0.45mm，所述D刚性颗粒的粒径为0.2～0.3mm；所述碳酸钙大小为800～1200目，所述刚性颗粒为方解石。
为了证明本发明中各组分之间良好的配伍性，对本发明的流变性和滤失量进行实验，实验结果如表1所示。从表1可以得出，与普通钻井液相比，本发明的流变性与普通钻井液相近，因此本发明中各组分之间良好的配伍性，同时本发明降低了滤失量，表现出了良好的相容性。
表1本发明的流变性和滤失量评价
为了证明本发明的优良的堵漏性能，对本发明的最大承压能力、累计漏失量和临界压力进行实验，实验结果如表2所示。从表2可以得出，本发明与普通钻井液相比，累计漏失量明显降低，承压值明显升高。
表2本发明与普通钻井液的性能比较
为了验证碳酸钙与堵漏剂SQD-98之间的协同作用，对未加碳酸钙的体系和实施例一产品的最大承压能力、累计漏失量和临界压力进行实验，实验结果如表3所示。从表3可以得出，相比于未加碳酸钙的体系，本发明的累计漏失量明显降低，累计漏失量由原来的114mL减小到88mL，承压值保持不变，这表明碳酸钙与堵漏剂SQD-98形成了协同作用，填充了刚性颗粒和木质素纤维形成的微小孔隙，进一步完善了封堵层，提高了封堵层的致密性，起到很好的“再填充作用”。
为了证明本发明对裂缝的封堵效果，使用本发明分别对楔形裂缝和平行缝进行封堵实验，实验结果如图1和图2所示。由图1可见，随着压力的增大，特定压力下的漏失量(以下简称为漏失量)先增大后减小，累计漏失量逐渐增大最后保持不变；当压力小于7MPa时，漏失量整体呈现出减小趋势，在压力为0.5MPa时出现了暂时性的增大现象，这是由于在施加压力前尚未形成有效的封堵层，当压力增加时就会出现暂时性漏失增大的现象；随着压力的进一步增大，作用在封堵层上的力越来越大，封堵层进一步被压实，漏失量进一步减小，直至最后减小为0，此时累计漏失量不再发生变化，保持不变。当压力大于7MPa时，随着压力的增大漏失量始终为0，累计漏失量始终保持不变，这是由于当压力增大到一定值后，缝口及喉道处形成了致密的、高强度的封堵层，即使压力持续增大都不会出现漏失。由图2可见，同样其漏失量为0的压力转折点出现在7MPa处，即当大压力大于7MPa时，裂缝被完全封堵，不再发生漏失；但是，与图1相比，当2MPa<P<6MPa时，漏失量与压力呈非线性关系，这是由裂缝的形状所决定的，前者楔形裂缝更加有利于堵漏颗粒的堆积和压实，可以在相对较短的时间内形成有效的封堵层，而后者为平行缝，在同等条件下形成相同效果的封堵层需要更长的时间和更大的压力作用。从图1和图2可得，本发明对裂缝具有优异的封堵效果，不管是楔形裂缝或是平行缝，一旦封堵层形成，均具有较高的承压能力和极低的漏失量，在9MPa的压力下均未发生破坏和漏失，累计漏失量仅为13.4mL，最大承压能力在9MPa以上，能够满足塔中区块异常高压裂缝型地层堵漏需求。
塔中区块储层除了存在大量的裂缝之外还存在的大量的原生孔洞和次生孔洞，而孔洞和裂的封堵有所差异，为了证明本发明对孔洞的封堵效果，选取不同目数的地层岩屑制成不同孔隙半径的岩心砂床来模拟孔洞型地层，使用本发明对孔洞型地层进行封堵实验，实验结果如图3所示。由图3可见，随着孔隙半径的减小，钻井液侵入深度液随之减小；随着侵入时间的推移，侵入深度在逐渐增大，但是整体侵入深度较小，即使是孔隙半径最大、累计侵入时间最长时，累计侵入深度仅为2.5cm，这说明本发明同样对孔洞也表现出了优异的封堵能力。

Claims (4)

1.一种承压堵漏钻井液，其特征在于：包括以下质量分数的组分：8%～10%刚性颗粒，0.5%～1%木质素纤维，6%～8%堵漏剂SQD-98，1%～2%碳酸钙，余量为井浆；所述刚性颗粒为方解石，所述刚性颗粒包括A、B、C、D四种粒径范围的颗粒，所述A刚性颗粒的粒径为0.9～2.0 mm，所述B刚性颗粒的粒径为0.45～0.9 mm，所述C刚性颗粒的粒径为0.3～0.45 mm，所述D刚性颗粒的粒径为0.2～0.3 mm，所述A、B、C、D四种刚性颗粒的重量比为2:1:0.5:0.5。
2.根据权利要求1所述的一种承压堵漏钻井液，其特征在于：所述碳酸钙大小为 800～1200目。
3.根据权利要求1或2所述的一种承压堵漏钻井液，其特征在于：所述刚性颗粒的质量分数为8%，木质素纤维的质量分数为0.5%，堵漏剂SQD-98的质量分数为6%，碳酸钙的质量分数为2%，余量为井浆。
4.根据权利要求1或2所述的一种承压堵漏钻井液，其特征在于：所述刚性颗粒的质量分数为10%，木质素纤维的质量分数为1%，堵漏剂SQD-98的质量分数为8%，碳酸钙的质量分数为1%，余量为井浆。
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