CN109021945B - 架桥材料及其制备方法以及堵漏剂和堵漏液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油工程钻井领域，公开了一种架桥材料及其制备方法以及堵漏剂和堵漏液及其应用，所述架桥材料包括蜂窝状结构材料、刚性颗粒材料和吸附材料，其中，至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中，至少部分吸附材料吸附于蜂窝状结构材料以防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落。该制备方法包括：(1)将蜂窝状结构材料和刚性颗粒材料混合，所述混合使得至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中；(2)将步骤(1)得到的物料和吸附材料搅拌混合。本发明提供的架桥材料具有“刚柔并济”的特点，形成的堵塞隔层整体性较好，致密性强，特别适用于常规桥接堵漏材料难以在碳酸盐岩裂缝性地层形成稳定架桥的井漏情况。

Description

架桥材料及其制备方法以及堵漏剂和堵漏液及其应用
技术领域
本发明涉及石油工程钻井领域，具体涉及一种架桥材料及其制备方法以及堵漏剂和堵漏液及其应用。
背景技术
裂缝性井漏是油气钻井工程中最常见且最难解决的井下复杂之一，不仅会增加钻井成本，耗费钻井时间，而且容易导致井喷、井塌等其它井下复杂和事故。
常用的堵漏材料主要可以分为桥接堵漏，水泥堵漏，化学凝胶类堵漏。其中，桥接堵漏由于其材料价格便宜，来源广而应用范围最为广泛。桥接堵漏工艺是将起架桥作用和起充填作用的材料混合入基浆中而形成堵漏浆，通过泥浆泵注入到漏层位置，并在压差的作用下进入漏层，若架桥颗粒材料与裂缝尺寸匹配，而在裂缝内“卡喉”，可变缝为孔，阻挡后续流入的架桥颗粒材料和充填材料，继而堆积形成堵塞段塞，阻止或减缓钻井液向地层深部的漏失。
CN107523281A公开了一种钻井用油基泥浆堵漏剂，包括溶胀性纤维、溶胀性树脂、表面活性剂、高分子聚合物，具有使用方便、施工安全、对环境无危害、堵漏效果明显、经济价值高等特点。
CN106281272A公开了一种裂缝性储层桥接堵漏剂，包括架桥材料、碳酸钙颗粒、沥青粉和可酸溶纤维，能够较好的封堵裂缝，大幅度提高地层承压能力，而且解堵后还能使得裂缝具有较高的导流能力，生产作业时可以防止裂缝闭合，从而使得堵漏作业兼具储层改造的作用，提高裂缝性储层的产量。
CN104559979A公开了一种高效滤失成塞堵漏剂，包括主体材料、助滤剂、碳纤维、悬浮剂、架桥材料、网状纤维材料，该堵漏剂具有高效滤失、桥接成塞、强度高、抗温性好等特点，能够快速形成封堵层，形成的封堵层在后续钻完井过程中不易被破坏，有效提高了堵漏成功率。
然而，在实际使用过程中，由于架桥颗粒为刚性材料，不易变形，其粒度与缝宽不易匹配，常出现架桥颗粒因其粒度过大而无法进入裂缝而在缝口外堆积，形成“封门”的现象，“封门”现象易造成重复性漏失，是堵住裂缝的假象，在堵漏施工过程中尽量避免；或因架桥颗粒粒度过小无法在近井地带形成架桥，使钻井液侵入地层很深而损失大量钻井液。特别地，若钻遇碳酸盐岩裂缝地层，由于其地层裂缝壁面通常较为光滑，即使桥接堵漏材料能进入裂缝，也因颗粒与裂缝壁面间的摩擦力较小而不足以使颗粒滞留，常规堵漏材料在光滑壁面裂缝内不易形成稳定堵塞而侵入较深，甚至根本无法在裂缝中架桥的现象。堵漏材料应具有一定变形能力，以利于架桥材料进入近井地带裂缝内，同时，架桥材料还必须有一定的强度，有利于在裂缝内形成稳定堵塞层，阻挡来流钻井液和堵漏材料。因此，有必要开发一种能同时具有一定变形能力和较高强度，且可在缝内稳定架桥形成致密堵塞层的桥接堵漏剂。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述架桥材料堵漏效果差的缺陷，提供一种架桥材料及其制备方法以及堵漏剂和堵漏液及其应用。本发明提供的架桥材料具有“刚柔并济”的特点，形成的堵塞隔层整体性较好，致密性强，特别适用于常规桥接堵漏材料难以在碳酸盐岩裂缝性地层形成稳定架桥的井漏情况。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种架桥材料，所述架桥材料包括蜂窝状结构材料、刚性颗粒材料和吸附材料，其中，至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中，至少部分吸附材料吸附于蜂窝状结构材料以防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落。
优选地，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料的含量为0.5-5重量％，所述刚性颗粒材料的含量为70-90重量％，所述吸附材料的含量为5-25重量％。
本发明第二方面提供堵漏剂中架桥材料的制备方法。该制备方法包括：
(1)将蜂窝状结构材料和刚性颗粒材料混合，所述混合使得至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中；
(2)将步骤(1)得到的物料和吸附材料搅拌混合。
本发明第三方面提供了由上述制备方法制得的架桥材料。
本发明第四方面提供了一种堵漏剂，该堵漏剂包括架桥材料、填充材料和纤维材料，其中，所述架桥材料为上述架桥材料。
本发明第五方面提供了一种堵漏液，其中，该堵漏液包括上述的堵漏剂和堵漏基浆，相对于100重量份的所述堵漏基浆，所述堵漏剂的用量为20-30重量份。
本发明第六方面提供了上述架桥材料、堵漏剂或堵漏液在天然裂缝漏层堵漏中的应用。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)本发明提供的架桥材料具有一定的变形能力，能够进入开口度小于架桥材料粒度的裂缝，避免了常规硬质架桥颗粒由于无法变形进入裂缝而形成“封门”的问题，在一定缝宽范围内具有自适应性；
(2)本发明提供的架桥材料是利用蜂窝状结构材料(优选为蜂窝状活性炭聚氨酯海绵)俘获刚性颗粒材料而形成的颗粒簇，吸附材料的使用，可以防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落，使架桥材料具有“柔中带刚，刚柔并济”的优势，增加了刚性颗粒团簇在裂缝中运动的整体性，更易在裂缝中架桥；
(3)本发明提供的堵漏剂具有快速失水的性质，保证堵漏剂在裂缝内快速堆积形成堵塞层，此外，架桥材料中含有的吸附材料，在地层温度升高后变软变形，形成致密封堵隔层，更有利于优化堵漏效果。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种架桥材料，所述架桥材料包括蜂窝状结构材料、刚性颗粒材料和吸附材料，其中，至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中，至少部分吸附材料吸附于蜂窝状结构材料以防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落。
本发明中，所述蜂窝状结构材料具有三维网状结构，刚性颗粒材料可以存在于蜂窝状结构材料的孔中。
根据本发明提供的架桥材料，其中，所述刚性颗粒材料可以全部存在于蜂窝状结构材料中，也可以是部分存在于蜂窝状结构材料中，本发明对此没有特别的限定，为了更进一步优化堵漏效果，优选地，至少50重量％的刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中，最优选全部刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中。
本发明所述的至少部分吸附材料吸附于蜂窝状结构材料以防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落，可以是吸附材料吸附于蜂窝状结构材料的孔道，使得蜂窝状结构材料的孔径变小，以防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落，还可以是吸附材料填充于蜂窝状结构材料中，以防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落，也可以是部分吸附材料吸附于蜂窝状结构材料的孔道，部分吸附材料填充于蜂窝状结构材料中。
根据本发明提供的架桥材料，优选地，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料的含量为0.5-5重量％，所述刚性颗粒材料的含量为70-90重量％，所述吸附材料的含量为5-25重量％；更优选地，所述蜂窝状结构材料的含量为1-4重量％，所述刚性颗粒材料的含量为76-90重量％，所述吸附材料的含量为6-20重量％；更进一步优选地，所述蜂窝状结构材料的含量为1-4重量％，所述刚性颗粒材料的含量为86-90重量％，所述吸附材料的含量为6-10重量％。
在本发明中，所述蜂窝状结构材料和吸附材料的选择，只要能够使得二者能够产生吸附作用即可。
根据本发明的一种优选实施方式，所述蜂窝状结构材料为蜂窝状活性炭聚氨酯海绵。
本发明中所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵可商购得到。蜂窝状活性炭聚氨酯海绵是采用高分子粘结材料将优质、吸附性能较强粉状活性炭载附于聚氨酯发泡载体上制成的空气净化过滤材料。其含炭量可以在30-50重量％左右，具有良好的吸附性能。现有技术中，多用于空气净化除去挥发性有机化合物和空气中的微尘、烟雾、臭味、甲醛等污染有害物质。
所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的孔径可以根据实际漏层裂缝宽度进行适当的选择。优选地，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的孔径为5-50PPI，优选为15-40PPI，例如15PPI、20PPI、30PPI、40PPI(PPI是指每英尺的孔数，其值越大，孔径越小)。
本发明对所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的粒径的选择范围较宽，优选地，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的粒径为1-10mm，进一步优选为2-6mm，最优选为3-6mm。采用该种优选实施方式，更有利于将本发明提供的架桥材料用于解决开口宽度为1-5mm的裂缝性井漏。
根据本发明提供的架桥材料，所述刚性颗粒材料可以为无机矿物颗粒，优选地，所述刚性颗粒材料选自方解石、大理石、石灰石中的一种或多种。
所述刚性颗粒材料的粒径应当与蜂窝状结构材料的孔径匹配，才能够使得刚性颗粒材料顺利被蜂窝状结构材料俘获，其粒径可以根据蜂窝状结构材料的孔径进行选择。优选地，所述刚性颗粒材料的粒径为0.2-4mm，进一步优选为0.5-2.5mm。
根据本发明的一种优选实施方式，所述吸附材料选自沥青、石墨和石蜡中的一种或多种，进一步优选为沥青。所述沥青可以为粉末状。吸附材料采用沥青粉末，不但能够有效防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落，含有沥青的架桥材料在堵漏应用过程中，在地层温度升高后架桥材料变软变形，形成致密封堵隔层，更有利于优化堵漏效果。
为了使得本发明提供的架桥材料满足高温作业的要求，优选所述吸附材料为磺化沥青。所述磺化沥青可以为粉末状。所述磺化沥青可以商购得到。
本发明第二方面提供一种架桥材料的制备方法，该制备方法包括：
(1)将蜂窝状结构材料和刚性颗粒材料混合，所述混合使得至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中；
(2)将步骤(1)得到的物料和吸附材料搅拌混合。
根据本发明提供的制备方法，步骤(1)所述混合只要使得至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中即可，优选地，步骤(1)所述混合在搅拌条件下进行，搅拌的速度为60-120r/min，优选为60-90r/min，搅拌时间为至少10分钟，进一步优选为10-30分钟。
根据本发明提供的制备方法，优选地，步骤(2)所述搅拌混合的速度为60-120r/min，优选为60-90r/min，搅拌时间为至少5分钟，优选为5-15分钟。
根据本发明，步骤(1)和步骤(2)中的搅拌可以在滚筒搅拌器中进行。
本发明提供的制备方法为了使嵌入蜂窝状结构材料的刚性颗粒材料保持在蜂窝状结构材料内而不脱落，步骤(1)利用蜂窝状结构材料俘获刚性颗粒材料，步骤(2)利用蜂窝状结构材料对吸附材料的极强吸附能力，将嵌有刚性颗粒材料的蜂窝状结构材料与吸附材料搅拌混合，由于蜂窝状结构材料的内部纤维骨架吸附了吸附材料后，孔径缩小，使得嵌入蜂窝状结构材料孔内的刚性颗粒材料不易脱落。
根据本发明提供的制备方法，优选地，蜂窝状结构材料、刚性颗粒材料和吸附材料的用量使得，制得的架桥材料中，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料的含量为0.5-5重量％，所述刚性颗粒材料的含量为70-90重量％，所述吸附材料的含量为5-25重量％；进一步优选地，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料的含量为1-4重量％，所述刚性颗粒材料的含量为76-90重量％，所述吸附材料的含量为6-20重量％，更进一步优选地，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料的含量为1-4重量％，所述刚性颗粒材料的含量为86-90重量％，所述吸附材料的含量为6-10重量％。
根据本发明提供的方法，所述蜂窝状结构材料、刚性颗粒材料和吸附材料的选择如上文所述，在此不再赘述。
根据本发明提供的方法，优选地，所述吸附材料以粉末状形式提供。采用该种优选实施方式更有利于吸附材料吸附于蜂窝状结构材料。
本发明第三方面提供了上述制备方法制得的架桥材料。该架桥材料可以独自保存和使用，也可搭配其他材料作为堵漏剂使用。
本发明第四方面提供一种堵漏剂，该堵漏剂包括架桥材料、填充材料和纤维材料，所述架桥材料为上述的架桥材料。
本发明对所述纤维材料没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种纤维材料，优选地，所述纤维材料选自植物纤维、矿物纤维和合成纤维中的一种或多种。
根据本发明提供的堵漏剂，所述纤维材料的长度可以为2.5-10cm，直径可以为20-65微米。
本发明对所述填充材料没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种填充材料，优选地，所述填充材料选自碳酸钙、橡胶和石墨中的至少一种，进一步优选为碳酸钙、橡胶和石墨的混合物。对于碳酸钙、橡胶和石墨的配比，本发明没有特别的限定，可以按照本领域常规技术手段进行。例如，本发明实施例中以碳酸钙、橡胶和石墨的重量比为2：1：1为例进行说明，但本发明并不限于此。
根据本发明的一种具体实施方式，所述填充材料的粒径为0.1-1mm。为了进一步优化堵漏效果，优选地，所述填充材料使用三级填充材料，即采用粒径不同的三个等级的填充材料，可以按照本领域常规技术手段进行，在此不再赘述。
在本发明提供的架桥材料中，即使有部分刚性颗粒材料未存在于蜂窝状结构材料中，也可以作为填充材料在堵漏剂中加以利用，发挥作用。
根据本发明提供的堵漏剂，优选地，以所述堵漏剂的总量为基准，所述架桥材料含量为60-80重量％，所述填充材料含量为10-20重量％，所述纤维材料含量为10-20重量％。
根据本发明，所述架桥材料具有一定变形能力，能够在裂缝入口附近滞留而留下形成架桥，同时，纤维材料也可以在裂缝内挂住，辅助阻挡刚性架桥颗粒，最终形成空间蜂窝状结构，提高刚性颗粒堵塞整体性。填充颗粒可以快速填充孔隙性堵塞层中的空隙，降低堵塞层的孔隙度和渗透，增加钻井液在堵塞层流动的阻力，最终堵漏剂通过在裂缝中形成致密的封堵层，达到封堵储层裂缝的目的。
本发明第五方面提供一种堵漏液，该堵漏液包括上述的堵漏剂和堵漏基浆，相对于100重量份的所述堵漏基浆，所述堵漏剂的用量为20-30重量份。
根据本发明，对所述堵漏基浆没有具体限定，可以为本领域常规使用的各种堵漏基浆。在本发明中，实施例中以含有膨润土和CMC-HV的堵漏基浆进行示例性说明，本发明并不限于此。例如，可以含有100重量份水、4重量份膨润土和0.5重量份CMC-HV(一种高粘度的羧甲基纤维素钠盐，能够提高液体粘度，用于悬浮堵漏材料)，进一步地，为了提高膨润土浆的分散，所述堵漏基浆中还可以含有Na2CO3，所述Na2CO3的加入量可以为膨润土添加量的5％。
根据本发明提供的堵漏液，所述堵漏基浆中还可以含有抗高温的处理剂(可以为改性褐煤树脂)，可以使得堵漏液满足高温作业的要求。本发明对抗高温的处理剂的添加量没有特别的要求，例如，相对于100重量份的水，可以添加3重量份的抗高温的处理剂。
本发明第六方面提供了上述架桥材料、堵漏剂或堵漏液在天然裂缝漏层堵漏中的应用。
本领域技术人员可以根据天然裂缝的宽度来适当调整架桥材料的粒度，使得二者相匹配，例如，所述天然裂缝的开口宽度为2-5mm，所述架桥材料的粒径为2-6mm，优选为3-6mm。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明的架桥材料、堵漏剂和堵漏液及其制备方法。
架桥材料的制备：
(1)以100重量份架桥材料总重量为基准，取1重量份粒度为6mm、孔径为15PPI的蜂窝状海绵小块体(商购自东莞市志诚泡棉制品有限公司的蜂窝状活性炭聚氨酯海绵)，90重量份粒径为2-2.5mm的碳酸钙颗粒，依次加入滚筒搅拌器中混合，滚筒搅拌器转动速度为90r/min，搅拌时间为15分钟。肉眼观察得到的材料，肉眼可见的多数碳酸钙颗粒进入活性炭聚氨酯海绵中。
(2)向滚筒搅拌器中继续加入9重量份磺化沥青粉末(商购自任丘市腾辉化工有限公司，牌号为FT-1)，在转动速度为90r/min条件下，搅拌5分钟，制得架桥材料P1。
将架桥材料P1在滚筒搅拌器中，在120r/min条件下，继续搅拌5分钟，未见碳酸钙颗粒从蜂窝状海绵小块体中溢出，说明沥青吸附或填充于蜂窝状海绵小块体中，使得蜂窝状海绵小块体的孔径变小，防止碳酸钙颗粒脱落。
堵漏剂的制备：
以100重量份桥接堵漏材料总重量为基准，取60重量份架桥材料P1，20重量份填充材料，该填充材料为碳酸钙颗粒、橡胶颗粒及石墨粉的混合物，碳酸钙颗粒、橡胶颗粒和石墨粉的用量的重量比为2：1：1，作为填充材料的碳酸钙颗粒的粒径又分为三级，其中粒径为1mm的碳酸钙颗粒作为一级填充粒子，粒径为0.5mm的碳酸钙颗粒作为二级填充粒子，粒径为0.1mm的碳酸钙粉作为三级填充材料，各级填充材料的重量比为3:1:1，橡胶(商购自都江堰市华益橡胶有限公司，牌号为xjf-002)颗粒和石墨粉的粒径分别为2mm、0.1mm；20重量份纤维材料，该纤维材料为聚丙烯纤维(商购自四川正蓉实业有限公司，牌号为ZR-06)，其长度为2.5-10cm，直径为20-65微米。将架桥材料P1、填充材料和纤维材料混拌均匀制得桥接堵漏剂Q1。
堵漏液的制备：
取100重量份新鲜水+4重量份膨润土(购自新疆夏子街膨润土有限责任公司)+0.02重量份的Na2CO3+0.5重量份CMC-HV(购自河南海洋化工有限公司，牌号CMC)+3重量份的改性褐煤树脂(购自四川正蓉实业公司，牌号ZR-16)，开动搅拌器使其匀速搅拌(速度为2500r/min，时间为45分钟)，陈放水化24小时，得到基浆。取100重量份基浆，开动搅拌器使其匀速搅拌(速度为2500r/min，时间为15分钟)，向其中加入25重量份桥接堵漏剂Q1，搅拌均匀(速度为2500r/min，时间为5分钟)，得到堵漏液S1。
实施例2
本实施例用于说明本发明的架桥材料、堵漏剂和堵漏液及其制备方法。
架桥材料的制备：
(1)以100重量份架桥材料总重量为基准，取4重量份粒度为5mm、孔径为20PPI的蜂窝状海绵小块体(商购自东莞市志诚泡棉制品有限公司的蜂窝状活性炭聚氨酯海绵)，90重量份粒径为1.5mm-2mm的碳酸钙颗粒，依次加入滚筒搅拌器中混合，滚筒搅拌器转动速度为60r/min，搅拌时间为30分钟。肉眼观察得到的材料，肉眼可见的多数碳酸钙颗粒进入活性炭聚氨酯海绵中。
(2)向滚筒搅拌器中继续加入6重量份磺化沥青粉末(同实施例1)，在转动速度为60r/min条件下，搅拌时间为5分钟，制得架桥材料P2。
将架桥材料P2在滚筒搅拌器中在120r/min条件下，继续搅拌5分钟，未见碳酸钙颗粒从蜂窝状海绵小块体中溢出，说明沥青吸附或填充于蜂窝状海绵小块体中，使得蜂窝状海绵小块体的孔径变小，防止碳酸钙颗粒脱落。
堵漏剂的制备：
以100重量份桥接堵漏材料总重量为基准，取70重量份架桥材料P2，15重量份填充材料，该填充材料为碳酸钙颗粒、橡胶颗粒及石墨粉的混合物，碳酸钙颗粒、橡胶颗粒和石墨粉的用量的重量比为2：1：1，作为填充材料的碳酸钙颗粒的粒径又分为三级，其中粒径为1mm的碳酸钙颗粒作为一级填充粒子，粒径为0.5mm的碳酸钙颗粒作为二级填充粒子，粒径为0.1mm的碳酸钙粉作为三级填充材料，各级填充材料的重量比为2:1:1，橡胶(同实施例1)颗粒和石墨粉的粒径分别为1mm、0.1mm；15重量份纤维材料，该纤维材料为聚丙烯纤维(同实施例1)，其长度为2.5-10cm，直径为20-65微米。将架桥材料P2、填充材料和纤维材料混拌均匀制得桥接堵漏剂Q2。
堵漏液的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏液，不同的是，将堵漏剂Q1替换为相同质量的堵漏剂Q2，得到堵漏液S2。
实施例3
本实施例用于说明本发明的架桥材料、堵漏剂和堵漏液及其制备方法。
架桥材料的制备：
(1)以100重量份架桥材料总重量为基准，取2重量份粒度为4mm、孔径为30PPI的蜂窝状海绵小块体(商购自东莞市志诚泡棉制品有限公司的蜂窝状活性炭聚氨酯海绵)，90重量份粒径为1mm-1.5mm的碳酸钙颗粒，依次加入滚筒搅拌器中混合，搅拌器转动速度为90r/min，搅拌时间为10分钟。
(2)向滚筒搅拌器中继续加入8重量份磺化沥青粉末(同实施例1)，在转动速度为60r/min条件下，搅拌时间为10分钟，制得架桥材料P3；
将架桥材料P3在滚筒搅拌器中在120r/min，继续搅拌5分钟，未见碳酸钙颗粒从蜂窝状海绵小块体中溢出，说明沥青吸附或填充于蜂窝状海绵小块体中，使得蜂窝状海绵小块体的孔径变小，防止碳酸钙颗粒脱落。
堵漏剂的制备：
以100重量份桥接堵漏材料总重量为基准，取80重量份架桥材料P3，10重量份填充材料，该填充材料为碳酸钙颗粒、橡胶颗粒及石墨粉的混合物，碳酸钙颗粒、橡胶颗粒和石墨粉的用量的重量比为2：1：1，作为填充材料的碳酸钙颗粒的粒径又分为三级，其中粒径为0.5mm的碳酸钙颗粒作为一级填充粒子，粒径为0.25mm的碳酸钙颗粒作为二级填充粒子，粒径为0.1mm的碳酸钙粉作为三级填充材料，各级填充材料的重量比为2:1:1，橡胶(同实施例1)颗粒和石墨粉的粒径分别为0.5mm、0.1mm；10重量份纤维材料,该纤维材料为聚丙烯纤维(同实施例1)，其长度可以为2.5-10cm，直径为20-65微米。混拌均匀制得桥接堵漏剂Q3。
堵漏液的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏液，不同的是，将堵漏剂Q1替换为相同质量的堵漏剂Q3，得到堵漏液S3。
实施例4
本实施例用于说明本发明的架桥材料、堵漏剂和堵漏液及其制备方法。
架桥材料的制备：
(1)以100重量份架桥材料总重量为基准，取0.5重量份粒度为3mm、孔径为40PPI的蜂窝状海绵小块体(商购自东莞市志诚泡棉制品有限公司的蜂窝状活性炭聚氨酯海绵)，90重量份粒径为0.5mm-1mm的碳酸钙颗粒，依次加入滚筒搅拌器中混合，搅拌器转动速度为60r/min，搅拌时间为30分钟。
(2)向滚筒搅拌器中继续加入9.5重量份磺化沥青粉末(同实施例1)，在转动速度为90r/min条件下，搅拌时间为20分钟，制得架桥材料P4；
将架桥材料P4在滚筒搅拌器中在120r/min，继续搅拌5分钟，未见碳酸钙颗粒从蜂窝状海绵小块体中溢出，说明沥青吸附或填充于蜂窝状海绵小块体中，使得蜂窝状海绵小块体的孔径变小，防止碳酸钙颗粒脱落。
堵漏剂的制备：
以100重量份桥接堵漏材料总重量为基准，取60重量份架桥材料P4，20重量份填充材料，该填充材料为碳酸钙颗粒、橡胶颗粒及石墨粉的混合物，碳酸钙颗粒、橡胶颗粒和石墨粉的用量的重量比为2：1：1，作为填充材料的碳酸钙颗粒的粒径又分为两级，其中粒径为0.25mm的碳酸钙颗粒作为一级填充粒子，粒径为0.1mm的碳酸钙粉作为二级填充材料，各级填充材料的重量比为1:1，橡胶(同实施例1)颗粒和石墨粉的粒径分别为0.25mm、0.1mm；20重量份纤维材料,该纤维材料为聚丙烯纤维(同实施例1)，其长度可以为2.5-10cm，直径为20-65微米。混拌均匀制得桥接堵漏剂Q4。
堵漏液的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏液，不同的是，将堵漏剂Q1替换为相同质量的堵漏剂Q4，得到堵漏液S4。
对比例1
架桥材料的制备：
以100重量份桥接堵漏材料总重量为基准，取60重量份架桥材料，该架桥材料为粒度为3mm、孔径为40PPI的蜂窝状海绵小块体(商购自东莞市志诚泡棉制品有限公司的蜂窝状活性炭聚氨酯海绵)，粒径为0.5mm-1mm的碳酸钙颗粒，磺化沥青粉末(同实施例1)的混合物，其重量比例为0.5:90:9.5，与实施例4不同之处在于，该架桥材料并未经过预先在滚筒搅拌器中充分搅拌混合蜂窝状海绵小块体和碳酸钙颗粒，而仅是简单地依次加入蜂窝状海绵小块体和、碳酸钙颗粒和磺化沥青粉末混合，即依次加入滚筒搅拌器中，在60r/min条件下，搅拌50分钟，得到架桥材料D1；
堵漏剂的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏剂，不同的是，将架桥材料P1替换为相同质量的架桥材料D1，得到桥接堵漏剂DQ1。
堵漏液的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏液，不同的是，将堵漏剂Q1替换为相同质量的堵漏剂D1，得到堵漏液DS1。
对比例2
架桥材料的制备：
该架桥材料为粒度为3mm的刚性颗粒和磺化沥青粉末(同实施例1)的混合物，其重量比例为9:1，其中刚性颗粒为碳酸钙颗粒，记为架桥材料D2；
堵漏剂的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏剂，不同的是，将架桥材料P1替换为相同质量的架桥材料D2，得到桥接堵漏剂DQ2。
堵漏液的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏液，不同的是，将堵漏剂Q1替换为相同质量的堵漏剂DQ2，得到堵漏液DS2。
对比例3
架桥材料的制备：
该架桥材料为粒径为0.5mm-1mm的刚性颗粒与磺化沥青粉末(同实施例1)的混合物，其重量比例为9:1，其中刚性颗粒为碳酸钙颗粒，记为架桥材料D3；
堵漏剂的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏剂，不同的是，将架桥材料P1替换为相同质量的架桥材料D3，得到桥接堵漏剂DQ3。
堵漏液的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏液，不同的是，将堵漏剂Q1替换为相同质量的堵漏剂DQ3，得到堵漏液DS3。
对比例4
架桥材料的制备：
按照与实施例4相同的方法制备架桥材料，所不同的是，不包括步骤(2)，将步骤(1)得到的物质记为架桥材料D4。由于没有使用吸附材料，蜂窝状海绵小块体俘获的碳酸钙颗粒在使用过程中极易脱落。
堵漏剂的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏剂，不同的是，将架桥材料P1替换为相同质量的架桥材料D4，得到桥接堵漏剂DQ4。
堵漏液的制备：
按照实施例1的方法制备堵漏液，不同的是，将堵漏剂Q1替换为相同质量的堵漏剂DQ4，得到堵漏液DS4。
测试例
采用高温高压动静态堵漏仪测试上述实施例和对比例制得的堵漏剂的封堵效果。
实验所用仪器为高温高压动静态堵漏仪(购自山东石大石仪公司)。
实验采用长度为30cm的钢质楔形组合裂缝板，实验温度设定为120℃。
具体测试测试方法：
将2000mL试验浆(实施例和对比例提供的堵漏液)倒入堵漏仪罐体中，然后旋紧堵漏仪盖密封罐体，经过空压机加压，控制加压速度，每5分钟增加1MPa，增压至5MPa，观察并记录裂缝出口漏失量。实验结束后，关闭空压机，待温度降为室温(25℃)后，泄压，拆开组合缝板观察堵漏材料对裂缝的堵塞位置及堵塞段长度。测试结果见表1。
表1中，实施例1采用入口宽为5mm，出口宽度为4mm的组合裂缝板测试封堵剂的封堵效果；实施例2采用入口宽为4mm，出口宽度为3mm的组合裂缝板测试封堵剂的封堵效果；实施例3采用入口宽为3mm，出口宽度为2mm的组合裂缝板测试封堵剂的封堵效果；实施例4采用入口宽为2mm，出口宽度为1mm的组合裂缝板测试封堵剂的封堵效果；对比例1-4采用入口宽为2mm，出口宽度为1mm的组合裂缝板测试封堵剂的封堵效果。
表1
由上述实施例1-4和对比例1-4以及表1中数据可知：
本发明所述桥接堵漏剂Q1-Q4均可在压差作用下进入裂缝内部并在裂缝入口附近形成致密堵塞层，堵塞段长度小，从而实现对天然裂缝漏失通道的有效封堵。
对于对比例1，堵漏剂DQ1中虽然各组分及含量与实施例4中的堵漏剂Q4的组分及含量相同，但是堵漏剂DQ1中的架桥颗粒的制备只是简单的混合，而并没有预先在滚筒搅拌器中充分搅拌，蜂窝状活性炭聚氨酯海绵无法俘获起架桥作用的碳酸钙颗粒，架桥材料随机分散而无法形成团簇效应，造成架桥材料不能在裂缝中的快速架桥，表现出堵塞深度接近实验裂缝版的尾部出口端，漏失量也相应增大；
对于对比例2，由于将实施例4的架桥材料P4替换成粒度相当的硬质碳酸钙颗粒，虽然漏失量非常小且堵塞段很致密，但是，由于堵漏剂DQ2中的架桥材料不具有变形能力，且颗粒形状不规则，导致架桥颗粒无法有效进入裂缝内部，而是在裂缝入口外部堆积“封门”，“封门”效应是堵住裂缝的假象，在堵漏施工过程中，应尽量避免，由于钻柱的振动碰撞，以及钻井液流动冲刷作用，封在裂缝口外的堵塞层极易被破坏，表现为恢复钻进时又发生重复漏失的现象。
对于对比例3，堵漏剂中不含蜂窝状活性炭聚氨酯海绵，保留起架桥作用的碳酸钙颗粒和磺化沥青粉末，失去了蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的蜂窝状骨架结构，由于起架桥作用的碳酸钙颗粒粒度相对较小，无法在预期裂缝宽度范围内形成架桥，堵漏浆也全部漏失；
对于对比例4中，架桥材料中不含用于吸附的磺化沥青粉末，起架桥作用的碳酸钙颗粒虽能被蜂窝状活性炭聚氨酯海绵俘获，由于骨架纤维上没有吸附沥青粉末，孔眼尺寸基本不变，在搅拌或其他扰动作用下，部分起架桥作用的碳酸钙颗粒容易再次脱落，造成架桥材料的实际有效粒度变小，起架桥作用的碳酸钙颗粒的自由度增加，与实施例4相比，对比例4表现出堵塞深度更大，堵塞段塞更长，堵塞漏失量更大。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (30)

1.一种架桥材料，所述架桥材料包括蜂窝状结构材料、刚性颗粒材料和吸附材料，其中，至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中，至少部分吸附材料吸附于蜂窝状结构材料以防止存在于蜂窝状结构材料中的刚性颗粒材料脱落；
所述蜂窝状结构材料为蜂窝状活性炭聚氨酯海绵；
所述吸附材料选自沥青、石墨和石蜡中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的架桥材料，其中，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料的含量为0.5-5重量％，所述刚性颗粒材料的含量为70-90重量％，所述吸附材料的含量为5-25重量％。
3.根据权利要求1所述的架桥材料，其中，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料的含量为1-4重量％，所述刚性颗粒材料的含量为76-90重量％，所述吸附材料的含量为6-20重量％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的架桥材料，其中，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的孔径为5-50PPI。
5.根据权利要求4所述的架桥材料，其中，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的孔径为15-40PPI。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的架桥材料，其中，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的粒径为1-10mm。
7.根据权利要求6所述的架桥材料，其中，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的粒径为2-6mm。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的架桥材料，其中，所述刚性颗粒材料为无机矿物颗粒。
9.根据权利要求8所述的架桥材料，其中，所述刚性颗粒材料选自方解石、大理石、石灰石中的一种或多种。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的架桥材料，其中，所述刚性颗粒材料的粒径为0.2-4mm。
11.根据权利要求10所述的架桥材料，其中，所述刚性颗粒材料的粒径为0.5-2.5mm。
12.一种架桥材料的制备方法，该制备方法包括：
(1)将蜂窝状结构材料和刚性颗粒材料混合，所述混合使得至少部分刚性颗粒材料存在于蜂窝状结构材料中；
(2)将步骤(1)得到的物料和吸附材料搅拌混合；
所述蜂窝状结构材料为蜂窝状活性炭聚氨酯海绵；
所述吸附材料为沥青、石墨和石蜡中的一种或多种。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其中，
步骤(1)所述混合在搅拌条件下进行，搅拌的速度为60-120r/min，搅拌时间为至少10分钟；
步骤(2)所述搅拌混合的速度为60-120r/min，搅拌时间为至少5分钟。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其中，步骤(1)所述搅拌时间为10-30分钟；
步骤(2)所述搅拌时间为5-15分钟。
15.根据权利要求12-14中任意一项所述的制备方法，其中，蜂窝状结构材料、刚性颗粒材料和吸附材料的用量使得，制得的架桥材料中，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料含量为0.5-5重量％，所述刚性颗粒材料的含量为70-90重量％，所述吸附材料含量为5-25重量％。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其中，蜂窝状结构材料、刚性颗粒材料和吸附材料的用量使得，制得的架桥材料中，以架桥材料的总量为基准，所述蜂窝状结构材料含量为1-4重量％，所述刚性颗粒材料的含量为76-90重量％，所述吸附材料含量为6-20重量％。
17.根据权利要求12-14中任意一项所述的制备方法，其中，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的孔径为5-50PPI。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其中，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的孔径为15-40PPI。
19.根据权利要求17所述的制备方法，其中，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的粒径为1-10mm。
20.根据权利要求17所述的制备方法，其中，所述蜂窝状活性炭聚氨酯海绵的粒径为2-6mm。
21.根据权利要求12-14中任意一项所述的制备方法，其中，所述刚性颗粒材料为无机矿物颗粒。
22.根据权利要求21所述的制备方法，其中，所述刚性颗粒材料选自方解石、大理石、石灰石中的一种或多种。
23.根据权利要求12-14中任意一项所述的制备方法，其中，所述刚性颗粒材料的粒径为0.2-4mm。
24.根据权利要求23所述的制备方法，其中，所述刚性颗粒材料的粒径为0.5-2.5mm。
25.权利要求12-24中任意一项所述的制备方法制得的架桥材料。
26.一种堵漏剂，该堵漏剂包括架桥材料、填充材料和纤维材料，其中，所述架桥材料含有权利要求1-11、25中任意一项所述的架桥材料。
27.根据权利要求26所述的堵漏剂，其中，
所述纤维材料选自植物纤维、矿物纤维和合成纤维中的一种或多种；
所述填充材料选自碳酸钙、橡胶和石墨中的至少一种。
28.根据权利要求26所述的堵漏剂，其中，以所述堵漏剂的总重量为基准，所述架桥材料含量为60-80重量％，所述填充材料含量为10-20重量％，所述纤维材料含量为10-20重量％。
29.一种堵漏液，该堵漏液包括权利要求26-28中任意一项所述的堵漏剂和堵漏基浆，相对于100重量份的所述堵漏基浆，所述堵漏剂的用量为20-30重量份。
30.权利要求1-11和25中任意一项所述的架桥材料、权利要求26-28中任意一项所述的堵漏剂或权利要求26所述的堵漏液在天然裂缝漏层堵漏中的应用。
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