CN109401739B - 一种耐高温屏蔽暂堵剂、制备方法及应用 - Google Patents

一种耐高温屏蔽暂堵剂、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温屏蔽暂堵剂及制备方法。屏蔽暂堵剂包括：颗粒材料100重量份；弹性材料5～20重量份；填充材料5～20重量份；纤维材料5～15重量份；微纳米材料1～5重量份。制备方法包括：所述组分按所述用量混合均匀后制得所述耐高温屏蔽暂堵剂。本发明的暂堵剂对钻井液流变性影响小、抗温性高、封堵性强、暂堵效果好、酸溶率高，抗温可达200℃、0.2mm裂缝承压大于10MPa、20‑40目砂床浸入深度小于3cm、岩心渗透率恢复值达到95％以上、酸溶率大于80％，可在超高温储层段使用，起到保护油气层的作用。

Description

一种耐高温屏蔽暂堵剂、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及石油钻井堵漏技术领域，进一步地说，是涉及一种耐高温屏蔽暂堵剂、制备方法及应用。
背景技术
屏蔽暂堵剂包括油溶性暂堵剂、水溶性暂堵剂、可降解凝胶暂堵剂、无机复配暂堵剂等，按一定的比例加入钻井液、完井液中，用于保护油气储层，防止或减小钻井液进入储层，达到保护储层的目的。传统的屏蔽暂堵技术认为，暂堵颗粒应由起桥堵效果的刚性颗粒和起充填作用的可变形粒子及软化粒子组成，可变形粒子常用油溶性树脂，软化粒子常用石蜡和磺化沥青等，这些可变形粒子和软化粒子抗温能力基本在150℃以下。随着油气勘探开发向深部地层的进行，钻遇的高温储层越来越多，如中石化西北石油局塔中区块的奥陶系储层，井深超过7000m，井底温度近200℃。出于油气层保护的要求，高温条件下对钻井液的暂堵性能要求越来越高。普通的屏蔽暂堵剂抗温性能基本小于150℃，加入钻井液中难以满足200℃高温要求，会发生高温降解等反应，不能有效封堵储层，导致储层遭受污染。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种耐高温屏蔽暂堵剂、制备方法及应用。针对200℃以上的超高温储层，本发明优选颗粒、片状、纤维、弹性材料，引入微纳米材料，开发抗高温、高酸溶、高承压的屏蔽暂堵剂，用于钻井过程中保护钻遇的超高温储层。
本发明的目的之一是提供一种耐高温屏蔽暂堵剂。
颗粒材料、填充材料、纤维材料、弹性材料和微纳米材料；
各组分按重量份数计，
颗粒材料100重量份；
弹性材料5～20重量份；优选为8～15重量份；
填充材料5～20重量份；优选为8～15重量份；
纤维材料5～15重量份；优选为8～10重量份；
微纳米材料1～5重量份；优选为2～4重量份。
所述颗粒材料为碳酸钙颗粒
所述弹性材料为橡胶、树脂；橡胶优选硅胶、氟胶、全氟醚胶等，树脂优选聚酰亚胺、聚苯硫醚等。
所述填充材料为蛭石、云母；
所述纤维材料为温石棉、水镁石、海泡石纤维；
所述微纳米材料为纳微米级的二氧化硅、碳酸钙。
其中，
所述颗粒材料的颗粒直径为200-250微米；
所述弹性材料的颗粒直径为150-300微米；
所述填充材料的颗粒直径为2-150微米，
所述纤维材料的长度为10-180微米；
所述微纳米材料的粒径为0.5-50微米；
颗粒材料起到架桥的作用；弹性材料弥补由于材料加工工艺造成的颗粒不规则造成的级配不合适，提高粒径级配效果；填充材料填充于架桥后留下的小孔隙，提高封堵效率；纤维材料起到相互拉筋的作用，提高封堵层的稳定性；纳米材料，对架桥、填充后留下的微小孔隙进行精细封堵层，提高封堵层的致密性。本发明所选用的材料抗温性能均超过200℃，而现有的钻井液暂堵材料均含有木质纤维，抗温不超过150℃，因此本发明比现有的材料耐高温。
本发明的目的之二是提供一种耐高温屏蔽暂堵剂的制备方法。
包括：
所述组分按所述用量混合均匀后制得所述耐高温屏蔽暂堵剂。
本发明的目的之三是提供一种所述的耐高温屏蔽暂堵剂在石油钻井中的应用。
对于裂缝性漏失，所述耐高温暂堵剂的加入量是钻井液7-15％重量体积比；
对于孔隙性漏失，所述耐高温暂堵剂的加入量是钻井液的2-5％重量体积比。
本发明具体可采用以下技术方案：
本发明的暂堵剂由颗粒材料、填充材料、纤维材料、弹性材料和微纳米材料组成。颗粒材料为高酸溶、高强度、抗高温的碳酸钙颗粒，颗粒直径为200-250微米；弹性材料为抗高温的橡胶、树脂等，颗粒直径为150-300微米；填充材料为蛭石、云母等材料，颗粒直径为2-150微米；纤维材料为温石棉、水镁石、海泡石纤维等高酸溶、抗高温材料，长度为10-180微米；微纳米材料为纳微米级的二氧化硅、碳酸钙等材料，材料粒径为0.5-50微米。
发明的效果
本发明的暂堵剂对钻井液流变性影响小、抗温性高、封堵性强、暂堵效果好、酸溶率高，抗温可达200℃、0.2mm裂缝承压大于10MPa、20-40目砂床浸入深度小于3cm、岩心渗透率恢复值达到95％以上、酸溶率大于80％，可在超高温储层段使用，起到保护油气层的作用。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
以下组分均为重量份。井浆为现场钻井过程中所用的聚磺钻井液，密度1.3g/cm3。裂缝承压能力测试所用仪器为DFCT-0501型高温高压泥饼胶结封堵承压模拟评价系统，砂床浸入深度测试所用仪器为非渗透滤失仪，岩心渗透率恢复值测试仪器为高温高压动态污染仪。
实施例1：
碳酸钙颗粒(220-250微米) 100重量份；
橡胶颗粒(200-300微米)5重量份；
蛭石(2-100微米)10重量份；
水镁石纤维(10-180微米)5重量份；
微纳米碳酸钙(10-30微米)1重量份。
将上述材料混合后，用15％盐酸，测试酸溶率，结果为80.6％。
将上述材料混合均匀，取70g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用DFCT-0501型高温高压泥饼胶结封堵承压模拟评价系统评价其封堵0.2mm裂缝的承压能力，承压为11.5MPa。
将上述材料混合均匀，取20g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用装有20-40目砂子的非渗透滤失仪测浸入深度，为2.8cm；用高温高压动态污染仪测试岩心渗透率恢复值，所用岩心为顺南区块储层段岩心，岩心渗透率恢复值为96.2％。
实施例2：
碳酸钙颗粒(200-250微米) 100重量份；
橡胶颗粒(150-250微米)20重量份；
蛭石(50-150微米)6重量份；
水镁石纤维(50-150微米)6重量份；
微纳米碳酸钙(10-50微米)2重量份。
将上述材料混合后，用15％盐酸，测试酸溶率，结果为80.1％。
将上述材料混合均匀，取100g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用DFCT-0501型高温高压泥饼胶结封堵承压模拟评价系统评价其封堵0.2mm裂缝的承压能力，承压为10.5MPa。
将上述材料混合均匀，取30g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用装有20-40目砂子的非渗透滤失仪测浸入深度，为3.0cm；用高温高压动态污染仪测试岩心渗透率恢复值，所用岩心为顺南区块储层段岩心，岩心渗透率恢复值为95.8％。
实施例3：
碳酸钙颗粒(210-240微米) 100重量份；
树脂颗粒(150-300微米)5重量份；
蛭石(2-150微米)6重量份；
海泡石纤维(50-100微米)15重量份；
微纳米二氧化硅(0.5-30微米)2重量份；
将上述材料混合后，用15％盐酸，测试酸溶率，结果为80.5％。
将上述材料混合均匀，取150g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用DFCT-0501型高温高压泥饼胶结封堵承压模拟评价系统评价其封堵0.2mm裂缝的承压能力，承压为10.9MPa。
将上述材料混合均匀，取50g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用装有20-40目砂子的非渗透滤失仪测浸入深度，为2.5cm；用高温高压动态污染仪测试岩心渗透率恢复值，所用岩心为顺南区块储层段岩心，岩心渗透率恢复值为96.3％。
实施例4：
碳酸钙颗粒(220-250微米) 100重量份；
橡胶颗粒(150-250微米)10重量份；
蛭石(50-150微米)18重量份；
水镁石纤维(100-180微米)6重量份；
微纳米碳酸钙(0.5-50微米)5重量份。
将上述材料混合后，用15％盐酸，测试酸溶率，结果为80.7％。
将上述材料混合均匀，取120g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用DFCT-0501型高温高压泥饼胶结封堵承压模拟评价系统评价其封堵0.2mm裂缝的承压能力，承压为11.5MPa。
将上述材料混合均匀，取40g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用装有20-40目砂子的非渗透滤失仪测浸入深度，为2.8cm；用高温高压动态污染仪测试岩心渗透率恢复值，所用岩心为顺南区块储层段岩心，岩心渗透率恢复值为96.8％。
实施例5：
碳酸钙颗粒(200-230微米) 100重量份；
橡胶颗粒(200-300微米)10重量份；
云母(100-150微米)10重量份；
海泡石纤维(10-150微米)10重量份；
微纳米碳酸钙(0.5-50微米)4重量份。
将上述材料混合后，用15％盐酸，测试酸溶率，结果为81.5％。
将上述材料混合均匀，取110g，加入1000mL的聚磺钻井液中，，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用DFCT-0501型高温高压泥饼胶结封堵承压模拟评价系统评价其封堵0.2mm裂缝的承压能力，承压为12.5MPa。
将上述材料混合均匀，取30g，加入1000mL的聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用装有20-40目砂子的非渗透滤失仪测浸入深度，为2.4cm；用高温高压动态污染仪测试岩心渗透率恢复值，所用岩心为顺南区块储层段岩心，岩心渗透率恢复值为95.8％。
对比例1：
多功能屏蔽暂堵剂PB-1(CN1432620A)：10
用15％盐酸，测试酸溶率，结果为51.3％。
将上述材料混合均匀，加入200份聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用DFCT-0501型高温高压泥饼胶结封堵承压模拟评价系统评价其封堵0.2mm裂缝的承压能力，全部漏失，承压为0MPa。
将上述材料混合均匀，加入650份聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用装有20-40目砂子的非渗透滤失仪测浸入深度，全部滤穿；用高温高压动态污染仪测试岩心渗透率恢复值，所用岩心为顺南区块储层段岩心，岩心渗透率恢复值为45.8％。
对比例2：
油气储层裂缝暂堵剂(CN101311243A)：10
用15％盐酸，测试酸溶率，结果为76.8％。
将上述材料混合均匀，加入200份聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用DFCT-0501型高温高压泥饼胶结封堵承压模拟评价系统评价其封堵0.2mm裂缝的承压能力，全部漏失，承压为0MPa。
将上述材料混合均匀，加入650份聚磺钻井液中，高速搅拌5min，装入老化罐，在200℃下老化16h，用装有20-40目砂子的非渗透滤失仪测浸入深度，全部滤穿；用高温高压动态污染仪测试岩心渗透率恢复值，所用岩心为顺南区块储层段岩心，岩心渗透率恢复值为41.2％。
超高温屏蔽暂堵剂性能表
Figure BDA0001382562670000071

Claims (5)

1.一种耐高温屏蔽暂堵剂，其特征在于所述屏蔽暂堵剂由颗粒材料、填充材料、纤维材料、弹性材料和微纳米材料组成：
各组分按重量份数计，
颗粒材料100 重量份；
弹性材料5～20重量份；
填充材料5～20重量份；
纤维材料5～15重量份；
微纳米材料1～5重量份;
所述颗粒材料为碳酸钙颗粒；所述颗粒材料的颗径范围为200-250微米；
所述弹性材料为橡胶、树脂；所述弹性材料的颗径范围为150-300微米；
所述橡胶为硅胶、氟胶或全氟醚胶；所述树脂为聚酰亚胺或聚苯硫醚；
所述填充材料为蛭石；填充材料的颗径范围为2-150微米；
所述纤维材料为温石棉、水镁石、海泡石纤维；纤维材料的长度为10-180微米；
所述微纳米材料为纳微米级的二氧化硅、碳酸钙；微纳米材料的粒径范围为0.5-50微米。
2.如权利要求1所述的耐高温屏蔽暂堵剂，其特征在于：
颗粒材料100 重量份；
弹性材料8～15重量份；
填充材料8～15重量份；
纤维材料8～10重量份；
微纳米材料2～4重量份。
3.一种如权利要求1~2之一所述的耐高温屏蔽暂堵剂的制备方法，其特征在于所述方法包括：
所述组分按所述用量混合均匀后制得所述耐高温屏蔽暂堵剂。
4.一种如权利要求1~2之一所述的耐高温屏蔽暂堵剂在石油钻井中的应用。
5.如权利要求4所述的耐高温屏蔽暂堵剂在石油钻井中的应用，其特征在于：
对于裂缝性漏失，所述耐高温暂堵剂的加入量是钻井液7-15%重量体积比；
对于孔隙性漏失，所述耐高温暂堵剂的加入量是钻井液的2-5%重量体积比。
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