CN109971442A - 一种新型抗高温高密度高失水堵漏浆的配方及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型抗高温高密度高失水堵漏浆的配方及其制备方法，属于油气勘探钻井堵漏技术领域，该堵漏浆主要包括基液、1.5％～3％悬浮剂、30％～300％加重剂和20～30％堵漏剂；其制备方法是按比例准备各组分原料；以基液为基准，基液中加入悬浮剂，搅拌20～30min；再加入30％～300％加重剂到所需密度，搅拌30～40min；加入20％～30％堵漏剂，搅拌15～25min，即得新型高失水堵漏浆；区别于添加剂多、成分复杂的钻井液，避免了在高温下堵漏材料易与钻井液发生反应或降解，影响堵漏浆性能；该堵漏浆具有良好的增粘悬浮，快速填充，即时封堵的效果；所有使用的材料对水基钻井液和油基钻井液都呈现惰性，在高达200℃的情况下具有较好的稳定性，有效提高堵漏施工效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型高失水堵漏浆的配方及其制备方法，具体涉及一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方及其制备方法，属于油气勘探钻井堵漏技术领域。
背景技术
井漏是油气勘探过程中常见的技术难题之一。它不仅造成大量钻井液的漏失，制约钻井时效，严重时还会造成井塌、卡钻、井喷等恶劣情况，同时导致钻井成本的大幅度上升，造成重大经济损失。
对于孔隙型及裂缝型地层漏失的钻井堵漏，一般的堵漏方法是在钻井液中加入各类堵漏材料后泵入漏层进行堵漏，但当今市场上的常规堵漏浆基本以现场钻井液为基础浆，其钻井液添加剂多，成分复杂，当加入堵漏材料时，在高温下堵漏材料易与钻井液发生反应或降解，影响堵漏浆性能。因此，有必要研发出一种成分简单，配制方便，抗温性好，承压堵漏效果显著的堵漏浆体系。
申请号为201811375776.6的发明，公开了一种堵漏浆及堵漏方法，包括井浆、单向压力封堵剂DF-A和钻井液用封堵型降滤失剂G327，其中单向压力封堵剂DF-A的重量百分含量为10～50％，其中钻井液用封堵型降滤失剂G327的重量百分含量为10～50％，井浆余量。该堵漏浆适用于气田的堵漏，堵漏浆封堵性能优异，在现场施工过程中，可有效解决上部地层压实程度低时井漏问题，缓解下古生界溶洞性恶性漏失的技术难题，满足气田预探井勘探开发过程中堵漏需求。
申请号为201010300392.5的发明公开了一种钻井高效堵漏剂，针对恶性井漏，该堵漏剂各组份重量配比为:核桃壳粉末18～25％,锯木面8～10％,棉子8～10％,谷壳粉末10～15％,活性封堵剂20～30％,弹性橡胶粒15～25％,将上述原料混合均匀即成钻井高效堵漏剂。该堵漏剂堵漏覆盖面广、承压能力高、封堵效果好、一次性堵漏成功率高、现场配制工艺简单、施工安全可靠,能达到减少井漏损失,节约综合成本之目的，能用于各种井漏情况下的堵漏作业。
申请号为201710950924.1，一种自胶结堵剂及堵漏方法，公开了一种自胶结堵剂，组成为：聚氯乙烯树脂50-82份、聚氨酯23-37份、乙基丙烯酸酯78-92份、亚硝酸1.3-2.4份、丙烯酸酯乳液100-120份、纤维2.3-5.4份、页岩抑制剂2.7-3.9份，该自胶结堵剂配方简单，粘度小，利于现场配制和施工；自胶结堵漏剂可以进入漏失孔隙或裂缝的深部，分子间产生聚合反应，体系黏度迅速增加，在漏失壁形成很强的黏附力，堵塞漏失层，一旦封堵成功将达到有效封堵作用，不会再次发生井漏；该自胶结堵漏剂具有可变性，不受空间及缝隙限制，体系成胶后具有抗稀释性，不易被地层水冲走。
关于堵漏剂、堵漏浆方面的技术，目前的报道都比较多，针对的方向或效果各有其优缺点，所以根据施工实际情况开发不同的堵漏剂或堵漏浆有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，该配方区别于添加剂多、成分复杂的钻井液，避免了在高温下堵漏材料易与钻井液发生反应或降解，影响堵漏浆性能。
为达到本发明的目的，本发明所采用的技术方案是这样实现的：
一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方主要包括基液、悬浮剂、加重剂和堵漏剂；以基液为基准，悬浮剂的质量百分比为1.5％～3％，加重剂质量百分比为30％～300％，堵漏剂的质量百分比为20～30％；
所述基液为钻井水，作为优选，所述钻井水为淡水、海水、白油或者柴油中的任意一种。
所述悬浮剂为增粘剂，作为优选，所述增粘剂为土粉、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素、聚丙烯酰胺钾盐、黄原胶中的一种或两种以上的混合物。
所述加重剂为重晶石、铁矿粉、锰矿粉中的一种或两种以上的混合物。作为优选，所述重晶石的粒度为400目，铁矿粉的粒度为500～1500目，锰矿粉的粒度为500～1500目。
所述堵漏剂为惰性复合堵漏材料；所述架桥堵漏材料为石墨、纤维、云母、大理石、方解石、特种塑料和耐高温橡胶中的一种或它们的混合物。作为优选，所述堵漏材料的粒度为10～200目。
本发明的另一个目的是提供一种新型高温高密度高失水堵漏浆的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)按上述各物质质量百分比分别准备各组分原料；
(2)以基液为基准，每份基液中加入1％～3％悬浮剂，搅拌20～30min；
(3)再加入30％～300％加重剂到所需密度，搅拌30～40min；
(4)测量体积，加入20％～30％堵漏剂，搅拌15～25min，即得新型高失水堵漏浆。
本发明提供了一种新型的、不同于传统意义上的堵漏携带液及其配制方法，区别于添加剂多、成分复杂的钻井液，避免了在高温下堵漏材料易与钻井液发生反应或降解，影响堵漏浆性能；同时提供该堵漏携带液的堵漏方法。该堵漏浆抗温性达200℃，且具有显著的高失水效果，快速滤失的同时在砂床和裂缝中形成致密封堵层，有效的提高了漏失层的承压能力。
本发明的有益效果是：本发明以钻井水、悬浮剂、加重剂及堵漏剂构成，具有良好的增粘悬浮，快速填充，即时封堵的效果；所有使用的材料对水基钻井液和油基钻井液都呈现惰性，在高达200℃的情况下具有较好的稳定性，所配置得到的堵漏浆，通过程序段塞泵入后，快速失水，在诱导裂缝缝中和缝内形成良好的抗剪切屏障；在孔隙和裂缝中具有高的抗压强度(承压能力达7MPa)，快速的封堵能力，高的剪切强度，可以有效的防止堵漏封门(侵入深度达6～10cm)、堵漏浆返吐和裂缝闭合，有效提高堵漏施工效果。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合多个实施例对本发明的内容做进一步阐述，这些实施例仅用于说明本发明，并不限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明为钻井作业用的堵漏浆，其原料配比按如下质量百分比计算(基液以100份为基准)：
基液100份；该基液为淡水；
悬浮剂1.7份；该悬浮剂为土粉、羧甲基纤维素、黄原胶的混合物，在悬浮剂总质量中，0.7份土粉、0.5份羧甲基纤维素和0.5份黄原胶混合得1.7份悬浮剂；
加重剂250份，密度约为2.3g/cm3；该加重剂为铁矿粉和锰矿粉的混合物，在加重剂总质量中，125份铁矿粉和125份锰矿粉混合得250份加重剂；其中重晶石为400目，铁矿粉为1200目；
堵漏剂20份；该堵漏剂为石墨、纤维、大理石、特种塑料和耐高温橡胶的混合物；在堵漏剂总质量中，6份石墨、6份大理石、4份纤维、4份特种塑料和2份耐高温橡胶混合得20份堵漏剂；其中有3份石墨为20～40目，3份石墨为40～100目；其中有3份大理石为30～60目，3份大理石为60～200目；其中纤维为40～100目；其中特种塑料为10～20目；其中耐高温橡胶为30～60目。
上述高失水堵漏的配制方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比分别准备各组分原料；
(2)在钻井水中加入悬浮剂，搅拌20min；
(3)再加入加重剂到所需密度，搅拌40min；
(4)测量体积，按照加重后的体积加入堵漏剂，搅拌25min，即得新型高失水堵漏浆。
本实施例高失水堵漏浆进行了实验测试，实验结果表明：上述2.3g/cm3下堵漏浆200℃老化16h后，堵漏浆流动性和沉降稳定性都良好，静置8h未出现加重剂和堵漏剂下沉现象；API滤失时间为1′28″，高滤失效果较好；使用高温高压砂床滤失仪和天然裂缝漏失评价仪进行承压堵漏实验，该堵漏浆对8～15mm砂床和3mm裂缝能够有效的封堵，承压能力达7MPa，实验完成后发现砂床和裂缝侵入深度约90～100mm，表明堵漏材料堆积填充效果较好，能有效防止堵漏封门和堵漏浆返吐，提高堵漏施工效果。
砂床堵漏评价方法为：在高温高压砂床滤失仪先加入500ml砂床，砂床粒径8～15mm；再加入700ml高失水堵漏浆，继续加入300ml相应高密度(2.3g/cm3)钻井液，关闭堵漏仪上阀门，一起进行承压，加热温度为100℃；每隔5min加压1MPa，直至加压至7MPa，稳压30min，记录累计滤失量。
裂缝堵漏评价方法为：在天然裂缝漏失评价仪中安装上3mm裂缝，围压加至10MPa后，加入2L高密度堵漏浆，紧接着继续加入1L相应高密度(2.3g/cm3)钻井液，关上堵漏仪上阀门，一起进行承压，加热温度为100℃；每隔5min加压1MPa，直至加压至7MPa，稳压30min，记录累计滤失量，实验结果如下表。
表1堵漏性能评价实验结果
| 序号 | 粒径/mm | 承压能力/MPa | 累计滤失量/ml | 砂床侵入深度/mm |
| 1 | 8～15(砂床) | 7 | 320 | 90 |
| 2 | 3(裂缝) | 7 | 810 | 100 |
实施例2
本发明为钻井作业用的堵漏浆，其原料配比按如下质量百分比计算(基液以100份为基准)：
基液100份；该基液为海水；
悬浮剂2份；该悬浮剂为土粉、聚阴离子纤维素和聚丙烯酰胺钾盐的混合物，在悬浮剂总质量中，1份土粉、0.7份聚阴离子纤维素和0.3份聚丙烯酰胺钾盐混合得2份悬浮剂；
加重剂170份，密度约为2.0g/cm3；该加重剂为重晶石和铁矿粉的混合物，在加重剂总质量中，85份重晶石和85份铁矿粉混合得170份加重剂；其中重晶石为400目，铁矿粉为1200目；
堵漏剂25份；该堵漏剂为石墨、方解石、纤维、云母、特种塑料和耐高温橡胶的混合物；在堵漏剂总质量中，5份石墨、8份碳酸钙、3份纤维、4份云母、3份特种塑料和2份耐高温橡胶混合得25份堵漏剂；其中有2份石墨为20～40目，3份石墨为40～100目；其中有5份碳酸钙为30～60目，3份碳酸钙为60～200目；其中纤维为40～100目；其中云母为20～60目；其中特种塑料为10～20目；其中耐高温橡胶为30～60目；
上述高失水堵漏的配制方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比分别准备各组分原料；
(2)在钻井水中加入悬浮剂，搅拌25min；
(3)再加入加重剂到所需密度，搅拌35min；
(4)测量体积，按照加重后的体积加入堵漏剂，搅拌20min，即得新型高失水堵漏浆。
本实施例高失水堵漏浆进行了实验测试，实验结果表明：上述2.0g/cm3下堵漏浆200℃老化16h后，堵漏浆流动性和沉降稳定性都良好，静置8h未出现加重剂和堵漏剂下沉现象；API滤失时间为1′45″，高滤失效果较好；使用高温高压砂床滤失仪和天然裂缝漏失评价仪进行承压堵漏实验，该堵漏浆对8～15mm和3mm砂床能够有效的封堵，承压能力达7MPa，实验完成后发现砂床和裂缝侵入深度约85～90mm，表明堵漏材料堆积填充效果较好，能有效防止堵漏封门和堵漏浆返吐，提高堵漏施工效果。
砂床堵漏评价方法为：在高温高压砂床滤失仪先加入500ml砂床，砂床粒径8～15mm；再加入700ml高失水堵漏浆，继续加入300ml相应高密度(2.0g/cm3)钻井液，关闭堵漏仪上阀门，一起进行承压，加热温度为100℃；每隔5min加压1MPa，直至加压至7MPa，稳压30min，记录累计滤失量。
裂缝堵漏评价方法为：在天然裂缝漏失评价仪中安装上3mm裂缝，围压加至10MPa后，加入2L高密度堵漏浆，紧接着继续加入1L相应高密度(2.0g/cm3)钻井液，关上堵漏仪上阀门，一起进行承压，加热温度为100℃；每隔5min加压1MPa，直至加压至7MPa，稳压30min，记录累计滤失量，实验结果如下表。
表2堵漏性能评价实验结果
| 序号 | 粒径/mm | 承压能力/MPa | 累计滤失量/ml | 砂床侵入深度/mm |
| 1 | 8～15(砂床) | 7 | 350 | 85 |
| 2 | 3(裂缝) | 7 | 930 | 90 |
实施例3
本发明为钻井作业用的堵漏浆，其原料配比按如下质量百分比计算(基液以100份为基准)：
基液100份；该基液为白油；
悬浮剂2.5份；该悬浮剂为土粉、聚阴离子纤维素、黄原胶的混合物，在悬浮剂总质量中，1.2份土粉、1份聚阴离子纤维素和0.3份黄原胶混合得2.5份悬浮剂；
加重剂135份，密度约为1.7g/cm3；该加重剂为重晶石；其中重晶石为400目；
堵漏剂30份；该堵漏剂为石墨、大理石、纤维、云母、特种塑料和耐高温橡胶的混合物；在堵漏剂总质量中，7份石墨、10份大理石、3份纤维、5份云母、3份特种塑料和2份耐高温橡胶混合得30份堵漏剂；其中有4份石墨为20～40目，3份石墨为40～100目；其中有5份碳酸钙为30～60目，5份碳酸钙为60～200目；其中纤维为40～100目；其中云母为20～60目；其中特种塑料为20～40目；其中耐高温橡胶为30～60目；
上述高失水堵漏的配制方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比分别准备各组分原料；
(2)在钻井水中加入悬浮剂，搅拌20min；
(3)再加入加重剂到所需密度，搅拌30min；
(4)测量体积，按照加重后的体积加入堵漏剂，搅拌15min，即得新型高失水堵漏浆。
本实施例新型堵漏浆进行了实验测试，实验结果表明：上述1.7g/cm3下堵漏浆200℃老化16h后，堵漏浆流动性和沉降稳定性都良好，静置8h未出现加重剂和堵漏剂下沉现象；API滤失时间为1′56″，高滤失效果较好；使用高温高压砂床滤失仪和天然裂缝漏失评价仪进行承压堵漏实验，该堵漏浆对4～8mm砂床和2mm裂缝能够有效的封堵，承压能力达7MPa。实验完成后发现砂床和裂缝侵入深度约75～80mm，表明堵漏材料堆积填充效果较好，能有效防止堵漏封门和堵漏浆返吐，提高堵漏施工效果。
砂床堵漏评价方法为：在高温高压砂床滤失仪先加入500ml砂床，砂床粒径4～8mm；再加入700ml高失水堵漏浆，继续加入300ml相应高密度(1.7g/cm3)钻井液，关闭堵漏仪上阀门，一起进行承压，加热温度为100℃；每隔5min加压1MPa，直至加压至7MPa，稳压30min，记录累计滤失量。
裂缝堵漏评价方法为：在天然裂缝漏失评价仪中安装上2mm裂缝，围压加至10MPa后，加入2L高密度堵漏浆，紧接着继续加入1L相应高密度(1.7g/cm3)钻井液，关上堵漏仪上阀门，一起进行承压，加热温度为100℃；每隔5min加压1MPa，直至加压至7MPa，稳压30min，记录累计滤失量，实验结果如下表。
表3堵漏性能评价实验结果
| 序号 | 粒径/mm | 承压能力/MPa | 累计滤失量/ml | 砂床侵入深度/mm |
| 1 | 4～8(砂床) | 7 | 410 | 75 |
| 2 | 2(裂缝) | 7 | 790 | 80 |
实施例4
本发明为钻井作业用的堵漏浆，其原料配比按如下质量百分比计算(基液以100份为基准)：
基液100份；该基液为柴油；
悬浮剂3.0份；该悬浮剂为土粉、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺钾盐、黄原胶的混合物，在悬浮剂总质量中，1.6份土粉、0.5羧甲基纤维素、0.5份聚丙烯酰胺钾盐和0.4份黄原胶混合得3份悬浮剂；
加重剂75份，密度约为1.4g/cm3；该加重剂为重晶石；其中重晶石为400目；
堵漏剂30份；该堵漏剂为石墨、方解石、纤维、云母、特种塑料的混合物；在堵漏剂总质量中，7份石墨、10份碳酸钙、4份纤维、4份云母和5份特种塑料混合得30份堵漏剂；其中有4份石墨为20～40目，3份石墨为40～100目；其中有5份碳酸钙为30～60目，5份碳酸钙为60～200目；其中纤维为40～100目；其中云母为20～60目；其中特种塑料为20～40目；
上述高失水堵漏的配制方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比分别准备各组分原料；
(2)在钻井水中加入悬浮剂，搅拌15min；
(3)再加入加重剂到所需密度，搅拌30min；
(4)测量体积，按照加重后的体积加入堵漏剂，搅拌20min，即得新型高失水堵漏浆。
本实施例新型堵漏浆进行了实验测试，实验结果表明：上述1.4g/cm3下堵漏浆200℃老化16h后，堵漏浆流动性和沉降稳定性都良好，静置8h未出现加重剂和堵漏剂下沉现象；API滤失时间为2′03″，高滤失效果较好；使用高温高压砂床滤失仪和天然裂缝漏失评价仪进行承压堵漏实验，该堵漏浆对4～8mm砂床和2mm裂缝能够有效的封堵，承压能力达7MPa。实验完成后发现砂床和裂缝侵入深度约60～70mm，表明堵漏材料堆积填充效果较好，能有效防止堵漏封门和堵漏浆返吐，提高堵漏施工效果。
砂床堵漏评价方法为：在高温高压砂床滤失仪先加入500ml砂床，砂床粒径4～8mm；再加入700ml高失水堵漏浆，继续加入300ml相应高密度(1.4g/cm3)钻井液，关闭堵漏仪上阀门，一起进行承压，加热温度为100℃；每隔5min加压1MPa，直至加压至7MPa，稳压30min，记录累计滤失量。
裂缝堵漏评价方法为：在天然裂缝漏失评价仪中安装上2mm裂缝，围压加至10MPa后，加入2L高密度堵漏浆，紧接着继续加入1L相应高密度(1.4g/cm3)钻井液，关上堵漏仪上阀门，一起进行承压，加热温度为100℃；每隔5min加压1MPa，直至加压至7MPa，稳压30min，记录累计滤失量，实验结果如下表。
表4堵漏性能评价实验结果
| 序号 | 粒径/mm | 承压能力/MPa | 累计滤失量/ml | 砂床侵入深度/mm |
| 1 | 4～8(砂床) | 7 | 475 | 60 |
| 2 | 2(裂缝) | 7 | 990 | 70 |
以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当了解：本发明依然可以对上述各实施例进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、或者同等替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：该配方主要包括基液、悬浮剂、加重剂和堵漏剂；各组分的质量百分比为：以基液为基准，悬浮剂的质量百分比为1.5％～3％，加重剂质量百分比为30％～300％，堵漏剂的质量百分比为20～30％。
2.根据权利要求1所述的一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：所述基液为钻井水，钻井水为淡水、海水、白油或者柴油中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：所述悬浮剂为增粘剂。
4.根据权利要求3所述的一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：所述增粘剂为土粉、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素、聚丙烯酰胺钾盐、黄原胶中的一种或任意两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：所述加重剂为重晶石、铁矿粉、锰矿粉中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：所述重晶石的粒度为400目，铁矿粉的粒度为500～1500目，锰矿粉的粒度为500～1500目。
7.根据权利要求1所述的一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：所述堵漏剂为惰性复合堵漏材料。
8.根据权利要求1所述的一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：所述惰性复合堵漏材料为石墨、纤维、云母、大理石、方解石、特种塑料和耐高温橡胶中的一种或它们的混合物。
9.根据权利要求8所述的一种新型高温高密度高失水堵漏浆的配方，其特征在于：所述堵漏材料的粒度为10～200目。
10.一种新型高温高密度高失水堵漏浆的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)按各物质质量百分比分别准备各组分原料：以基液为基准，悬浮剂的质量百分比为1.5％～3％，加重剂质量百分比为30％～300％，堵漏剂的质量百分比为20～30％；
(2)以基液为基准，每份基液中加入1.5％～3％悬浮剂，搅拌20～30min；
(3)再加入30％～300％加重剂到所需密度，搅拌30～40min；
(4)测量体积，加入20％～30％堵漏剂，搅拌15～25min，即得新型高失水堵漏浆。
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