CN110358513A - 一种桥接堵漏浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油钻井堵漏领域的一种桥接堵漏浆及其制备方法。所述桥接堵漏浆，包含重量份数计的以下组分：水100份，凝胶1～3份，无机颗粒材料4～15份，植物类硬壳材料2～8份，遇油膨胀树脂0.5～5份，矿物纤维1～4份，片状材料1～4份，粉末材料4～10份；所述堵漏浆由凝胶和桥接材料组成，所用凝胶具有可在高温下发生交联反应，粘度快速增稠的特性；所用桥接材料具有颗粒粒径合理，可有效封堵漏失通道的特性；配合膨润土浆，所述堵漏浆可有效封堵1～5mm的含沥青裂缝漏失层，可有效驱替出沥青，沥青驱替率达到80％以上，并形成强度大于8MPa的封堵层，抗温达到120℃以上；而且制备方法简单、现场易操作。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井堵漏领域，更进一步说，涉及一种桥接堵漏浆及其制备方法。
背景技术
伊朗雅达油田钻井过程中，部分井出现了严重的涌漏现象，地层中的沥青侵入钻井液，严重影响钻井液性能的正常维护。提高钻井液密度压井时，却不能有效阻止沥青涌出，反而加剧了沥青的涌出量，沥青大量粘附在钻杆上，导致钻井复杂居高不下；堵漏作业时，由于不能有效解决堵漏浆与沥青的窜混问题，堵漏效果欠佳。对于沥青造成的井下复杂情况，国外多数采用填井侧钻绕开沥青层，利用沥青抑制剂提高沥青稠度、避免沥青大量粘附钻具等措施来应对沥青侵的问题。但从根本上解决沥青对钻井施工的影响，需要利用堵漏技术，将沥青涌出通道彻底封堵住，防止沥青进入井筒污染钻井液、粘附钻具，就可以避免沥青造成的复杂。
公开号为CN101435317A的中国专利给出了一种预交联凝胶堵漏浆的配方，该配方实质是利用凝胶来堵漏，堵漏浆粘度低、抗温性能差，不能有效解决堵漏浆与沥青的窜混问题；公开号为CN106609132A的中国专利提供一种多元复合凝胶堵漏剂的制备方法及应用，该堵漏剂集凝胶堵漏和桥接堵漏与一体，实质是一种固化堵漏剂，凝胶起到固结的作用，凝胶与桥接材料共同起作用封堵漏失层，效果较好，但其抗窜混能力较差，不适用于沥青层封堵。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种桥接堵漏浆，具体地说涉及一种桥接堵漏浆及其制备方法。本发明的桥接堵漏浆利用凝胶配制的桥接堵漏浆封堵沥青层漏失通道，隔断钻井液进入漏失层、沥青进入井筒的通道，防止钻井液漏入沥青层后置换出的沥青进入井筒而影响钻井施工。
本发明目的之一是提供一种桥接堵漏浆，所述桥接堵漏浆包含重量份数计的以下组分：
水100份；
凝胶1～3份，优选1～2份；
无机颗粒材料4～15份，优选5～8份；
植物类硬壳材料2～8份，优选2～5份；
遇油膨胀树脂0.5～5份，优选0.5～2份；
矿物纤维1～4份，优选2～3份；
片状材料1～4份，优选2～3份；
粉末材料4～10份，优选5～8份。
最优选地，所述的桥接堵漏浆包含重量份数计的以下组分：
水100份；
凝胶1～2份；
无机颗粒材料5～8份；
植物类硬壳材料2～5份；
遇油膨胀树脂0.5～2份；
矿物纤维2～3份；
片状材料2～3份；
粉末材料5～8份。
其中，
所述凝胶可采用申请号为CN201510390523.6(公开号为CN106317321A)的中国专利中公开的用于制备井下交联复合凝胶的组合物以及由其制备的交联复合凝胶；此处全文引入公开号为CN106317321A的中国专利公开的内容。
所述无机颗粒材料可选自碳酸钙颗粒、蚌壳粉、石英砂颗粒中的至少一种，优选碳酸钙颗粒；所述无机颗粒材料的粒径可为1～5mm。
所述植物类硬壳材料可选自核桃壳、杏壳、枣壳等植物类硬壳材料中的至少一种，优选核桃壳；所述植物类硬壳材料的粒径可为0.5～5mm。
所述遇油膨胀树脂可选自聚丙烯酸酯类树脂和/或聚烯烃类树脂；所述聚丙烯酸酯类树脂选自悬浮聚合单烯-双烯交联凝胶型树脂、悬浮聚合单烯-双烯交联大孔型树脂、多孔性丙烯酸酯吸油树脂中的至少一种；所述聚烯烃类树脂选自聚氯乙烯和聚苯乙烯纤维共聚物、三元乙丙橡胶与4-叔丁基苯乙烯共聚物中的至少一种。
所述遇油膨胀树脂的粒径可为1～5mm。
所述矿物纤维可选自海泡石纤维、无石棉矿物纤维、硅酸铝纤维等矿物纤维中的至少一种，优选海泡石纤维；所述矿物纤维的粒径可为0.5～1mm。
所述片状材料可选自云母、生蛭石等片状材料中的至少一种，优选云母；所述片状材料的粒径可为0.5～1mm。
所述粉末材料可选自碳酸钙粉末、硫酸钙、滑石粉等粉末材料中的至少一种，优选碳酸钙粉末；所述粉末材料的粒径可为325～400目。
本发明利用凝胶堵漏与桥接堵漏的特点，在凝胶中加入桥接材料，利用特殊凝胶高温变稠的特点，防止堵漏浆与沥青窜混，隔断桥接材料与沥青的接触，保证桥接材料能够在漏失通道内不受沥青影响并形成稳定堵漏层。本发明的桥接堵漏浆以凝胶为基液，加入堵漏材料，配制成堵漏浆，封堵沥青层。凝胶井下交联稠度增高，但仍然能够流动，能够有效驱替沥青，避免常规钻井液与沥青的窜混现象。桥接堵漏材料在漏失通道内架桥后，在井筒压力与地层压力的压差作用下，凝胶滤入漏失层，推动沥青继续向前移动，隔断沥青与后续的堵漏材料；堵漏材料逐步填充颗粒材料架桥后留下的小孔隙，形成初步的封堵层，后续的钻井液在封堵层表面形成致密泥饼，最终起到封堵沥青层漏失通道的作用。
本发明目的之二是提供所述桥接堵漏浆的制备方法，可包括以下步骤在内：
(1)将所述凝胶加入水中，充分搅拌，得到凝胶液；
(2)在凝胶液中加入含所述无机颗粒材料、植物类硬壳材料、遇油膨胀树脂、矿物纤维和片状材料、粉末材料在内的组分，充分搅拌至材料均匀分散于凝胶液中，即得。
本发明的桥接堵漏浆由凝胶和桥接材料组成。其中凝胶主要起驱替漏失通道内流体的作用，由于凝胶强度较低，避免了封堵层承压能力小的问题。利用凝胶驱替漏失通道内的沥青，防止粘稠流体(沥青等)破坏桥堵效果，只是起辅助堵漏的作用；利用桥接材料封堵漏失层，桥接材料在不受粘稠流体(沥青等)的影响下起到封堵漏失层的作用，承压能力更高。
本发明的效果
所述堵漏浆由凝胶和桥接材料组成，所用凝胶具有可在高温下发生交联反应，粘度快速增稠的特性；所用桥接材料具有颗粒粒径合理，可有效封堵漏失通道的特性。凝胶可在井下温度下交联，稠度迅速增加，达到近100000mPa.s，可有效驱替沥青，防止沥青窜混到堵漏浆中，影响桥接材料的架桥、封堵。桥接材料接触沥青后，部分材料会发生膨胀变形，提高封堵层的致密性，提高封堵效果。配合膨润土浆，所述堵漏浆可有效封堵1～5mm的含沥青裂缝漏失层，可有效驱替出沥青，沥青驱替率达到80％以上，并形成强度大于8MPa的封堵层，抗温达到120℃以上；而且制备方法简单、现场易操作。
沥青漏失层一直没有针对性的堵漏技术，本发明的桥接堵漏浆可有效封堵沥青漏失层，减少复杂情况的发生。随着石油勘探开发的深入开展，钻遇的复杂地质环境越来越多，本发明可在沥青层复杂地质环境下封堵漏失层，保证钻井安全，加快钻井速度。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。但本发明不受这些实施例的限制。
以下组分用量均为重量份；其中，钻井液为4％的膨润土浆(4g膨润土，100g清水)。凝胶为中国石化石油工程技术研究院生产，在高温下发生交联反应变稠，其余材料均市售可得。裂缝承压能力测试所用仪器为DL-2型堵漏仪。
凝胶的制备方法采用中国专利公开文本CN106317321A中实施例8的方法，具体包括以下步骤：
将17g丙烯酰胺、4g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、0.2g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入100g水中，搅拌充分溶解，加入4g海藻酸铵，搅拌充分溶解，加入0.5g超细碳酸钙，搅拌充分分散，加入1g过硫酸铵和1g乙酸，搅拌充分溶解，最后，将混合体系置于55℃下反应，2小时后形成凝胶。
实施例1
配方：(单位为重量份)
水：100
凝胶：1
碳酸钙颗粒(1mm)：5
核桃壳(0.5-1mm)：2
悬浮聚合单烯-双烯交联凝胶型树脂(1mm)：0.5
海泡石纤维(0.5-1mm)：2
云母(0.5mm)：2
碳酸钙粉末(400目)：5
制备方法：将凝胶与水混合，制成凝胶溶液，将上述其他材料分别加入凝胶溶液中，4500r/min转速下搅拌10min，按上述配方，配制1000mL凝胶堵漏浆，备用。
测试方法：在DL-2堵漏仪中安装1mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满190g沥青，然后将1000mL凝胶堵漏浆和1000mL钻井液加入DL-2堵漏仪中，用钻井液顶替凝胶堵漏浆。将模拟裂缝岩心加热至120℃，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与凝胶的混合物，共收集到沥青162.5g，沥青驱替率达到85.5％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，承压能力达到8.9MPa，稳压30min，压降0.2MPa。
实施例2
配方：(单位为重量份)
水：100
凝胶：1
蚌壳粉(2mm)：6
杏壳(0.5-2mm)：2
三元乙丙橡胶与4-叔丁基苯乙烯共聚物(1mm)：2
硅酸铝纤维(0.5-1mm)：2
生蛭石(0.5mm)：2
硫酸钙粉末(400目)：5
制备方法：将凝胶与水混合，制成凝胶溶液，将其他材料分别加入凝胶溶液中，4500r/min转速下搅拌10min，按上述配方，配制1000mL凝胶堵漏浆，备用。
测试方法：在DL-2堵漏仪中安装2mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满380g沥青，然后将1000mL凝胶堵漏浆和1000mL钻井液加入DL-2堵漏仪中，用钻井液顶替凝胶堵漏浆。将模拟裂缝岩心加热至120℃，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与凝胶的混合物，共收集到沥青312.6g，沥青驱替率达到82.3％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，承压能力达到8.7MPa，稳压30min，压降0.25MPa。
实施例3
配方：(单位为重量份)
水：100
凝胶：1
石英砂颗粒(3mm)：8
枣壳(0.5-3mm)：4
聚氯乙烯和聚苯乙烯纤维共聚物(1mm)：2
无石棉矿物纤维(0.5-1mm)：2
云母(0.5-1mm)：2
滑石粉(400目)：5
制备方法：将凝胶与水混合，制成凝胶溶液，将上述其他材料分别加入凝胶溶液中，4500r/min转速下搅拌10min，按上述配方，配制1000mL凝胶堵漏浆，备用。
测试方法：在DL-2堵漏仪中安装3mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满570g沥青，然后将1000mL凝胶堵漏浆和1000mL钻井液加入DL-2堵漏仪中，用钻井液顶替凝胶堵漏浆。将模拟裂缝岩心加热至120℃，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与凝胶的混合物，共收集到沥青457.9g，沥青驱替率达到80.3％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，承压能力达到8.5MPa，稳压30min，压降0.3MPa。
实施例4
配方：(单位为重量份)
水：100
凝胶：1
碳酸钙颗粒(4mm)：10
核桃壳(0.5-4mm)：8
悬浮聚合单烯-双烯交联凝胶型树脂(1mm)：5
硅酸铝纤维(0.5-1mm)：3
生蛭石(0.5mm)：3
碳酸钙粉末(400目)：8
制备方法：将凝胶与水混合，制成凝胶溶液，将上述其他材料分别加入凝胶溶液中，4500r/min转速下搅拌10min，按上述配方，配制1000mL凝胶堵漏浆，备用。
测试方法：在DL-2堵漏仪中安装4mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满760g沥青，然后将1000mL凝胶堵漏浆和1000mL钻井液加入DL-2堵漏仪中，用钻井液顶替凝胶堵漏浆。将模拟裂缝岩心加热至120℃，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与凝胶的混合物，共收集到沥青620.4g，沥青驱替率达到81.6％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，承压能力达到8.2MPa，稳压30min，压降0.4MPa。
实施例5
配方：(单位为重量份)
水：100
凝胶：3
石英砂颗粒(5mm)：15
杏壳(0.5-5mm)：5
三元乙丙橡胶与4-叔丁基苯乙烯共聚物(1mm)：2
海泡石纤维(0.5-1mm)：3
云母(0.5mm)：4
碳酸钙粉末(400目)：10
制备方法：将凝胶与水混合，制成凝胶溶液，将上述其他材料分别加入凝胶溶液中，4500r/min转速下搅拌10min，按上述配方，配制1000mL凝胶堵漏浆，备用。
测试方法：在DL-2堵漏仪中安装5mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满950g沥青，然后将1000mL凝胶堵漏浆和1000mL钻井液加入DL-2堵漏仪中，用钻井液顶替凝胶堵漏浆。将模拟裂缝岩心加热至120℃，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与凝胶的混合物，共收集到沥青770.5g，沥青驱替率达到81.1％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，承压能力达到8.0MPa，稳压30min，压降0.5MPa。
对比例
参照公开号为CN106609132A的中国专利提供的多元复合凝胶堵漏剂的制备方法，制备固化堵漏剂作为对比例。
堵漏材料比例如下(单位为重量份)：
核桃壳(40-60目)：2
核桃壳(60-100目)：3
石棉纤维(直径0.001-0.5mm，长度1-3mm)：15
可固结聚合物聚两烯酰胺：80
促进剂六次甲基四胺/苯酚(六次甲基四胺与苯酚的摩尔比为3：1)：10
将堵漏材料按上述配比称取后，加入混合机中，搅拌均匀，即得到多元复合凝胶堵漏剂。
将4份多元复合凝胶堵漏剂加入100份基浆中(水+4wt％怀安膨润土+0.3wt％钻井液用增粘剂80A51+0.5wt％水解聚丙烯腈铵盐NPAN+2wt％钻井液用褐煤树脂SPNH+2wt％钻井液用磺化沥青FT-1)，搅拌均匀，配制1000mL堵漏浆，备用。
测试方法：在DL-2堵漏仪中安装1mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满190g沥青，然后将1000mL凝胶堵漏浆和1000mL钻井液加入DL-2堵漏仪中，用钻井液顶替凝胶堵漏浆。将模拟裂缝岩心加热至120℃，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与凝胶的混合物，共收集到较纯的沥青39.7g，其余沥青与堵漏浆窜混严重，沥青驱替率达到20.9％，最后流出的是膨润土浆，直至所有浆体流出，承压能力为0MPa，不能有效封堵1mm模拟裂缝。
桥接堵漏浆承压能力
| 配方 | 承压能力，MPa | 30min压降，MPa | 沥青驱替率，％ |
| 实施例1 | 8.9 | 0.2 | 85.5 |
| 实施例2 | 8.7 | 0.25 | 82.3 |
| 实施例3 | 8.5 | 0.3 | 80.3 |
| 实施例4 | 8.2 | 0.4 | 81.6 |
| 实施例5 | 8.0 | 0.5 | 81.1 |
| 对比例 | 0 | / | 20.9 |
Claims (10)
1.一种桥接堵漏浆，包含重量份数计的以下组分：
水 100份；
凝胶 1～3份，优选 1～2份；
无机颗粒材料 4～15份，优选 5～8份；
植物类硬壳材料 2～8份，优选 2～5份；
遇油膨胀树脂 0.5～5份，优选 0.5～2份；
矿物纤维 1～4份，优选 2～3份；
片状材料 1～4份，优选 2～3份；
粉末材料 4～10份，优选 5～8份。
2.根据权利要求1所述的桥接堵漏浆，其特征在于包含重量份数计的以下组分：
水 100份；
凝胶 1～2份；
无机颗粒材料 5～8份；
植物类硬壳材料 2～5份；
遇油膨胀树脂 0.5～2份；
矿物纤维 2～3份；
片状材料 2～3份；
粉末材料 5～8份。
3.根据权利要求1或2所述的桥接堵漏浆，其特征在于：
所述凝胶采用公开号为CN106317321A的中国专利中公开的用于制备井下交联复合凝胶的组合物以及由其制备的交联复合凝胶。
4.根据权利要求1或2所述的桥接堵漏浆，其特征在于：
所述无机颗粒材料的粒径为1～5mm；
所述无机颗粒材料选自碳酸钙颗粒、蚌壳粉、石英砂颗粒中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的桥接堵漏浆，其特征在于：
所述植物类硬壳材料的粒径为0.5～5mm；
所述植物类硬壳材料选自核桃壳、杏壳、枣壳中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的桥接堵漏浆，其特征在于：
所述遇油膨胀树脂的粒径为1～5mm；
所述遇油膨胀树脂选自聚丙烯酸酯类树脂和/或聚烯烃类树脂；
所述聚丙烯酸酯类树脂选自悬浮聚合单烯-双烯交联凝胶型树脂、悬浮聚合单烯-双烯交联大孔型树脂、多孔性丙烯酸酯吸油树脂中的至少一种；
所述聚烯烃类树脂选自聚氯乙烯和聚苯乙烯纤维共聚物、三元乙丙橡胶与4-叔丁基苯乙烯共聚物中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的桥接堵漏浆，其特征在于：
所述矿物纤维的粒径为0.5～1mm；
所述矿物纤维选自海泡石纤维、无石棉矿物纤维、硅酸铝纤维中的至少一种。
8.根据权利要求1或2所述的桥接堵漏浆，其特征在于：
所述片状材料的粒径为0.5～1mm；
所述片状材料选自云母、生蛭石中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的桥接堵漏浆，其特征在于：
所述粉末材料的粒径为325～400目；
所述粉末材料选自碳酸钙粉末、硫酸钙、滑石粉中的至少一种。
10.根据权利要求1～9之任一项所述的桥接堵漏浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述凝胶加入水中，充分搅拌，得到凝胶液；
(2)在凝胶液中加入含所述无机颗粒材料、植物类硬壳材料、遇油膨胀树脂、矿物纤维和片状材料、粉末材料在内的组分，充分搅拌至材料均匀分散于凝胶液中，即得。
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