CN110551491B - 一种包覆堵漏剂及其制备方法和堵漏浆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油钻井堵漏领域的一种包覆堵漏剂及其制备方法和堵漏浆；所述包覆堵漏剂，可包含重量百分比计的以下组分：树脂22～30％；抗高温颗粒状材料16～34％；纤维类材料5～12％；片状材料4.5～12％；粉末材料26～30％；所述堵漏剂在一定温度下可有效顶替地层流体，特别是沥青稠油，并能封堵1～5mm裂缝，形成的封堵层承压能力大于10MPa，抗温能力大于120℃；该堵漏剂便于运输，现场配制堵漏浆操作简单，施工方便，值得推广应用。

Description

一种包覆堵漏剂及其制备方法和堵漏浆
技术领域
本发明涉及石油钻井堵漏领域，更进一步说，涉及一种包覆堵漏剂及其制备方法和堵漏浆。
背景技术
含活跃流体的漏失层堵漏成功率一直不高，原因在于活跃流体的流动，冲释堵漏材料，使之不能形成有效封堵层。中石化的南方探区海相地层如雷口坡、嘉陵江等，缝洞发育且地层水活跃，压力小于1.0g/cm3，堵漏浆难以在漏失通道内滞留，常规堵漏技术成功率极低。如春生1、胜页1、金鸡1井等采用各种国内外先进堵漏技术堵漏均未成功，单井漏失钻井液达数万方，耗时超过2个月，还引发各种井下复杂，经济损失巨大。中石化海外区块的伊朗雅达油田，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。对于沥青对钻井造成的影响，最有效的办法就是将沥青通道封堵住，避免沥青进入井筒。
公开号为CN103146362A的中国专利公开了一种钻井液用广谱高效封堵剂，各组分的重量百分比及粒度为：由石蜡包覆的高分子吸水膨胀树脂20％～50％，粒度为270～400目；化纤10％～20％，粒度为140～170目；棉绒粉1％～5％，粒度为80～120目；花生壳粉5％～15％，粒度为60～100目；楠木粉5％～15％，粒度为80～120目；沥青粉10％～20％，粒度为60～100目；核桃壳粉1％～10％，粒度为100～140目；超细碳酸钙1％～10％，粒度为900～1100目；上述由石蜡包覆的高分子吸水膨胀树脂为AMPS-AM-AA三元共聚物高分子吸水膨胀树脂。该产品具有广谱封堵的效果，对毫米级到微米级的裂缝均具有良好的封堵效果，该产品对油气储层无伤害，能保护油气层，且对钻井液性能无不良影响，从而成为一种良好的随钻堵漏剂。
薛玉志等(薛玉志，唐代绪，刘振东等.可控膨胀堵漏剂包覆工艺技术研究.钻井液与完井液,2008,25(5):23～25。)提供了一种包覆吸水树脂，可控制吸水树脂的吸水速度，待吸水树脂进入漏层后再吸水膨胀，对漏失层进行封堵，但是存在材料单一，堵漏承压能力低，抗温性差的问题。
从根本上解决含活跃流体的漏失层封堵难题，特别是含粘稠的沥青稠油的漏失难题，需要利用专用堵漏技术，将活跃流体特别是粘稠的沥青与后续的堵漏材料隔断开，防止污染堵漏材料，堵漏材料发挥作用将漏失通道彻底封堵住，防止复杂情况的发生。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种包覆堵漏剂，具体地说涉及一种包覆堵漏剂及其制备方法和堵漏浆。本发明采用树脂将桥接堵漏材料包覆起来，便于材料运输、储存和堵漏浆配制。所述包覆堵漏剂是由树脂包覆桥接材料组成，通过将堵漏材料加入熔融的树脂中，搅拌均匀后，冷却室温，粉碎后即得。本发明所包覆的材料为抗高温的堵漏材料，在有效隔离地层流体(包括沥青稠油)的前提下，对漏失通道进行有效封堵，承压能力高，抗温性好。使用过程中，直接将包覆堵漏剂加入井浆中，配制出堵漏浆，对于含活跃流体的漏失层，特别是含沥青质稠油的漏失层，效果良好。
本发明目的之一是提供一种包覆堵漏剂，可包含重量百分比计的以下组分：
Figure BDA0001679602270000021
Figure BDA0001679602270000031
优选地，可包含重量百分比计的以下组分：
Figure BDA0001679602270000032
其中，
所述树脂可选自ABS树脂、氯乙烯树脂、聚丙烯树脂中至少一种；优选自ABS树脂和/或聚丙烯树脂。
所述抗高温颗粒状材料可选自碳酸钙颗粒、二氧化硅颗粒、抗高温工程塑料颗粒中的至少一种，优选自碳酸钙颗粒和/或二氧化硅颗粒；所述抗高温颗粒状材料粒径选自0.5～5mm。
所述纤维类材料可选自海泡石纤维、硅酸铝纤维、水镁石纤维中的至少一种，优选自海泡石纤维和/或硅酸铝纤维；所述纤维类材料的粒径选自0.5～3mm，优选0.5～2mm。
所述片状材料选自云母和/或生蛭石，优选云母；
所述片状材料的粒径可选自0.1～1mm，优选0.5～1mm。
所述粉末材料选自碳酸钙粉末和/或硫酸钙粉末，优选碳酸钙粉末；
所述粉末材料的粒径可选自300～400目。
本发明的包覆堵漏剂为有机、无机混合体，集隔离沥青稠油防污染堵漏浆、封堵漏失通道等功能于一体，具有良好的沥青漏失通道封堵效果。其中，树脂起到包裹的作用，将堵漏材料包在树脂内，在井下温度下，树脂变成具有较高粘度的半流动态，隔离稠油，防止稠油冲释并破坏堵漏浆性能，同时在封堵时起到填充微小裂隙的作用；碳酸钙颗粒等抗高温颗粒状材料起到架桥的作用，在漏失通道内互相接触形成“架桥”，形成封堵骨架；海泡石纤维等纤维类材料起到连接颗粒材料，起到“拉筋”作用，提高封堵层的稳定性；云母和/或生蛭石起到填充作用，填充颗粒材料“架桥”后留下的小孔隙，提高封堵层的致密性；碳酸钙粉末和/或硫酸钙粉末起到填充作用，填充云母初次填充后留下的微孔隙，提高封堵层的致密性，提高封堵层承压能力。
本发明目的之二是提供所述包覆堵漏剂的制备方法，可包括以下步骤：
按所述用量称量各组分；熔融所述树脂，将包含抗高温颗粒状材料、纤维类材料、片状材料、粉末材料在内的组分加入到树脂中，搅拌均匀后冷却，粉碎，即得所述包覆堵漏剂。
其中，可粉碎成小块，小块的粒径为大于包含的堵漏材料的粒径约1mm即可，即保证有一部分树脂包裹在颗粒材料及其它材料外部。
具体地，所述方法包括以下步骤：按所述用量将选定的堵漏材料加入熔融的树脂中，搅拌均匀后，冷却，粉碎成小块，形成包覆堵漏剂。
本发明目的之三是提供所述包覆堵漏剂的应用，具体可应用于堵漏浆；具体可包含本发明目的之一所述的包覆堵漏剂或者包含本发明目的之二所述的制备方法制得的包覆堵漏剂的堵漏浆。堵漏施工时，按一定浓度将包覆堵漏剂加入到钻井液中，配制成堵漏浆封堵漏失层。所述堵漏浆可包含重量份数计的以下组分：100份膨润土浆；10～20份所述包覆堵漏剂。
本发明利用树脂类材料包覆桥接堵漏材料，形成包覆堵漏剂。所用包覆材料为热塑性树脂，所用桥接材料为抗温的颗粒、纤维、片状材料。在高温下，该堵漏剂包覆的树脂变软，粘结在一起，驱替漏失通道内的流体，隔断流体与桥接材料，防止地层流体影响桥接材料封堵效果，桥接材料在不受流体影响的情况下，桥接材料通过架桥，形成封堵层，起到封堵沥青漏失层的目的，保护后续堵漏材料不受污染，便于堵漏材料有效的封堵漏失通道。本发明所述的包覆堵漏剂无机、有机材料协同作用，对于地层流体对堵漏浆性能有影响的漏失层封堵，可提高堵漏成功率；本发明所述的包覆堵漏剂可有效驱替1～5mm裂缝内的沥青质稠油，驱替率可达到80％以上，甚至85％以上。所述堵漏剂在一定温度下可有效顶替地层流体，特别是沥青稠油，并能封堵1～5mm裂缝，形成的封堵层承压能力大于10MPa，抗温能力大于120℃。该堵漏剂便于运输，而且所述的包覆堵漏剂的制备方法简单、易得，现场配制堵漏浆操作简单，施工方便，值得推广应用。所述包覆堵漏剂可有效封堵含活跃流体的漏失层，对沥青漏失层同样有较好的效果，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，本包覆堵漏剂可在含活跃流体的漏失层中应用，特别是针对含沥青稠油的复杂漏失层，提高堵漏成功率，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。
以下组分均为重量份。其中，钻井液为4％的膨润土浆(4g膨润土，100g清水)，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(生产厂家：中石化江苏油田分公司石油工程技术研究院)。
实施例1
组分用量：
ABS树脂：3重量份
碳酸钙颗粒(0.5～1mm)：2重量份
海泡石纤维(0.5～1mm)：1重量份
云母(0.1～0.5mm)：1重量份
碳酸钙粉末(300～400目)：3重量份
将ABS树脂加热至熔融状态，加入其它堵漏材料，混拌均匀后，冷却至室温，用粉碎机粉碎至1～2mm粒径的小块，制得包覆堵漏剂。将包覆堵漏剂10重量份，加入100重量份膨润土浆中，制得堵漏浆，按上述配方配制2000mL堵漏浆，备用。
在DL-2型堵漏仪中安装1mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满190g沥青，然后将配制好的堵漏浆加入DL-2堵漏仪中。将模拟裂缝岩心加热至120℃后，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与钻井液、树脂的混合物，共收集到沥青165.5g，沥青驱替率达到87.1％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，结果见表1，承压能力达到10.2MPa，稳压30min，压降0.2MPa。
实施例2
组分用量：
氯乙烯树脂：4重量份
碳酸钙颗粒(1～2mm)：6重量份
海泡石纤维(0.5～1mm)：1重量份
云母(0.1～0.5mm)：2重量份
碳酸钙粉末(300～400目)：5重量份
将氯乙烯树脂加热至熔融状态，加入其它堵漏材料，混拌均匀后，冷却至室温，用粉碎机粉碎至2～3mm小块，制得包覆堵漏剂。将包覆堵漏剂12重量份，加入100重量份膨润土浆中，制得堵漏浆，按上述配方配制2000mL堵漏浆，备用。
在DL-2型堵漏仪中安装2mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满380g沥青，然后将配制好的堵漏浆加入DL-2型堵漏仪中。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，后是沥青与钻井液、树脂的混合物，共收集到沥青316.6g，沥青驱替率达到83.3％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，结果见表1，承压能力达到10.3MPa，稳压30min，压降0.25MPa。
实施例3
组分用量：
聚丙烯树脂：5重量份
碳酸钙颗粒(2～3mm)：7重量份
海泡石纤维(1～2mm)：2重量份
云母(0.5～1mm)：1重量份
碳酸钙粉末(300～400目)：6重量份
将聚丙烯树脂加热至熔融状态，加入其它堵漏材料，混拌均匀后，冷却至室温，用粉碎机粉碎至3～4mm小块，制得包覆堵漏剂。将所述包覆堵漏剂14重量份，加入100重量份膨润土浆中，制得堵漏浆，按上述配方配制2000mL堵漏浆，备用。
在DL-2型堵漏仪中安装3mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满570g沥青，然后将配制好的堵漏浆加入DL-2型堵漏仪中。将模拟裂缝岩心加热至120℃后，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与钻井液、树脂的混合物，共收集到沥青477.3g，沥青驱替率达到83.7％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，结果见表1，承压能力达到10.5MPa，稳压30min，压降0.3MPa。
实施例4
组分用量：
ABS树脂：6重量份
碳酸钙颗粒(3～4mm)：7重量份
海泡石纤维(1～3mm)：3重量份
云母(0.5～1mm)：3重量份
碳酸钙粉末(300～400目)：7重量份
将ABS树脂加热至熔融状态，加入其它堵漏材料，混拌均匀后，冷却至室温，用粉碎机粉碎至4～5mm小块，制得包覆堵漏剂。将包覆堵漏剂16重量份，加入100重量份膨润土浆中，制得堵漏浆，按上述配方配制2000mL堵漏浆，备用。
在DL-2型堵漏仪中安装4mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满760g沥青，然后将配制好的堵漏浆加入DL-2型堵漏仪中。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，后是沥青与钻井液、树脂的混合物，共收集到沥青632.4g，沥青驱替率达到83.2％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，结果见表1，承压能力达到10.2MPa，稳压30min，压降0.4MPa。
实施例5
组分用量：
聚丙烯树脂：8重量份
碳酸钙颗粒(4～5mm)：8重量份
海泡石纤维(1～3mm)：3重量份
云母(0.5～1mm)：3重量份
碳酸钙粉末(300～400目)：8重量份
将聚丙烯树脂加热至熔融状态，加入其它堵漏材料，混拌均匀后，冷却至室温，用粉碎机粉碎至5～6mm小块，制得包覆堵漏剂。将包覆堵漏剂19重量份，加入100重量份膨润土浆中，制得堵漏浆，按上述配方配制2000mL堵漏浆，备用。
在DL-2型堵漏仪中安装5mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满950g沥青，然后将配制好的堵漏浆加入DL-2型堵漏仪中。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，后是沥青与钻井液、树脂的混合物，共收集到沥青779.1g，沥青驱替率达到82.0％，最后流出的是清水，直至不再有流体流出，结果见表1，承压能力达到10.0MPa，稳压30min，压降0.4MPa。
对比例1(按公开号为CN103146362A的中国专利中实施例1的方法进行制备)组分用量：
吸水膨胀树脂：40重量份
化纤粉：15重量份
棉绒粉：4重量份
花生壳粉：10重量份
楠木根粉：10重量份
沥青粉：10重量份
核桃壳粉：6重量份
超细碳酸钙：5重量份
将上述材料分别放放混合机中，混合均匀即得堵漏产品。将该堵漏产品15重量份，加入100重量份膨润土浆中，制得堵漏浆，按上述配方配制2000mL堵漏浆，备用。
在DL-2型堵漏仪中安装1mm的模拟裂缝岩心，岩心裂缝中充满190g沥青，然后将配制好的堵漏浆加入DL-2堵漏仪中。将模拟裂缝岩心加热至120℃后，缓慢加压，加压过程中，沥青缓慢流出，先是较纯的沥青，后是沥青与堵漏浆液的混合物，共收集到沥青35.7g，沥青驱替率达到18.8％，然后是沥青与堵漏浆液的混合物，最后是堵漏浆液，直至所有堵漏浆液流出，压力为0MPa，结果见表1。
表1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 10.2 0.2 87.1
实施例2 10.3 0.25 83.3
实施例3 10.5 0.3 83.7
实施例4 10.2 0.4 83.2
实施例5 10.0 0.4 82.0
对比例1 / / 18.8
从表1的实施例与对比例结果可以看出，利用本发明的包覆堵漏剂，可以有效驱替漏失通道内的沥青并对漏失层进行有效封堵，沥青驱替率达到82％以上，形成的封堵层承压能力大于10MPa；利用对比例中的堵漏材料，在120℃条件下，由于堵漏材料抗温性不好，沥青驱替效率低，并且不能形成有效封堵层。

Claims (9)

1.一种包覆堵漏剂，包含重量百分比计的以下组分：
Figure FDA0003262676710000011
所述树脂选自ABS树脂、氯乙烯树脂、聚丙烯树脂中至少一种；
所述纤维类材料选自海泡石纤维、硅酸铝纤维、水镁石纤维中的至少一种；
所述片状材料选自云母和/或生蛭石；
所述粉末材料选自碳酸钙粉末和/或硫酸钙粉末。
2.根据权利要求1所述的包覆堵漏剂，其特征在于包含重量百分比计的以下组分：
Figure FDA0003262676710000012
3.根据权利要求1或2所述的包覆堵漏剂，其特征在于：
所述抗高温颗粒状材料选自碳酸钙颗粒、二氧化硅颗粒、抗高温工程塑料颗粒中的至少一种；所述抗高温颗粒状材料粒径选自0.5～5mm。
4.根据权利要求1或2所述的包覆堵漏剂，其特征在于：
所述纤维类材料的粒径选自0.5～3mm。
5.根据权利要求1或2所述的包覆堵漏剂，其特征在于：
所述片状材料的粒径选自0.1～1mm。
6.根据权利要求1或2所述的包覆堵漏剂，其特征在于：
所述粉末材料的粒径选自300～400目。
7.根据权利要求1或2所述的包覆堵漏剂，其特征在于：
所述树脂选自ABS树脂和/或聚丙烯树脂；
所述抗高温颗粒状材料选自碳酸钙颗粒和/或二氧化硅颗粒；
所述纤维类材料选自海泡石纤维和/或硅酸铝纤维。
8.根据权利要求1～7之任一项所述的包覆堵漏剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
按所述用量称量各组分；熔融所述树脂，将包含抗高温颗粒状材料、纤维类材料、片状材料、粉末材料在内的组分加入到树脂中，搅拌均匀后冷却，粉碎，即得所述包覆堵漏剂。
9.一种包含权利要求1～7之任一项所述的包覆堵漏剂或者包含权利要求8所述的制备方法制得的包覆堵漏剂的堵漏浆，其特征在于包含重量份数计的以下组分：
100份膨润土浆；
10～20份所述包覆堵漏剂。
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