CN110819321B - 一种固化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固化堵漏剂及其制备方法和堵漏浆；所述固化堵漏剂，包含重量份数计的以下组分：固化剂100份，激活剂0.4～1.2份，降粘剂0.2～1份，分散剂0.5～1.5份，悬浮剂4～10份，纤维交联剂1～5份；所述固化堵漏剂配制的堵漏浆抗温大于120℃，堵漏浆固化后承压能力大于10MPa，可容纳20％的沥青稠油，固化后强度大于3.0MPa，本发明的固化堵漏浆与沥青相容性好，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，本发明的固化堵漏浆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。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井堵漏领域，更进一步说，涉及一种固化堵漏剂及其制备方法和堵漏浆。
背景技术
伊朗雅达油田钻井过程中，部分井出现了严重的沥青侵现象，沥青严重影响钻井液性能的正常维护，对堵漏浆性能影响也很大，堵漏效果差，常规的惰性材料堵漏技术、注水泥堵漏技术、水玻璃堵漏技术、化学固结堵漏技术、沥青固化技术，均不能有效封堵沥青层。提高钻井液密度压井时，却不能有效阻止沥青涌出，反而加大了沥青的涌出量，沥青大量粘附在钻杆上，导致钻井复杂居高不下。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，需要开发相应的堵漏材料，减小沥青对堵漏浆的影响，提高堵漏成功率，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、粘附钻杆，就可以避免沥青造成的复杂。
任立伟等(任立伟,夏柏如,唐文泉,等.伊朗稠油沥青稠化封堵技术研究与应用Ⅰ:原位氧化[J].科技导报,2013,31(23):31-35.)优选出了氧化材料，研究了试验温度、时间、物料配比、氧气、钻井液对稠化性能的影响。优选出的氧化材料可有效提高稠油沥青软化点，最高可达120℃。在氮气保护时或钻井液体系中，稠化剂的稠化效果降低。氧化材料与堵漏材料复配使用效果更好，可增加桥堵材料滞留和堵漏段塞抗返吐能力，提高压井堵漏成功率。该技术主要目的是提高沥青软化点，目的是通过提高沥青软化点来达到固化沥青、不让沥青流动的目的，进而辅助桥堵材料停留在漏失通道内，达到封堵漏失层的目的。但该技术受钻井液环境影响较大，在钻井液中提高沥青软化点的效果较差，很难真正达到辅助提高堵漏材料停留在漏失通道内的目的。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，针对沥青漏失层，本发明提出一种固化堵漏剂，具体地说涉及一种固化堵漏剂及其制备方法和堵漏浆。由于沥青稠油粘度高，常规固结堵漏浆与沥青相容性差，不能在漏失通道内形成有效封堵层，因此堵漏效果差，本发明利用与沥青稠油相容性好的固结堵漏浆，可形成有效封堵层，提高封堵效率，保证钻井安全。
本发明目的之一是提供一种固化堵漏剂，具体可包含重量份数计的以下组分：
固化剂100份，
激活剂0.4～1.2份，优选0.5～0.9份，更优选0.7～0.9份；
降粘剂0.2～1份，优选0.2～0.6份，更优选0.3～0.6份，更优选0.4～0.5份；
分散剂0.5～1.5份，优选0.5～0.8份，更优选0.6～0.8份，进一步优选0.6～0.7份；
悬浮剂4～10份，优选4～8份，更优选5～7份；
纤维交联剂1～5份，优选1～4份，更优选2～4份。其中，
所述固化剂可选自矿渣、G级水泥中至少一种。其中，所述矿渣的粒径可为300～500目。
所述激活剂可选自氢氧化钙、氢氧化钠、水玻璃中至少一种。
所述降粘剂可选自木质素磺酸盐、十二烷基硫酸钠中至少一种。
所述分散剂可选自聚氧乙烯鲸蜡醇醚化合物、烷基酚聚氧乙烯醚、聚硅氧烷聚醚共聚物中至少一种。
所述悬浮剂可选自钠膨润土、钙膨润土中至少一种。
所述纤维交联剂可选自海泡石纤维、硅酸铝纤维中至少一种。
其中，固化剂起到提高封堵层强度的作用；降粘剂用于降低沥青的粘度；分散剂将粘度降低后的沥青均匀分布在堵漏浆液中；激活剂用于激活固化剂使其固化；悬浮剂用于保持堵漏剂中各组分均匀分布，防止沉降；纤维交联剂用于提高堵漏浆固化后形成的封堵层的韧性，防止压力状态下出现大的裂缝，引起复漏。
由于沥青不会分散在固化类堵漏浆中，使堵漏浆不能完全充满漏失通道，导致不能完全封堵漏失通道，堵漏效果差。本发明中包含沥青降粘和分散沥青的组分，能够将沥青均匀分散在堵漏浆中，减少沥青对堵漏浆固化后封堵效果的影响。进而通过堵漏浆固化作用来封堵漏失通道，并且受钻井液环境的影响小，钻井液不会影响堵漏浆固化效果。
本发明目的之二是提供所述的固化堵漏剂的制备方法，可包括以下步骤：
将包含固化剂、激活剂、降粘剂、分散剂、悬浮剂、纤维交联剂在内的组分混合均匀，即得。
本发明目的之三是提供所述的固化堵漏剂制备的堵漏浆，所述堵漏浆可由所述固化堵漏剂加水发生反应配制而成，制备方法简单；其中，以所述固化堵漏剂中的固化剂的重量用量为100份数计，所述水的用量可为50～150份，优选50～100份。
本发明的固化堵漏浆进入含有沥青稠油的漏失层后，其中的降粘剂与稠油作用先把沥青稠油粘度降下来，再利用分散剂将沥青稠油均匀分散到固化堵漏浆中，避免稠油聚结影响堵漏效果，堵漏浆在漏失层温度、压力下固化，封堵漏失层。在漏失层温度压力下，激活剂将固化剂激活、固化，形成封堵层，其中的悬浮剂用于提高堵漏浆的悬浮能力，防止沉淀，纤维交联剂用于提高封堵层的韧性，防止受压情况下出现大的裂缝，发生复漏。最终隔断井筒与漏失层，避免进一步漏失，保证安全钻进。本发明的堵漏浆固化后承压能力大于10MPa，抗温能力大于120℃，与沥青相容性好，与20％沥青混合后形成的有效封堵层承压能力大于3MPa，满足沥青漏失层堵漏的要求。
目前，一直没有针对沥青漏失层的堵漏技术，本发明的固化堵漏浆与沥青相容性好，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，本发明的固化堵漏浆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。而且原料来源丰富、成本低、制备简单，针对不同的裂缝均具有较好的堵漏效果。
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。
实验原料来源
所用水为普通自来水；
所用沥青稠油为伊朗雅达区块所出的沥青稠油；
除以上组分外，以下实施例、对比例涉及的其他组分均为市售。
所用测试仪器为OWC-9390(B)型增压养护釜和YAW-300B型压力试验机。
实施例1
按重量份数计的配比称取以下各组分：
矿渣(300～500目):100重量份
氢氧化钙：0.5重量份
木质素磺酸盐：0.2重量份
聚氧乙烯鲸蜡醇醚化合物：0.5重量份
钠膨润土：5重量份
海泡石纤维：1重量份
所用性能测试方法参考“油井水泥试验方法GB/T19139-2012”。
将木质素磺酸盐、聚氧乙烯鲸蜡醇醚化合物和氢氧化钙加入100重量份水中，高速搅拌5min，后加入钠膨润土，搅拌10min，静止水化16h后，再依次加入矿渣和海泡石纤维，搅拌5min，取300mL搅拌后的堵漏浆，加入60g沥青稠油，加热至60℃，充分搅拌后，放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为3.1MPa，观察破碎物，除部分点外未见明显沥青稠油聚集，说明沥青稠油在堵漏浆中分散较均匀。按上述操作，将搅拌好的未混沥青稠油的堵漏浆放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为10.5MPa。
实施例2
按重量份数计的配比称取以下各组分：
木质素磺酸盐：0.6重量份
烷基酚聚氧乙烯醚：1.0重量份
矿渣(300～500目):150重量份
氢氧化钠：1.3重量份
钠膨润土：8重量份
硅酸铝纤维：3重量份
将木质素磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚和氢氧化钠加入100重量份水中，高速搅拌5min，后加入钠膨润土，搅拌10min，静止水化16h后，再依次加入矿渣和硅酸铝纤维，搅拌5min,取300mL搅拌后的堵漏浆，加入60g沥青稠油，加热至60℃，充分搅拌后，放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为3.7MPa，观察破碎物，未见沥青稠油聚集，说明沥青稠油在堵漏浆中分散较均匀。按上述操作，将搅拌好的未混沥青稠油的堵漏浆放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为11.9MPa。
实施例3
按重量份数计的配比称取以下各组分：
十二烷基硫酸钠：1重量份
聚硅氧烷聚醚共聚物：1.5重量份
矿渣(300～500目):200重量份
氢氧化钠：1.5重量份
钠膨润土：10重量份
海泡石纤维：5重量份
将十二烷基硫酸钠、聚硅氧烷聚醚共聚物和氢氧化钠加入100重量份水中，高速搅拌5min，后加入钠膨润土，搅拌10min，静止水化16h后，再依次加入矿渣和海泡石纤维，搅拌5min,取300mL搅拌后的堵漏浆，加入60g沥青稠油，加热至60℃，充分搅拌后，放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为3.3MPa，观察破碎物，未见明显沥青稠油聚集，说明沥青稠油在堵漏浆中分散较均匀。按上述操作，将搅拌好的未混沥青稠油的堵漏浆放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为11.3MPa。
实施例4
按重量份数计的配比称取以下各组分：
十二烷基硫酸钠：0.7重量份
聚硅氧烷聚醚共聚物：1.0重量份
矿渣(300～500目):160重量份
氢氧化钠：1.2重量份
钠膨润土：10重量份
海泡石纤维：5重量份
将十二烷基硫酸钠、聚硅氧烷聚醚共聚物和氢氧化钠加入100重量份水中，高速搅拌5min，后加入钠膨润土，搅拌10min，静止水化16h后，再依次加入矿渣和海泡石纤维，搅拌5min,取300mL搅拌后的堵漏浆，加入60g沥青稠油，加热至60℃，充分搅拌后，放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为3.8MPa，观察破碎物，未见明显沥青稠油聚集，说明沥青稠油在堵漏浆中分散较均匀。按上述操作，将搅拌好的未混沥青稠油的堵漏浆放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为11.9MPa。
实施例5
按重量份数计的配比称取以下各组分：
木质素磺酸盐：0.8重量份
聚氧乙烯鲸蜡醇醚化合物：1.2重量份
矿渣(300～500目):180重量份
氢氧化钠：1.3重量份
钠膨润土：8重量份
硅酸铝纤维：4重量份
将木质素磺酸盐、聚氧乙烯鲸蜡醇醚化合物和氢氧化钠加入100重量份水中，高速搅拌5min，后加入钠膨润土，搅拌10min，静止水化16h后，再依次加入矿渣和硅酸铝纤维，搅拌5min,取300mL搅拌后的堵漏浆，加入60g沥青稠油，加热至60℃，充分搅拌后，放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为3.2MPa，观察破碎物，未见明显沥青稠油聚集，说明沥青稠油在堵漏浆中分散较均匀。按上述操作，将搅拌好的未混沥青稠油的堵漏浆放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为10.8MPa。
对比例1
按重量份数计的配比称取以下各组分：
嘉华G级水泥：100重量份
缓凝剂羟基乙叉二磷酸盐：0.35重量份
降失水剂丙烯酰胺共聚物：0.3重量份
将缓凝剂和降失水剂加入44重量份水中，搅拌5min，然后放入嘉华G级水泥，搅拌5min，取300mL水泥浆，加入60g沥青稠油，充分搅拌后，放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为0.9MPa，观察破碎物，部分区域沥青稠油聚集，说明沥青稠油在水泥浆中分散不均匀。按上述操作，将搅拌好的未混沥青的水泥浆放入增压养护釜中，升温至120℃，加压至35MPa，养护24h，取出后在压力机上测试强度，其强度为8.5MPa。
Claims (4)
1.一种固化堵漏剂，由以下重量份数的组分组成：
固化剂100份，
激活剂0.4~1.2份，
降粘剂0.2~1份，
分散剂0.5~1.5份，
悬浮剂4~8份，
纤维交联剂1~5份；
所述降粘剂选自木质素磺酸盐、十二烷基硫酸钠中至少一种；
所述分散剂选自聚氧乙烯鲸蜡醇醚化合物、烷基酚聚氧乙烯醚、聚硅氧烷聚醚共聚物中至少一种；
所述固化剂选自矿渣、G级水泥中至少一种；
所述激活剂选自氢氧化钙、氢氧化钠、水玻璃中至少一种；
所述悬浮剂选自钠膨润土、钙膨润土中至少一种；
所述纤维交联剂选自海泡石纤维、硅酸铝纤维中至少一种。
2.根据权利要求1所述的固化堵漏剂，其特征在于包含重量份数计的以下组分：
固化剂100份，
激活剂0.5~0.9份，
降粘剂0.2~0.6份，
分散剂0.5~0.8份，
悬浮剂4~8份，
纤维交联剂1~4份。
3.根据权利要求1~2之任一项所述的固化堵漏剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将包含所述固化剂、激活剂、降粘剂、分散剂、悬浮剂、纤维交联剂在内的组分混合均匀，即得。
4.根据权利要求1~2之任一项所述的固化堵漏剂制备的堵漏浆，其特征在于所述堵漏浆包括以下组分：所述固化堵漏剂和水；
以所述固化剂的用量为100份数计，所述水的用量为50～150份。
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