CN110982498A

CN110982498A - 一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂及堵漏液

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Publication number: CN110982498A
Application number: CN201911120911.7A
Authority: CN
Inventors: 刘福; 韩婧; 张再华; 蒋新立; 宋文宇; 李明忠; 李季; 王亚青
Original assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec North China Petroleum Engineering Corp
Current assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec North China Petroleum Engineering Corp
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: CN110982498B

Abstract

本发明涉及一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂及堵漏液。该堵漏剂主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10~20份，微硅粉10~15份，激活剂7~10份，降失水剂1.5~3份，增强剂2~4份，缓凝剂1~2份，提粘剂0.5~2份，纤维3~6份。本发明所得堵漏剂针对钻井裂缝性漏失具有以下优点：配方简单可调，大大提高了水渣的使用量，减少了固体废弃物对环境的污染，相比水泥浆堵漏得到的强度适中，扫塞效率高，且与钾铵基钻井液、硅酸盐钻井液均有较好的相容性，对钻井液性能改变小，有效解决水泥浆堵漏后污染钻井液的问题。

Description

一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂及堵漏液

技术领域

本发明属于钻井组合物技术领域，具体涉及一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂及堵漏液。

背景技术

在石油工业油气井建井过程中，普遍面临着复杂的漏失问题。固井漏失不仅造成工作液返高不够，而且影响顶替效率提高，导致固井质量差，不利于油气井继续钻进，给淡水层保护以及油气井增产改造安全实施均带来隐患，为提高固井质量及加快钻井周期，各种固井防漏、堵漏技术的研究备受关注。

目前常见的堵漏方法有桥塞堵漏、水泥浆堵漏、桥塞与挤水泥堵漏等。但在实际处理井漏过程中，桥塞堵漏凭经验进行颗粒级配，一次堵漏成功率偏低；应用水泥浆堵漏存在水泥浆在初凝前在漏失通道中呈流体状，易被地层流体冲稀带走或泵入的水泥浆全部进入地层裂缝的问题，从而造成堵漏失败，且极易出现污染钻井液的现象。固井用低密度水泥浆具有一定的防漏功能，但存在着水泥石高体积收缩率、高脆性和低抗压强度的缺点。裂缝性漏失的宽度为3-10mm，存在难以封堵的问题。

申请公布号为CN105925253A的中国专利申请公开了一种低密度可酸溶固化堵漏剂，包括以下重量份组分：50～100份胶凝材料，50～100份酸溶材料，0.5～5份可酸溶架桥纤维，0.5～5份延迟膨胀树脂，0.1～0.5份酸溶助剂，0.5～5份凝胶调节剂，5～20份激活剂和0.5～5份分散剂；其中，胶凝材料由钠膨润土和高炉矿渣按重量比1:1～1:10混合而成，酸溶材料为石灰石粉、超细碳酸钙，可酸溶架桥纤维为长度为1～2mm的海泡石纤维。首先，该堵漏剂与钾铵基钻井液存在不相容现象，堵漏作业后对钻井液性能影响较大。其次，该堵漏剂不含有降失水剂，失水量得不到有效控制，强度发展太快，稠化时间难以调整，不适用于非目的层的漏失。

申请公布号为CN107722956A的中国专利申请公开了一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏水泥组合物，由以下重量份的组分组成：油井水泥100份，减轻剂9～36份，微硅7～10份，膨胀剂1～2份，降失水剂2～3.6份，缓凝剂0.15～2份，增粘剂0.036～0.1份，短纤维0.6～3.5份，长纤维0.18～3.6份；所述短纤维的长度1～5mm，所述长纤维的长度为3～19mm。但其存在着水泥成分含量高、与钻井液相容性差的问题。首先，该堵漏组合物与钻井液的相容性较差，污染钻井液，影响钻井液的性能，易诱发其他不利于堵漏的复杂情况。其次，该堵漏组合物的强度过高，使得扫塞效率降低。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种用于钻井裂缝性漏失堵漏剂，以解决现有堵漏剂的稠化时间长、与钻井液相容性差、污染钻井液、强度低的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏液，以解决现有堵漏液的稠化时间长、与钻井液相容性差、污染钻井液、强度低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10～20份，微硅粉10～15份，激活剂7～10份，降失水剂1.5～3份，增强剂2～4份，缓凝剂1～2份，提粘剂0.5～2份，纤维3～6份。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，主要由原料水渣，减轻剂，微硅粉，激活剂，降失水剂，增强剂，缓凝剂，提粘剂和纤维组成；堵漏剂中纤维可均匀地分散在其中，当堵漏剂进入漏层后，堵漏剂能够有效停留并迅速凝结，利用纤维的架桥作用和固相颗粒的填充作用，最终达到堵漏承压的效果。堵漏剂中水渣作为胶凝材料，水渣是把熔融状态的高炉矿渣置于水中急速冷却而形成的，利用其碱激活性，控制固化时间，达到堵漏液在进入漏失层后迅速凝固，封固漏层，且大大提高了水渣的利用量，减少了固体废弃物对环境的污染，水渣激活后不仅可固化并提供强度，同时与多种钻井液相容性较好，避免了堵漏作业造成钻井液污染，减少钻井液治理时间。堵漏剂中减轻剂、微硅粉在降低堵漏剂密度的同时，与水渣共同作为固相颗粒进行填充。

为进一步提高堵漏剂的堵漏性能，优选的，主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10-15份，微硅粉15份，激活剂8-10份，降失水剂2.5份，增强剂3份，缓凝剂1.2-1.5份，提粘剂1份，纤维4-5份。

为进一步提高堵漏剂各原料之间的颗粒级级配，从而提高堵漏剂的强度，优选的，所述水渣的粒径为28～50μm。

为进一步优化减轻剂与水渣之间的颗粒级级配，提高堵漏剂的密度，优选的，所述减轻剂的粒径为20μm～400μm。

为进一步提高堵漏剂的强度和堵漏剂的流动性，优选的，所述减轻剂为漂珠、珍珠岩、玻璃微珠中的至少一种。

为进一步优化微硅粉与水渣之间的颗粒级级配，提高堵漏剂强度，降低堵漏剂的密度，优选的，所述微硅粉的粒径为0.312μm～11.197μm。

为进一步提高堵漏剂的粘度，优选的，所述提粘剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺钾盐中的至少一种。

为进一步提高架桥堵漏能力，优选的，所述纤维由长纤维和短纤维组成。

基于上述技术方案，为进一步提高封堵裂缝性漏失的封堵效率，进一步优选的，所述长纤维的长度为3-6mm，所述短纤维的长度为1-3mm。

基于上述技术方案，为进一步提高堵漏浆的流动性，提高堵漏剂的强度，进一步优选的，所述纤维为石棉纤维、玻璃纤维中的至少一种。

基于上述技术方案，为进一步提高纤维稳定架桥的作用，进一步优选的，所述短纤维和长纤维的重量比为(1-3)：(2-3)。

为进一步提高水渣的水化活性，进而提高堵漏剂的强度，优选的，所述激活剂为金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属硅酸盐或金属硫酸盐中的至少一种。

基于上述技术方案，为使得水渣的水化活性得到进一步提高，进一步优选的，所述激活剂为金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属硅酸盐或金属硫酸盐中的两种以上。

一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏液，主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10～20份，微硅粉10～15份，激活剂7～10份，降失水剂1.5～3份，增强剂2～4份，缓凝剂1～2份，提粘剂0.5～2份，纤维3～6份，水130～145份。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液，主要由原料水渣，减轻剂，微硅粉，激活剂，降失水剂，增强剂，缓凝剂，提粘剂、纤维和水组成，得到的堵漏液中纤维可均匀地分散在其中，当堵漏液进入漏层后，堵漏液能够有效停留并迅速凝结，利用纤维的架桥作用和固相颗粒的填充作用，最终达到堵漏承压的效果。堵漏剂中水渣作为胶凝材料，水渣是把熔融状态的高炉矿渣置于水中急速冷却而形成的，利用碱控制水渣的激活性，进而控制固化时间，使得堵漏液在进入漏失层后能够迅速凝固，封固漏层，且大大提高了水渣的利用量，减少了固体废弃物对环境的污染，水渣激活后的堵漏液强度进一步提高。本发明的堵漏液中减轻剂、微硅粉在降低堵漏剂密度的同时，与水渣作为固相颗粒进行填充，进一步提高了堵漏液的强度。提粘剂的引入，增加了堵漏液的粘度，使堵漏液在进入漏层时能够有效驻留。堵漏液中各组分相互配合作用，最终得到的堵漏液与钾铵基钻井液或硅酸盐钻井液的相容性好，避免了堵漏液对钻井液的污染，减少了钻井液的治理时间。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。以下实施例中，水渣，减轻剂，微硅粉，激活剂，降失水剂，增强剂，缓凝剂，提粘剂，纤维等原料均可通过市售常规渠道获得。长纤维的长度大于短纤维的长度。降失水剂为河南新星建材有限公司生产的中温降失水剂XJL-2，增强剂为河南新星建材有限公司生产的中温增强剂XJQ-2，缓凝剂为河南新星建材有限公司生产的中温缓凝剂XJH-2。水渣为巩义市恒旺耐材有限公司生产，水渣的密度为2.65～2.8g/cm³，漂珠或珍珠岩的密度为0.7～0.75g/cm³，微硅粉的表面积为15～25mm²/g。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液，主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10～20份，微硅粉10～15份，激活剂7～10份，降失水剂1.5～3份，增强剂2～4份，缓凝剂1～2份，提粘剂0.5～2份，纤维3～6份，水130～145份。

优选的，主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10-15份，微硅粉15份，激活剂8-10份，降失水剂2.5份，增强剂3份，缓凝剂1.2-1.5份，提粘剂1份，纤维4-5份，水130～145份。

优选的，所述水渣的粒径为28～50μm。

优选的，所述减轻剂的粒径为20μm～400μm。

优选的，所述减轻剂为漂珠、珍珠岩、玻璃微珠中的至少一种。

优选的，所述微硅粉的粒径为0.312μm～11.197μm。

优选的，所述提粘剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺钾盐中的至少一种。

优选的，所述纤维由长纤维和短纤维组成。

优选的，所述长纤维的长度为3-6mm，所述短纤维的长度为1-3mm。

优选的，所述纤维为石棉纤维、玻璃纤维中的至少一种。

优选的，所述短纤维和长纤维的重量比为(1-3)：(2-3)。

优选的，所述短纤维和长纤维的重量比为2：3。

优选的，所述激活剂为金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属硅酸盐或金属硫酸盐中的至少一种。

优选的，所述激活剂为金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属硅酸盐或金属硫酸盐中的两种以上。

优选的，所述金属氢氧化物为NaOH、Ca(OH)₂中的至少一种。

优选的，所述金属碳酸盐为Na₂CO₃。

优选的，所述金属硅酸盐为Na₂SiO₃。

优选的，所述金属硫酸盐为CaSO₄·2H₂O、Al₂(SO₄)₃·18H₂O中的至少一种。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂的实施例1

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，由以下重量份的组分组成：100份水渣，20份漂珠，10份微硅粉，5份氢氧化钠，2份碳酸钠，2.5份XJL-2，3份XJQ-2，1份XJH-2，1份羧甲基纤维素钠，长度为2mm的石棉纤维2份，长度为6mm的玻璃纤维3份，水渣的粒径为28～50μm，漂珠的粒径为30～287μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂的实施例2

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，由以下重量份的组分组成：100份水渣，15份珍珠岩，15份微硅粉，5份氢氧化钠，3份碳酸钠，2.5份XJL-2，3份XJQ-2，1.3份XJH-2，1份聚丙烯酰胺钾盐，长度为2mm的石棉纤维3份，长度为6mm的玻璃纤维3份，水渣的粒径为28-50μm，珍珠岩的粒径为60～400μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂的实施例3

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，由以下重量份的组分组成：100份水渣，10份玻璃微珠，15份微硅粉，6份氢氧化钠，3份碳酸钠，1份硅酸钠，2.5份XJL-2，3份XJQ-2，1.2份XJH-2，0.5份羧甲基纤维素钠，0.5份聚丙烯酰胺钾盐，长度为3mm的石棉纤维2份，长度为6mm的玻璃纤维3份，水渣的粒径为30～50μm，玻璃微珠的粒径为20～35μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂的实施例4

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，由以下重量份的组分组成：100份水渣，5份珍珠岩，5份玻璃微珠，10份微硅粉，6份氢氧化钠，1份碳酸钠，1.5份XJL-2，2份XJQ-2，1.5份XJH-2，1份羧甲基纤维素钠，1份聚丙烯酰胺钾盐，长度为3mm的石棉纤维1份，长度为6mm的玻璃纤维2份，水渣的粒径为28～50μm，玻璃微珠的粒径为20～40μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm，珍珠岩的粒径为60～400μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂的实施例5

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，由以下重量份的组分组成：100份水渣，5份漂珠，10份珍珠岩，5份玻璃微珠，15份微硅粉，6份氢氧化钠，3份碳酸钠，1份硅酸钠，3份XJL-2，4份XJQ-2，2份XJH-2，0.5份聚丙烯酰胺钾盐，长度为3mm的石棉纤维2份，长度为6mm的玻璃纤维2份，水渣的粒径为28～50μm，玻璃微珠的粒径为20～40μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm，珍珠岩的粒径为60～400μm，漂珠的粒径为30～287μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液的实施例1

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液，由以下重量份的组分组成：100份水渣，20份漂珠，10份微硅粉，5份氢氧化钠，2份碳酸钠，2.5份XJL-2，3份XJQ-2，1份XJH-2，1份羧甲基纤维素钠，长度为2mm的石棉纤维2份，长度为6mm的玻璃纤维3份，140份水，水渣的粒径为28～50μm，漂珠的粒径为30～287μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液的实施例2

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液，由以下重量份的组分组成：100份水渣，15份珍珠岩，15份微硅粉，5份氢氧化钠，3份碳酸钠，2.5份XJL-2，3份XJQ-2，1.3份XJH-2，1份聚丙烯酰胺钾盐，长度为2mm的石棉纤维3份，长度为6mm的玻璃纤维3份，130份水，水渣的粒径为28～50μm，珍珠岩的粒径为60～400μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液的实施例3

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液，由以下重量份的组分组成：100份水渣，10份玻璃微珠，15份微硅粉，6份氢氧化钠，3份碳酸钠，1份硅酸钠，2.5份XJL-2，3份XJQ-2，1.2份XJH-2，0.5份羧甲基纤维素钠，0.5份聚丙烯酰胺钾盐，长度为3mm的石棉纤维2份，长度为6mm的玻璃纤维3份，140份水，水渣的粒径为30～50μm，玻璃微珠的粒径为20～35μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液的实施例4

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，由以下重量份的组分组成：100份水渣，5份珍珠岩，5份玻璃微珠，10份微硅粉，6份氢氧化钠，1份碳酸钠，1.5份XJL-2，2份XJQ-2，1.5份XJH-2，1份羧甲基纤维素钠，1份聚丙烯酰胺钾盐，长度为3mm的石棉纤维1份，长度为6mm的玻璃纤维2份，130份水，水渣的粒径为28～50μm，玻璃微珠的粒径为20～40μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm，珍珠岩的粒径为60～400μm。

本发明的用于钻井裂缝性漏失的堵漏液的实施例5

本实施例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，由以下重量份的组分组成：100份水渣，5份漂珠，10份珍珠岩，5份玻璃微珠，15份微硅粉，6份氢氧化钠，3份碳酸钠，1份硅酸钠，3份XJL-2，4份XJQ-2，2份XJH-2，0.5份聚丙烯酰胺钾盐，长度为3mm的石棉纤维2份，长度为6mm的玻璃纤维2份，145份水，水渣的粒径为28～50μm，玻璃微珠的粒径为20～40μm，微硅粉的粒径为0.312～11.197μm，珍珠岩的粒径为60～400μm，漂珠的粒径为30～287μm。

对比例1

本对比例的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，由以下重量份的组分组成：100份油井水泥，10份减轻剂，10份微硅，2份膨胀剂，2份降失水剂，0.15份缓凝剂，0.036份增粘剂，长度1mm的短纤维0.6份，长度3mm的长纤维0.18份。

试验例：

1)性能测试

对实施例1-5及对比例1中所得堵漏液样品进行比重、流动度、自由液量、API失水量、抗压强度和稠化时间测试。其中，抗压强度测试条件为样品在70℃*24h的抗压强度；稠化时间的测试条件为在70℃/30MPa/30min下，测试样品从30bc到60bc所需要的时间；API失水量的测试条件为70℃养护20min后在6.9MPa压力下测试失水量；自由液量的测试条件为常温常压下静置2小时后测量自由液量；流动度的测试条件为常温常压下测量流动度。测试结果如表1所示。

表1不同堵漏液样品比重、流动度、自由液量、API失水量、抗压强度和稠化时间

样品号

比重

流动度

自由液量

API失水量

抗压强度

稠化时间

实施例1

1.33

215mm

0.5ml

30ml

2.5Mpa

205min-233min

实施例2

1.40

220mm

0.1ml

25ml

3.1Mpa

188min-216min

实施例3

1.38

210mm

0.1ml

20ml

4.0Mpa

180min-203min

实施例4

1.38

220mm

0.2ml

35ml

3.5MPa

175min-210min

实施例5

1.35

210mm

0.5ml

30ml

2.9MPa

230min-258min

对比例1

1.45

200mm

0.1ml

13ml

10.2MPa

165min-180min

2)与钾铵基钻井液、硅酸盐钻井液的相容性测试

将实施例1-5及对比例1中所得堵漏液样品分别与钾铵基钻井液、硅酸盐钻井液搅拌混合，然后进行相容性测试。钾铵基钻井液的组成为：膨润土+碳酸钠+K-PAM+铵盐+防蹋剂+树脂+褐煤+超钙；硅酸盐钻井液的组成为：钠土+淀粉+XC+NaKSiO₄+K-PAM+封堵剂。相容性测试的条件为：取堵漏液100ml，取钾铵基钻井液200ml或硅酸盐钻井液200ml，将堵漏液与钾铵基钻井液或硅酸盐钻井液进行搅拌混合，搅拌速度为6000r/min，搅拌时间为10min，测量失水量、初切/终切、pH、塑粘性，测试结果如表2和表3所示。

表2不同堵漏液样品与钾铵基聚磺钻井液的相容性测试

表3不同堵漏液样品与硅酸盐钻井液的相容性测试

由上表可知，本发明的堵漏剂针和堵漏液对钻井裂缝性漏失具有显著的优势，配方简单可调，相比水泥浆堵漏得到的强度适中，扫塞效率高。本发明的堵漏剂和堵漏液与钾铵基钻井液、硅酸盐钻井液均有较好的相容性，按一定比例与钻井液混合后，混合液性能(API失水、初终切、塑粘等)与混合前的钻井液性能差距较小；对比例1按相同比例分别与钾铵基、硅酸盐钻井液混合后，混合液失去流动性，其他性能(API失水、初终切等)与混合前的钻井液性能均出现较大改变或无法测量数据。表明本发明的堵漏剂和堵漏液与钻井液相容性较好，能够有效解决水泥浆堵漏后污染钻井液的问题。

Claims

1.一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10~20份，微硅粉10~15份，激活剂7~10份，降失水剂1.5~3份，增强剂2~4份，缓凝剂1~2份，提粘剂0.5~2份，纤维3~6份。

2.如权利要求1所述的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10-15份，微硅粉15份，激活剂8-10份，降失水剂2.5份，增强剂3份，缓凝剂1.2-1.5份，提粘剂1份，纤维4-5份。

3.如权利要求1~2中任一项所述的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，所述水渣的粒径为28~50μm。

4.如权利要求1~2中任一项所述的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，所述减轻剂的粒径为20~400μm。

5.如权利要求1~2中任一项所述的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，所述减轻剂为漂珠、珍珠岩、玻璃微珠中的至少一种。

6.如权利要求1~2中任一项所述的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，所述微硅粉的粒径为0.312μm~11.197μm。

7.如权利要求1~2中任一项所述的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，所述提粘剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺钾盐中的至少一种。

8.如权利要求1~2中任一项所述的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，所述纤维由长纤维和短纤维组成。

9.如权利要求1~2中任一项所述的用于钻井裂缝性漏失的堵漏剂，其特征在于，所述激活剂为金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属硅酸盐或金属硫酸盐中的至少一种。

10.一种用于钻井裂缝性漏失的堵漏液，其特征在于，主要由以下重量份的组分组成：水渣100份，减轻剂10~20份，微硅粉10~15份，激活剂7~10份，降失水剂1.5~3份，增强剂2~4份，缓凝剂1~2份，提粘剂0.5~2份，纤维3~6份，水130~145份。