CN111303845A - 一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法及应用 - Google Patents

一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：以质量百分比计，将20%～30%油润湿性片状材料、5%～10%刚性颗粒材料、40%～60%吸油膨胀型颗粒材料和10%～25%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm；油润湿性复合纤维材料为改性植物纤维，油基钻井液用堵漏剂中全部成分均为油润湿性材料或惰性材料，与油基钻井液配伍性好，堵漏效果不会因长时间而减弱；主要成分为吸油膨胀性材料，能在白油、柴油中很好的膨胀，在压差作用下被挤入微裂缝后吸油膨胀，进而填充裂缝地层，提高随钻堵漏成功率；良好的强度和弹性，具备较高的抗压强度和抗剪切能力，能在地层中变形充填裂缝。

Description

一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井技术领域，确切地说涉及一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法及应用。
背景技术
油基钻井液作为一种重要的钻井液体系被广泛应用于页岩气水平井等高难度复杂井中。川渝地区页岩气井龙马溪组裂缝、微裂缝发育，绕曲皱褶集中，易漏垮同存，油基钻井液井漏问题突出，严重影响高效钻井。油基钻井液用堵漏剂对密度、形态、分散性、表面润湿能力、泥饼形成能力等与水基钻井液不同。目前适用于油基钻井液中的堵漏材料种类较少、堵漏成功率低，并且堵漏后往往发生复漏，造成大量时间成本和钻井液材料成本的损耗。
公开号为CN106634898A，公开日为2017年5月10日的中国专利文献公开了一种油基钻井液用随钻堵漏剂、制备方法及应用，堵漏剂主要包括：片状材料，细度小于200目；颗粒材料，细度小于200目；纤维材料，细度小于100目；弹性材料，细度小于100目；片状材料、颗粒材料、纤维材料和弹性材料的重量比为(2-5):(4-8):(2-5):(0.5-3)。
公开号为CN105524600A，公开日为2016年4月27日的中国专利文献公开了一种油基钻井液用随钻堵漏剂，以质量份数计，包括以下组成，可变形颗粒20-30份，弹性变形颗粒10-15份，轻质桥架颗粒5-10份，碳酸钙40-70份。
公开号为CN108314996A，公开日为2018年7月24日的中国专利文献公开了一种在保证油基钻井液破乳电压的同时，降低漏失量的钻井液用堵漏剂。该钻井液用堵漏剂，其组成包括：片状或颗粒的刚性聚丁酯4-200目、云母片4-200目、碳酸钙以及聚丙烯纤维；其中各组成的质量百分比为：刚性聚丁酯片状或颗粒4-200目：30％～60％、云母片4-200目：30％～60％、碳酸钙：4％～12％、聚丙烯纤维：1％～3％。
以上述专利文献为代表的随钻堵漏剂存在一定的不足，主要变现在：
1、选用的纤维类堵漏剂材料多为植物纤维，与油基钻井液配伍性较差，长时间循环后堵漏效果降低，容易发生复漏；
2、堵漏剂材料配比中多选用如丁苯橡胶类的弹性变形材料，在地层高温高压下承压能力下降；
3、堵漏剂配比中比重最大的为碳酸钙，上述专利中的碳酸钙为不同目数的纯的碳酸钙粉末，可视为纯净物，是作为弹性材料，而不同目数的碳酸钙充填压实性差，影响堵漏效果。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，采用本方法制备的随钻堵漏剂中包含了刚性、柔性、吸油膨胀型、架桥粒子材料，能够很好的封堵不同形状的裂缝性漏失通道，有利于提高随钻堵漏成功率。
同时，本发明还提供了采用该制备方法制备的随钻堵漏剂在油基钻井液中的应用。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：以质量百分比计，将20%～30%油润湿性片状材料、5%～10%刚性颗粒材料、40%～60%吸油膨胀型颗粒材料和10%～25%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm；
油润湿性片状材料为刚性片状聚丁酯，其中70%粒径尺寸在40～200目；
刚性颗粒材料为颗粒状方解石，其中90%粒径尺寸在40目～100目；
吸油膨胀型颗粒为乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化聚乙烯中的一种或多种与吸油树脂共混制得，其中90%粒径尺寸在60目～100目；
油润湿性复合纤维材料为改性植物纤维，改性植物纤维是经过表面活性剂处理后的植物纤维，从亲水转变为亲油，与油基钻井液配伍性更好，其他专利中用的纤维材料均为亲水材料，与油基钻井液配伍性不好，堵漏效果差异明显。
吸油膨胀型颗粒为乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化聚乙烯、吸油树脂之间的重量份之比为：40-80:10:10-50：10-20。
进一步的，以质量百分比计，将20%油润湿性片状材料、5%刚性颗粒材料、60%吸油膨胀型颗粒材料和15%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
进一步的，以质量百分比计，将25%油润湿性片状材料、5%刚性颗粒材料、50%吸油膨胀型颗粒材料和20%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
进一步的，以质量百分比计，将30%油润湿性片状材料、10%刚性颗粒材料、40%吸油膨胀型颗粒材料和20%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
进一步的，以质量百分比计，将30%油润湿性片状材料、10%刚性颗粒材料、40%吸油膨胀型颗粒材料和20%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
一种油基钻井液用随钻堵漏剂制备方法所制备的随钻堵漏剂的应用，
其特征在于：以油基钻井液100份计，随钻堵漏剂为5份。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明中，参见实施例及实验评价表，该随钻堵漏剂中选用材料均为油润湿性和惰性固相材料，与油基钻井液配伍性好，在温度80℃～150℃下均能表现出良好的性能。随钻堵漏剂中包含了刚性、柔性、膨胀型、架桥粒子材料，能够很好的封堵不同形状的裂缝性漏失通道，有利于提高随钻堵漏成功率。
2、本发明中，随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm，经实验，随钻堵漏剂的粒径选择上述范围效果最佳。
3、本发明中，改性植物纤维是经过表面活性剂处理后的植物纤维，从亲水转变为亲油，与油基钻井液配伍性更好，其他专利中用的纤维材料均为亲水材料，与油基钻井液配伍性不好，堵漏效果差异明显。
4、本发明中，吸油膨胀型颗粒为乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化聚乙烯、吸油树脂之间的重量份之比为：40-80:10:10-50：10-20，这样特定的选择和比例，与现有技术相比，这样的比例既保证了吸油膨胀率，也保证了吸油膨胀后材料的强度。
5、本发明应用到油基钻井液中，以油基钻井液100份计，随钻堵漏剂为5份，既节约了成本又在成本和效果之间达到了最佳的平衡。
6、 油基钻井液用堵漏剂中全部成分均为油润湿性材料或惰性材料，与油基钻井液配伍性好，堵漏效果不会因长时间而减弱；主要成分为吸油膨胀性材料，能在白油、柴油中很好的膨胀，在压差作用下被挤入微裂缝后吸油膨胀，进而填充裂缝地层，提高随钻堵漏成功率；良好的强度和弹性，具备较高的抗压强度和抗剪切能力，能在地层中变形充填裂缝。
7、本发明中采用的方解石与碳酸钙不同之处在于，现有技术中的碳酸钙为不同目数的纯的碳酸钙粉末，可视为纯净物，是作为弹性材料；本发明中的方解石是一种天然矿物，是作为刚性材料。本发明重点吸油膨胀型颗粒为乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化聚乙烯、吸油树脂之间的重量份之比为：40-80:10:10-50：10-20，制备形成的吸油膨胀堵漏剂，参见实施例部分的实验评价，达到了较好的技术效果。
具体实施方式
一、具体实例
实施实例1：
取20份刚性片状聚丁酯，5份颗粒状方解石，60份吸油膨胀型颗粒（其中80份丁苯橡胶、10份三元乙丙橡胶、10份丁腈橡胶），15份改性植物纤维均匀混合，进行烘干干燥、高搅粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
改性植物纤维是经过表面活性剂处理后的植物纤维，从亲水转变为亲油，与油基钻井液配伍性更好，其他专利中用的纤维材料均为亲水材料，与油基钻井液配伍性不好，堵漏效果差异明显。
实施实例2：
取25份刚性片状聚丁酯，5份颗粒状方解石，50份吸油膨胀型颗粒（其中80份丁苯橡胶、10份三元乙丙橡胶、10份丁腈橡胶），20份改性植物纤维均匀混合，进行烘干干燥、高搅粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
改性植物纤维是经过表面活性剂处理后的植物纤维，本领域的多种常用的表面活性剂即可，经表面活性剂处理后的改性植物纤维从亲水转变为亲油，与油基钻井液配伍性更好，其他专利中用的纤维材料均为亲水材料，与油基钻井液配伍性不好，堵漏效果差异明显。
实施实例3：
取30份刚性片状聚丁酯，10份颗粒状方解石，40份吸油膨胀型颗粒（其中80份丁苯橡胶、10份三元乙丙橡胶、10份丁腈橡胶），20份改性植物纤维均匀混合，进行烘干干燥、高搅粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
改性植物纤维是经过表面活性剂处理后的植物纤维，从亲水转变为亲油，与油基钻井液配伍性更好，其他专利中用的纤维材料均为亲水材料，与油基钻井液配伍性不好，堵漏效果差异明显。
实施实例4：
取30份刚性片状聚丁酯，10份颗粒状方解石，40份吸油膨胀型颗粒（其中40份丁苯橡胶、10份三元乙丙橡胶、50份丁腈橡胶），20份改性植物纤维均匀混合，进行烘干干燥、高搅粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
改性植物纤维是经过表面活性剂处理后的植物纤维，从亲水转变为亲油，与油基钻井液配伍性更好，其他专利中用的纤维材料均为亲水材料，与油基钻井液配伍性不好，堵漏效果差异明显。
二、实验评价
吸油膨胀性评价：
用具塞量筒量取300ml白油，称取30g随钻堵漏剂实例1～4倒入具塞量筒中静止30min，待所有堵漏剂沉底、液相澄清之后读取初始体积，分别置于100℃、130℃不同温度下的恒温烘箱静置观察16小时，读取堵漏剂在量筒中的体积变化情况。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由实验结果得出，随钻堵漏剂在100℃和130℃下吸油膨胀，其中膨胀率随着吸油膨胀型颗粒含量增大而增大；吸油膨胀型颗粒含量相同时，膨胀率随着吸丁苯橡胶含量增大而增大；在同一温度下，随着时间的增大，随钻堵漏剂基本在8h时体积保持稳定，在4h左右时体积变化最大。
配伍性评价：
油基钻井液配方如下：白油+2%有机土+3%乳化剂+0.5%辅乳化剂+2%润湿剂+3%降滤失剂+3%石灰+氯化钙水溶液（浓度为26%）+重晶石，油水比80:20、密度2.0g/cm3，在钻井液中加入5%随钻堵漏剂，老化130℃*16h后在50℃±2℃下测试流变性能。

Claims (8)

1.一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：以质量百分比计，将20%～30%油润湿性片状材料、5%～10%刚性颗粒材料、40%～60%吸油膨胀型颗粒材料和10%～25%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm；
油润湿性片状材料为刚性片状聚丁酯，其中70%粒径尺寸在40～200目；
刚性颗粒材料为颗粒状方解石，其中90%粒径尺寸在40目～100目；
吸油膨胀型颗粒为乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化聚乙烯中的一种或多种与吸油树脂共混制得，其中90%粒径尺寸在60目～100目；
油润湿性复合纤维材料为改性植物纤维。
2.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：改性植物纤维是经过表面活性剂处理后的植物纤维。
3.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：吸油膨胀型颗粒为乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化聚乙烯、吸油树脂之间的重量份之比为：40-80:10:10-50：10-20。
4.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：以质量百分比计，将20%油润湿性片状材料、5%刚性颗粒材料、60%吸油膨胀型颗粒材料和15%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：以质量百分比计，将25%油润湿性片状材料、5%刚性颗粒材料、50%吸油膨胀型颗粒材料和20%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：以质量百分比计，将30%油润湿性片状材料、10%刚性颗粒材料、40%吸油膨胀型颗粒材料和20%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于：以质量百分比计，将30%油润湿性片状材料、10%刚性颗粒材料、40%吸油膨胀型颗粒材料和20%油润湿性复合纤维材料均匀混合，烘干干燥、搅拌粉碎、粒径筛选使得随钻堵漏剂的粒径70%在0.075mm～0.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法所制备的随钻堵漏剂的应用，其特征在于：以油基钻井液100份计，随钻堵漏剂为5份。
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