CN111394070A - 一种多级粒配填充防塌封堵剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂10‑20份、刚性封堵剂20‑30份、改性沥青20‑30份、石墨10‑20份、超细碳酸钙20‑30份，所述纳米封堵剂为粒径在50‑300 nm的无机纳米粒子、有机纳米粒子、或两者任意比例的混合物，所述刚性封堵剂为大理石、蛭石或方解石，所述石墨为具有层片状结构的天然石墨。本发明具有理想的屏蔽暂堵效果，克服了传统的封堵剂颗粒大，不能进入泥页岩的微孔隙的缺点，能高效封堵泥页岩地层微裂缝和孔隙；产品应用于钻井液时，具有对钻井液流变性影响小、抗温能力强、封堵微裂缝和孔隙效果好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及钻井液用封堵材料制造技术领域，具体涉及一种多级粒配填充防塌封堵剂(HTFD)。
背景技术
在钻井过程中，为防止钻井流体向地层中渗透，需要对近井壁地层的岩石孔喉进行有效封堵。在不同地层，岩石的孔隙尺寸也不同。近年来，由于油气钻井开发领域向复杂硬脆性泥页岩发展，钻井岩石孔隙尺寸也从常规的微米级别拓展到纳米级别。特别是最近页岩气开发面临的泥页岩地层，其孔隙都是纳米级别，常规的粒子无法封堵，在钻井中容易引起泥页岩水化膨胀，引起井壁垮塌等事故。
泥页岩地层孔隙尺寸小，渗透率低。钻井过程中，对近井壁的微小裂缝进行有效封堵是避免井壁失稳的有效手段之一。目前国内外钻井工程常用的是沥青类和乳化石蜡封堵剂，这类材料颗粒粒度都较大，对于裂缝缝隙尺寸较大的地层封堵效果好，但是与微裂缝之间不能形成尺寸匹配，不能形成良好的内泥饼，所以不能实现对微裂缝地层的有效封堵。因此，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种多级粒配填充防塌封堵剂(HTFD)，采用纳米封堵剂、刚性封堵剂、超细碳酸钙等材料制备，应用于钻井液时，具有对钻井液流变性影响小、抗温能力强、封堵微裂缝和孔隙效果好等特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂10-20份、刚性封堵剂20-30份、改性沥青20-30份、石墨10-20份、超细碳酸钙20-30份。
根据以上方案，所述纳米封堵剂为粒径在50-300nm的无机纳米粒子、有机纳米粒子、或两者任意比例的混合物。
根据以上方案，所述刚性封堵剂为大理石、蛭石或方解石。
根据以上方案，所述改性沥青为在沥青中掺杂外掺剂橡胶、树脂、高分子聚合物，并进行轻度氧化加工而成。当井眼内有足够高的温度和压力时，改性沥青就软化变形，并被挤入井壁微裂缝中，与泥饼一起有效地封堵地层。
根据以上方案，所述石墨为具有层片状结构的天然石墨。该石墨的层与层之间结合力小，在切向力作用下，层与层之间容易滑动，常制成粉剂，具有防塌和润滑的作用。
根据以上方案，所述超细碳酸钙为粒度为600目、800目或1000目的超细碳酸钙中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述超细碳酸钙为质量比为25-45:10-18:20-28的粒度为600目、800目、1000目的超细碳酸钙混合物。
根据以上方案，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂15-18份、刚性封堵剂25-28份、改性沥青25-28份、石墨15-18份、超细碳酸钙25-28份。
本发明产品制备时，就是按各组分的质量比称取后，搅拌混合均匀即可。
本发明的有益效果是：
1)本发明采用纳米材料和多级颗粒的封堵材料进行复配而成，纳米材料的粒径在50-300nm，而多级颗粒的封堵材料粒径在20-60μm之间，具有理想的屏蔽暂堵效果，克服了传统的封堵剂颗粒大，不能进入泥页岩的微孔隙的缺点，能高效封堵泥页岩地层微裂缝和孔隙；
2)本发明产品应用于钻井液时，具有对钻井液流变性影响小、抗温能力强、封堵微裂缝和孔隙效果好等特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：
本发明提供一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂15份、刚性封堵剂25份、改性沥青25份、石墨15份、超细碳酸钙25份。
进一步地，所述纳米封堵剂为粒径在100-200nm的无机纳米粒子、有机纳米粒子的混合物；所述刚性封堵剂为大理石；所述改性沥青为在沥青中掺杂外掺剂橡胶、树脂、高分子聚合物，并进行轻度氧化加工而成；所述石墨为具有层片状结构的天然石墨；所述超细碳酸钙为质量比为35:15:25的粒度为600目、800目、1000目的超细碳酸钙混合物。
实施例2：
本发明提供一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂10份、刚性封堵剂20份、改性沥青30份、石墨20份、超细碳酸钙20份。
进一步地，所述纳米封堵剂为粒径在150-200nm的无机纳米粒子；所述刚性封堵剂为蛭石；所述改性沥青为在沥青中掺杂外掺剂橡胶、树脂、高分子聚合物，并进行轻度氧化加工而成；所述石墨为具有层片状结构的天然石墨；所述超细碳酸钙为质量比为30:18:28的粒度为600目、800目、1000目的超细碳酸钙混合物。
实施例3：
本发明提供一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂20份、刚性封堵剂30份、改性沥青10份、石墨20份、超细碳酸钙20份。
进一步地，所述纳米封堵剂为粒径在150-200nm的有机纳米粒子；所述刚性封堵剂为方解石；所述改性沥青为在沥青中掺杂外掺剂橡胶、树脂、高分子聚合物，并进行轻度氧化加工而成；所述石墨为具有层片状结构的天然石墨；所述超细碳酸钙为质量比为45:10:20的粒度为600目、800目、1000目的超细碳酸钙混合物。
实施例4：
本发明提供一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂20份、刚性封堵剂25份、改性沥青15份、石墨15份、超细碳酸钙25份。
进一步地，所述纳米封堵剂为粒径在50-100nm的有机纳米粒子；所述刚性封堵剂为方解石；所述改性沥青为在沥青中掺杂外掺剂橡胶、树脂、高分子聚合物，并进行轻度氧化加工而成；所述石墨为具有层片状结构的天然石墨；所述超细碳酸钙为粒度为600目的超细碳酸钙。
实施例5：
本发明提供一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂10份、刚性封堵剂30份、改性沥青15份、石墨15份、超细碳酸钙30份。
进一步地，所述纳米封堵剂为粒径在250-300nm的无机纳米粒子；所述刚性封堵剂为大理石；所述改性沥青为在沥青中掺杂外掺剂橡胶、树脂、高分子聚合物，并进行轻度氧化加工而成；所述石墨为具有层片状结构的天然石墨；所述超细碳酸钙为粒度为800目的超细碳酸钙。
实施例6：
本发明提供一种多级粒配填充防塌封堵剂，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂15份、刚性封堵剂30份、改性沥青20份、石墨10份、超细碳酸钙25份。
进一步地，所述纳米封堵剂为粒径在250-300nm的无机纳米粒子；所述刚性封堵剂为大理石；所述改性沥青为在沥青中掺杂外掺剂橡胶、树脂、高分子聚合物，并进行轻度氧化加工而成；所述石墨为具有层片状结构的天然石墨；所述超细碳酸钙为粒度为1000目的超细碳酸钙。
将实施例1的产品进行相应性能测试，结果见表1至表3。将本发明实施例1的产品多级粒配填充防塌封堵剂HTFD加入到不同钻井液中，测量加入防塌封堵剂后，钻井液的性能变化。本发明实施例1产品与不同钻井液体系的配伍情况见表1：
表1本发明实施例1产品与不同钻井液体系的配伍情况
从表1中可以看出：本发明的多级粒配填充防塌封堵剂HTFD加入后，钻井液流变性变化不大；中压失水降低；粘滞系数有下降趋势。
本发明实施例1产品的抗温性实验，在钻井液中加入2％实施例1产品，测试结果见表2：
表2本发明实施例1产品的抗温性实验结果
从表2中可以看出：配制磺化基浆，加入2％本发明的多级粒配填充防塌封堵剂HTFD，在120°，150°热滚后，流变性变化不大，证明多级粒配填充防塌封堵剂具有很好的抗高温能力。
本发明实施例1产品的封堵实验，采用可视式砂床中压滤失仪，评价本发明实施例1产品的封堵效果。通过调整砂子的目数，获得不同孔隙地层的封堵情况。我们选用40-60目砂粒，实验压力0.69MPa，测试时间30min，测试结果见表3。
表3本发明实施例1产品与不同钻井液的砂床封堵实验结果
从表3中可以看出：本发明的多级粒配填充防塌封堵剂HTFD有良好的封堵效果，在不同钻井液体系中，有不同的浸入深度。但加入封堵剂后，砂床浸入深度比原浆较浅。加入的量越大，浸入深度越浅，封堵性越好。
本发明的多级粒配填充防塌封堵剂HTFD研制成功后，制成产品，成功应用于江汉盆地江陵凹陷北部双堰背斜的直井预探井陵X88井实践钻探中。该井2019年7月16日开钻，8月9日完钻，钻井周期24天13小时，完钻井深1895m，盐转化井深658m(套管内)，取得了良好的效果。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (8)
1.一种多级粒配填充防塌封堵剂，其特征在于，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂10-20份、刚性封堵剂20-30份、改性沥青20-30份、石墨10-20份、超细碳酸钙20-30份。
2.根据权利要求1所述的多级粒配填充防塌封堵剂，其特征在于，所述纳米封堵剂为粒径在50-300 nm的无机纳米粒子、有机纳米粒子、或两者任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的多级粒配填充防塌封堵剂，其特征在于，所述刚性封堵剂为大理石、蛭石或方解石。
4.根据权利要求1所述的多级粒配填充防塌封堵剂，其特征在于，所述改性沥青为在沥青中掺杂外掺剂橡胶、树脂、高分子聚合物，并进行轻度氧化加工而成。
5.根据权利要求1所述的多级粒配填充防塌封堵剂，其特征在于，所述石墨为具有层片状结构的天然石墨。
6.根据权利要求1所述的多级粒配填充防塌封堵剂，其特征在于，所述超细碳酸钙为粒度为600目、800目或1000目的超细碳酸钙中的任意一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的多级粒配填充防塌封堵剂，其特征在于，所述超细碳酸钙为质量比为25-45:10-18:20-28的粒度为600目、800目、1000目的超细碳酸钙混合物。
8.根据权利要求1所述的多级粒配填充防塌封堵剂，其特征在于，包括如下组分及其质量份数：纳米封堵剂15-18份、刚性封堵剂25-28份、改性沥青25-28份、石墨15-18份、超细碳酸钙25-28份。
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