CN111574974B - 一种钻井堵漏用配方 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油井堵漏技术领域，具体涉及一种钻井堵漏用配方，还涉及一种钻井堵漏用浆料。本发明的钻井堵漏用配方由刚性颗粒材料、纤维材料和可变形填充材料组成，所述刚性颗粒、纤维材料和可变形填充材料的质量比为(4～6)：(3～5)：(0.5～2)；所述刚性颗粒材料由核桃壳、云母片以及碳酸钙组成，所述核桃壳、云母片以及碳酸钙的质量比为(3～4)：(1.5～2)：(0.5～1)。本发明的钻井堵漏用配方具有较好的封堵效果，尤其适用于1‑3mm微裂缝漏失以及渗透性漏失。

Description

一种钻井堵漏用配方
技术领域
本发明属于油井堵漏技术领域，具体涉及一种钻井堵漏用配方，还涉及一种钻井堵漏用浆料。
背景技术
油田开发后期在某些老区调整区块钻井过程中，由于常年注水(聚)开发使得注水(聚)层位压力高，钻至注水(聚)层位极易发生溢流、井涌等井控复杂情况。在钻井过程中，随着钻井液密度的提高，上部薄弱地层容易发生漏失，同一裸眼井段形成多个压力层系，下涌上漏难以维持正常钻进，不仅增加了钻井周期，而且大大提升井控风险。因此，防漏堵漏技术是钻井过程中的一项重要工作，备受关注。目前人们已研究出多种类型的堵漏方法，其中使用最多的仍然是桥浆堵漏。
目前，老区调整井漏失主要为提高密度后出现的孔隙-裂缝性漏失，级裂宽度主要为1～3mm的微裂缝。若颗粒类封堵剂中所用颗粒尺寸较大，则形成的封堵层不够致密，结构极不稳定，甚至可能无法进入裂缝；若颗粒尺寸较小，则在裂缝入口处沉积困难。因此，对于毫米级裂缝尤其是1～3mm的微裂缝，采用桥浆堵漏进行封堵时需要采用合适的堵漏颗粒尺寸以及配比，但是目前尚没有理想的堵漏配方。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻井堵漏用配方，该组合物对于1～3mm的微裂缝具有较好的封堵效果。
本发明的目的还在于提供一种采用上述钻井堵漏用配方的钻井堵漏用浆料。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料和可变形填充材料组成，所述刚性颗粒、纤维材料和可变形填充材料的质量比为(4～6)：(3～5)：(0.5～2)；所述刚性颗粒材料由核桃壳、云母片以及碳酸钙组成，所述核桃壳、云母片以及碳酸钙的质量比为(3～4)：(1.5～2)：(0.5～1)。
本发明的钻井堵漏用配方，由三种不同类型的堵漏材料形成，可变形填充材料为具有一定弹性的弹性颗粒。利用该钻井堵漏用组合物进行封堵时，刚性颗粒材料起到架桥填充的作用，形成封堵骨架；纤维材料形成纤维网架，起到架桥桥塞作用，进一步提高封堵层的致密性；可变形填充材料受到挤压后变形从而产生一定的弹力，该弹力作用于裂缝从而使得封堵层与裂缝之间的具有较大的摩擦力，从而提高封堵层的稳定性。
本发明的钻井堵漏用配方中，刚性颗粒材料由三种刚性颗粒按照一定的比例组合而成，在作为封堵材料使用时有利于在钻井堵漏用组合物用量较少的情况下达到较好的堵漏效果。
本发明的钻井堵漏用配方中各组分协调作用使其更容易进入漏层，起到桥塞、架桥、填充封堵的综合作用，起到了很好的堵漏效果，尤其适用于1-3mm微裂缝漏失以及渗透性漏失。采用本发明在钻井堵漏用配方进行堵漏，能够提高油田开发后期油井的上部薄弱地层的承压能力，降低井控风险和钻井周期。
优选的，所述刚性颗粒材料、纤维材料和可变形填充材料的质量比为5：4：2，所述核桃壳、云母片以及碳酸钙的质量比为3：1.5：1。
通过调整三种堵漏材料的尺寸进一步优化三种堵漏材料的协调性，优选的，所述刚性颗粒材料的直径为0.01～4mm，纤维材料的长度为0.5～5mm，可变形填充材料的直径为2～5mm。
通过对刚性颗粒材料中三种刚性颗粒尺寸的进一步调整来提高刚性颗粒材料的填充均匀性，优选的，所述核桃壳的颗粒直径为1～4mm，碳酸钙的颗粒直径为0.01～0.05mm，云母片的颗粒直径为2～4mm。
本发明的钻井堵漏用配方中，所用纤维材料为现有技术中常用的堵漏用纤维材料。优选的，所述纤维材料为植物纤维。
本发明的钻井堵漏用配方中，所用可变形填充材料为常用的堵漏用弹性颗粒。优选的，所述可变形填充材料为橡胶粒。
在堵漏过程中，封堵材料一般是与钻井液形成浆料后随钻井液一起进入地层，从而实现封堵的。因此本发明的钻井堵漏用浆料采用的技术方案为：
一种钻井堵漏用浆料，由基浆和上述钻井堵漏用配方组成，所述基浆为水基钻井液。
由本发明的钻井堵漏用组合物形成的浆料，在进入地层后具有较好的封堵效果。
现场应用过程中可根据漏失量的大小来调整基浆中堵漏材料的的浓度，优选的，所述钻井堵漏用浆料中，钻井堵漏用配方中堵漏材料在基浆中总的浓度为15～25％。本发明的堵漏材料的浓度的计算方法为堵漏材料的质量*100％/基浆体积，其中堵漏材料质量单位为吨(T)，体积单位为立方米(m3)。
通过调整钻井堵漏用配方中各种堵漏材料的浓度进一步优化本发明的钻井堵漏用浆料的封堵效果，进一步优选的，刚性颗粒材料的浓度为8～10％，纤维材料的浓度为5～8％，可变形填充材料的浓度为2～4％。
本发明的钻井堵漏用浆料中所用水基钻井液为现有技术中常用的水基钻井液，其具体组成可根据实际情况进行相应的调整。优选的，每100重量份的水基钻井液由以下重量份数的组分组成：膨润土3.5～4.5份，纯碱0.2～0.4份，包被剂0.4～0.6份，抑制剂0.1～0.3份，降滤失剂0.8～1.2份，降粘剂0.2～0.4份，其余为水。其中包被剂、降滤失剂、降粘剂均为现有技术中水基钻井液中常用的添加剂。优选的，包被剂为PAC141。抑制剂为KPAM。降滤失剂为SNH-1。降粘剂为XY-27。
附图说明
图1为本发明的试验例2中堵漏成功时的效果图；
图2为本发明的试验例2中堵漏不成功时的效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一、钻井堵漏用配方的实施例
实施例1
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为5：4：2；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例2
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为4：3：0.5；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例3
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为4：4：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例4
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为4：5：2；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例5
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为5：3：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例6
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为5：5：0.5；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例7
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为6：3：2；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例8
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为6：4：0.5；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例9
本实施例的钻井堵漏用配方，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为6：5：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
二、钻井堵漏用浆料的实施例
实施例10
本实施例的钻井堵漏用浆料，由水基钻井液和实施例1中的钻井堵漏用配方组成。钻井堵漏用浆料中，刚性颗粒材料的质量浓度为10％，纤维材料的质量浓度为8％，可变形填充材料的质量浓度为4％。水基钻井液由以质量百分比的组分组成：膨润土4％，纯碱0.3％，包被剂0.5％，抑制剂0.2％，降滤失剂1％，降粘剂0.3％；包被剂为PAC141，抑制剂为KPAM，降滤失剂为SNH-1，降粘剂为XY-27。
钻井堵漏用浆料的其他实施例中，所用堵漏材料还可以采用实施例2～9中的任一种钻井堵漏用配方；所用水基钻井液可根据实际情况进行调整。
三、对比例部分
对比例1
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为3.5：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照2：1：0.5的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
对比例2
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为4.25：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照2：1.5：0.75的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
对比例3
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为4.75：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1：0.75的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
对比例4
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为5：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照2：2：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
对比例5
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为5.5：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：1.5：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
实施例6
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为5.5：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照3：2：0.5的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
对比例7
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为6：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照4：1：1的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
对比例8
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为6：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照4：1.5：0.5的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
对比例9
本对比例的钻井堵漏用组合物，由刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料组成，刚性颗粒材料、纤维材料以及可变形填充材料的质量比为6.75：1：1；其中刚性颗粒材料由核桃壳(颗粒直径1～4mm)、云母片(颗粒直径为2～4mm)、碳酸钙(颗粒直径0.01～0.05mm)三种刚性颗粒按照4：2：0.75的质量比混合而成，纤维材料为长度为0.5～5.0mm的植物纤维，可变形填充材料为颗粒直径为2～5mm的橡胶粒。
四、试验例
试验例1
本试验例采用实施例10中的钻井堵漏用浆料进行现场试验。试验井为河南油田下二门区块T5-363井，该井油层顶部在1011m，预测该井目的层压力较高因此需要提高上部地层承压能力；为将薄弱地层全部暴露出来，在钻至986m(油层顶25m)时进行承压堵漏。
采用35m3钻井堵漏用浆料对T5-363井进行全井眼承压堵漏，向井内泵入钻井堵漏用浆料30.6m3，采用小排量(18L/S)，分2次挤入钻井堵漏用浆料2.6m3。堵漏后，井底当量密度提至1.605g/cm3(目标当量密度为1.60g/cm3)，表明承压堵漏一次成功，大幅缩短了钻井周期。
试验例2
本试验例对采用不同配比的三种刚性颗粒形成的钻井堵漏用配方的封堵性能进行了测试，具体过程为：在高温高压动态堵漏模拟测试装置(型号为XSHL-C，郑州旭升科技有限公司)中，选用裂缝宽度为2mm的钢试样模拟裂缝，将1500mL的堵漏浆注入堵漏容器中(带有缝版)，然后逐渐提高压力，观察封堵层在不同压力下的稳定能力，并收集在不同压力下的累计滤失量。在测试过程中，如果压力升高到在某个压力时(4MPa或8MPa)，能够稳住，稳压10min，且不再有滤失则认为堵漏成功；对于堵漏成功的，取出缝版观察，用清水冲洗干净缝版，观察缝的充填情况，若缝填充不完全则认为在封堵时为部分架桥，这种情况容易复漏；若缝版经清水清洗仍然填充的很好，则认为是架桥充分，这种情况说明堵漏效果很好。
所注入的浆料具体为：水基钻井液、植物纤维、橡胶颗粒以及刚性颗粒，刚性颗粒为颗粒直径为1～4mm的核桃壳，颗粒直径为0.01～0.05mm的碳酸钙，颗粒直径为2～4mm的云母片，其中水基钻井液与实施例10相同，植物纤维(长度为0.5～5mm)在水基钻井液中的浓度为1％，橡胶粒(颗粒直径为2～5mm)在水基钻井液中的浓度为1％。刚性颗粒在水基钻井液中的浓度以及封堵效果如表1所示。
表1刚性颗粒的浓度以及封堵效果
Figure BDA0002450385910000081
其中堵漏成功后的效果如图1所示，堵漏不成功的效果如图2所示。
由表1以及图1～2可知的堵漏可知，在纤维材料以及可形变填充材料的质量一定时，三种刚性颗粒的配比对组合物的堵漏性能具有影响。在核桃壳、云母片以及碳酸钙的质量比为(3～4)：(1.5～2)：(0.5～1)时，均能在8MPa的压力下稳压较长时间，具有较好的封堵结果。当核桃壳、云母片以及碳酸钙质量比为3：1.5：1时架桥充分，漏失量较低并且能够稳压较长时间，堵漏效果最佳。
试验例3
本试验例对采用不同配比的堵漏材料的配方进行了筛选，具体测试过程同试验例2。
所注入的浆料由水基钻井液、刚性颗粒材料(核桃壳、云母片以及碳酸钙按照3:1.5:1的质量比混合而成，核桃壳的颗粒直径为1～4mm，碳酸钙的颗粒直径为0.01～0.05mm，云母片的颗粒直径为2～4mm)、长度为0.5～5mm的植物纤维以及直径为2～5mm的橡胶粒子组成。具体为水基钻井液与实施例10相同。刚性颗粒材料、植物纤维以及橡胶粒子在水基钻井液中的浓度以及封堵效果如表2所示。
表2封堵材料的浓度以及封堵效果
Figure BDA0002450385910000091
本试验例中所涉及的组合物分别对应于实施例1～9，由堵漏结果(表2)可知均能堵漏成功。对比表1和表2的封堵效果，当刚性颗粒材料、植物纤维、橡胶粒子的质量比为(4～6)：(3～5)：(0.5～1)时的漏失量较低。其中刚性颗粒材料、植物纤维、橡胶粒子的质量比为5：4：2时的钻井堵漏用组合物的堵漏效果最佳。

Claims (6)

1.一种钻井堵漏用配方，其特征在于，由刚性颗粒材料、纤维材料和可变形填充材料组成，所述刚性颗粒材料、纤维材料和可变形填充材料的质量比为（4~6）：（3~5）：（0.5~2）；所述刚性颗粒材料由核桃壳、云母片以及碳酸钙组成，所述核桃壳、云母片以及碳酸钙的质量比为（3~4）：（1.5~2）：（0.5~1）；所述可变形填充材料为橡胶粒；所述刚性颗粒材料的直径为0.01~4mm，纤维材料的长度为0.5~5mm，可变形填充材料的直径为2~5mm；刚性颗粒材料中核桃壳的颗粒直径为1~4mm，碳酸钙的颗粒直径为0.01~0.05mm，云母片的颗粒直径为2~4mm；所述纤维材料为植物纤维。
2.根据权利要求1所述的钻井堵漏用配方，其特征在于，所述刚性颗粒材料、纤维材料和可变形填充材料的质量比为5：4：2，所述核桃壳、云母片以及碳酸钙的质量比为3：1.5：1。
3.一种钻井堵漏用浆料，其特征在于，由基浆和如权利要求1~2任一项所述的钻井堵漏用配方组成，所述基浆为水基钻井液。
4.根据权利要求3所述的钻井堵漏用浆料，其特征在于，所述钻井堵漏用浆料中，钻井堵漏用配方中的堵漏材料在基浆中的总的浓度为15~25%。
5.根据权利要求4所述的钻井堵漏用浆料，其特征在于，刚性颗粒材料的浓度为8~10%，纤维材料的浓度为5~8%，可变形填充材料的浓度为2~4%。
6.根据权利要求3~5任一项所述的钻井堵漏用浆料，其特征在于，每100重量份的水基钻井液由以下重量份数的组分组成：膨润土3.5~4.5份，纯碱0.2~0.4份，包被剂0.4~0.6份，抑制剂0.1~0.3份，降滤失剂0.8~1.2份，降粘剂0.2~0.4份，其余为水。
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