CN111778000A - 一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井液用随钻堵漏剂及其制作方法,是一种改性植物纤维堵漏剂的制作方法。该随钻堵漏剂的组分及配比按重量百分比如下:植物纤维40‑80%,腐殖酸10‑40%,水解聚丙烯腈胶体5‑10%。水解聚丙烯腈胶体由水解聚丙烯腈盐经过交联所得到的絮状物。其制备方法为:按相应的配比,将制得的水解聚丙烯腈盐交联絮状物溶液,加入到植物纤维和腐殖酸的混合物中,充分混匀,然后干燥成固体,磨成粉末,既得改性植物纤维随钻堵漏剂。该随钻堵漏剂对钻井液性能影响小,能有效封堵地层微裂缝和高渗孔隙漏失,同时原料易得,成本低廉,生产工艺简单,具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域:
本发明涉及油田勘探钻井技术领域,特别涉及一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂及其制作方法
背景技术:
在石油和天然气钻井过程中,由于地层存在天然的孔隙和裂缝,也由于钻井液密度高、液柱压力大于地层孔隙和破裂压力、人为造成裂缝等原因,经常会发生井漏。
井漏危害极大。首先,无法建立正常循环,岩屑不能被携带出井眼,钻井无法继续,影响钻井速度;还有可能造成卡钻、井榻、井喷等一系列复杂。因此,井漏必须进行预防和制止。
井漏还会对油气层造成伤害,当钻开油气层后发生时,钻井液中的微细颗粒如膨润土微粒、较细的重晶石粉微粒、较细的钻屑微粒就会侵入到孔隙和裂缝深处堵塞孔隙和裂缝,使石油无法流通,影响石油的开采,出于保护油气层的目的,必须预防和制止井漏。
目前,国内外预防和制止井漏的方法主要是加入堵漏材料,通常,行业内把预防井漏发生的堵漏剂称为随钻堵漏剂或防漏剂。
用于堵漏的材料分为物理堵漏材料和化学堵漏材料。物理堵漏材料,如碳酸钙粉、锯末、核桃壳粉、石棉、橡胶粉、合成纤维等,物理堵漏原理是架桥和堆积,需要进行合理的级配才能发挥作用,做为随钻堵漏剂存在易被振动筛筛除、加量大、对钻井液性能影响大的弊端。
化学堵漏材料,如高分子聚合物增粘剂、交联剂、固化剂、吸水树脂等,化学堵漏原理是使钻井液粘度增大,在漏失层形成交联固化增加强度阻止漏失,化学堵漏适用于漏失后封堵,不适用于随钻堵漏。
目前,现有随钻堵漏剂大多是物理匹配型的产品。公开的专利CN101724383中,虽然引入了弱吸水凝胶,使随钻堵漏剂的应用效果得到提高,但是所提供的弱吸水凝胶制作复杂,成本高,不利于推广应用。因此,市场上需要一种原材料来源广泛、加工简单、成本低廉的随钻堵漏剂,该堵漏剂加量小、封堵效果显著、不影响钻井液性能。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的现有随钻堵漏剂制作复杂、成本高、封堵效果差的问题,而提供一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,该钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,成本低廉、加量小、封堵效果显著、不影响钻井液性能。本发明还提供一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂的制作方法。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到:一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其组分及配比按重量百分比如下:其组分及配比按重量百分比如下:植物纤维40-80%,腐殖酸10-40%,水解聚丙烯腈胶体5-10%。
所述的植物纤维有树木或植物的根茎、果壳所加工成的粉状材料。
所述的植物纤维为杨木纤维粉或核桃壳果壳粉;
所述的水解聚丙烯腈胶体是由水解聚丙烯腈盐、膨润土、交联剂的一种或几种进行交联反应得到的产物。
所述的膨润土可以由白土、硅藻土等具有吸湿膨胀性的无机或有机土代替。
水解聚丙烯腈盐为水解聚丙烯腈钠盐、钾盐、铵盐。
水解聚丙烯腈盐、膨润土和交联剂的重量份配比为:50-100%:0-40%:0-10%。
所述的交联剂可以是含三价或二价能与有机阴离子形成交联或螯合的金属无机盐化合物。
本发明还提供了一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂的制备方法,按相应的配比,将制得的水解聚丙烯腈盐交联絮状物溶液,加入到植物纤维和腐殖酸的混合物中,充分混匀,然后干燥成固体,磨成粉末,既得改性植物纤维随钻堵漏剂。
所述改性植物纤维随钻堵漏剂还可以加入矿物纤维、碳酸钙粉,混合搅拌均匀,制成适合于各要求和性能的堵漏剂。
本发明钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂通过对植物纤维等物理材料的改性来实现。纤维等材料改性后,更容易架桥、滞留、变形和堆积密实,吸水膨胀后提高强度,化学剂改性后减小对钻井液性能的影响。
本发明选用植物纤维做为架桥剂,因为植物纤维容易搭桥和滞留堆积,并能吸水微膨胀。由于纤维表面含有大量羟基(—OH),能够和水解聚丙烯腈含有的羧基(—COO—、—CONH2)进行交联,使纤维得到改性,增加了纤维交联架桥的几率,同时延缓纤维的吸水膨胀。
选用腐殖酸做填充剂,因腐殖酸表面同样含有(—COO—)和(—OH),容易与水解聚丙烯腈含有的羧基(—COO—、—CONH2)进行交联,使腐殖酸得到改性,更容易吸附堆积堵塞。
水解聚丙烯腈盐形成的粘稠絮状物,该物质具有一定的吸水膨胀能力,并能吸附于植物纤维和腐殖酸表面使其改性,由此形成的堵漏剂进入微裂缝和孔隙后,迅速架桥形成堵塞,并在一定时间后体积膨胀使堵塞强度提高。
用于制取水解聚丙烯腈盐的原料是废聚丙烯腈丝或粉、腈纶废布等,原料低廉来源广泛,既可以制成铵盐,也可以制成钠盐或钾盐。水解聚丙烯腈铵盐、钠盐、钾盐,市场上有成品应用,尤其是铵盐,已成为一种重要的钻井液添加剂。
本发明随钻堵漏剂与上述背景技术相比较可具有如下有益效果:本发明钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂在现场应用中具有较高的桥接封堵能力,堵漏效果好;加量少;对钻井液流变性能影响小,不提高粘度;不受粒度范围限制,应用范围宽;生产工艺简单,成本低,原料来源广,废物利用。本发明钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,对密度影响小、表观粘度、塑性粘度、动切力变化小,钻井液性能稳定;砂床漏失量最大12mL,最小0mL,远高于行业标准≤30mL的要求。该产品可应用于微裂缝地层和高渗透孔隙地层进行防漏堵漏,效果显著,成功率可达90%以上。
具体实施例:
下面给出实施例,以对本发明做进一步的详细说明,需要指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制,此领域工程技术人员根据上述发明内容对本发明所做的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
实施例1
称取95g水,加入5g水解聚丙烯腈铵盐,在20℃-60℃搅拌使铵盐充分溶解,用10%的盐酸将PH值调整到小于6,继续搅拌20分钟得待用粘稠液体。
实施例2
500m三口瓶装上加热套、搅拌器和冷凝器,在三口瓶中加入300mL水,加入氢氧化钠5g,将30g腈纶废丝切碎后装入三口瓶。
在搅拌状态下逐步加热到90℃-100℃,同时打开冷凝器回流,当反应到腈纶丝全部溶解形成白色或黄色粘稠液体时,测量其表观粘度,表观粘度小于15mPa.s时,停止反应。
将反应液降温到60℃以下,用10%的盐酸将PH值调整到小于6,加入5.0g六水三氯化铝(ALCL3·6H2O),搅拌使三氯化铝溶解并形成粘稠液体,继续搅拌20分钟,得待用粘稠液体。
实施例3
依照实施例2,在调节PH之前加入10g膨润土,PH值调整到小于6后,加入5.0g六水三氯化铝(ALCL3·6H2O),得待用粘稠液体。
实施例4
取粉碎成60-80目的木质纤维粉42.5g,60-80目的腐殖酸粉7.5g,在容器中充分混合均匀,将实施例1得到的含量5%的粘稠液体加入到混合粉体中,搅拌均匀,然后干燥到水分小于10%,进行研磨粉碎到60-80目的细度,得到随钻堵漏剂。
实施例5
取粉碎成60-80目的木质纤维粉42.5g,60-80目的腐殖酸粉7.5g,在容器中充分混合均匀,取实施例2得到的粘稠物50g加入到混合粉体中,搅拌均匀,然后干燥到水分小于10%,进行研磨粉碎打到60-80目的细度,得到随钻堵漏剂。
实施例6
取粉碎成60-80目的木质纤维粉42.5g,60-80目的腐殖酸粉7.5g,在容器中充分混合均匀,取实施例3得到的粘稠物50g加入到混合粉体中,搅拌均匀,然后干燥到水分小于10%,进行研磨粉碎打到60-80目的细度,得到随钻堵漏剂。
实施例7
取粉碎成60-80目的果壳粉42.5g,60-80目的腐殖酸粉7.5g,在容器中充分混合均匀,取实施例2得到的粘稠物20g加水30g稀释,然后加入到混合粉体中,搅拌均匀,然后干燥到水分小于10%,进行研磨粉碎打到60-80目的细度,得到随钻堵漏剂。
实施例8
取粉碎成60-80目的果壳粉80g,60-80目的腐殖酸粉20g,在容器中充分混合均匀,得到混合粉体。
取100g水,加入10g水解聚丙烯腈铵盐,在20℃-100℃搅拌使铵盐充分溶解,然后加入2.0g六水三氯化铝(ALCL3·6H2O),继续搅拌使三氯化铝溶解并出现絮状不容物,继续搅拌20分钟的粘稠液体。
将所得含量约10%的粘稠液体加入到混合粉体中,搅拌均匀,然后干燥到水分小于10%,进行研磨粉碎打到60-80目的细度,得到随钻堵漏剂。
实施例9
将实施例7得到随钻堵漏剂50g,加入70g果壳粉,30腐殖酸粉,搅拌均匀得到随钻堵漏剂。
实施例10:
将实施例7得到随钻堵漏剂50g,加入30g100-200目硅灰石纤维,50g的600-800目重质碳酸钙粉,搅拌均匀得到随钻堵漏剂。
本发明钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂效果验证:
将上述实施例4-10所得的随钻堵漏剂,用钻井液专用仪器高温高压滤失仪按照石油行业标准Q/SY17096-2016进行效果验证。
称取20-30目的石英砂100g,加入到仪器的不锈钢泥浆杯中,注意:安装不锈钢泥浆杯时滤网上不装滤纸。摇动和振动泥浆杯使石英砂铺平压实。
按照重量比,水:钻井液配浆用膨润土:纯碱=100:5:0.7配制400mL钻井液8份数,高速搅拌20分钟,密闭养护24小时待用。
取一份钻井液,高速搅拌20分钟,然后测量密度、表观粘度、塑性粘度、动切力、砂床漏失量。
在另外7份钻井液中分别依次加入4%施例4-10的样品,高速搅拌20分钟,然后密闭养护24小时。
将养护后的加样钻井液,搅拌高速5分钟,然后测量密度、表观粘度、塑性粘度、动切力、砂床漏失量。
随钻堵漏剂-改性植物纤维性能测试数据见表1。
表1
从表1可以看出:实施例4-10所得随钻堵漏剂,对密度影响≤0.02g/cm3、对表观粘度的影响≤2mPa.s、对塑性粘度的影响≤1mPa.s、动切力变化≤1Pa,说明对钻井液性能影响小,不影响钻井液性能的稳定性;砂床漏失实验数据表明,最大漏失量12mL,最小漏失量0mL,远高于行业标准≤30mL的要求,说明本发明的随钻堵漏剂有很好的封堵效果。该产品在大庆油田存在微裂缝和高渗透油层孔隙的地层应用,防漏成功率达到90%以上,效果显著。
Claims (9)
1.一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其组分及配比按重量百分比如下:植物纤维40-80%,腐殖酸15-40%,水解聚丙烯腈胶体5-20%。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其特征在于:所述的植物纤维有树木或植物的根茎、果壳所加工成的粉状材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其特征在于:所述的植物纤维为木质纤维。
4.根据权利要求1所述的一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其特征在于:所述的水解聚丙烯腈胶体是由水解聚丙烯腈盐,或与膨润土经过交联反应得到的产物。
5.根据权利要求1所述的一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其特征在于:所述的膨润土可以由白土、硅藻土代替。
6.根据权利要求4所述的一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其特征在于:水解聚丙烯腈盐为 水解聚丙烯腈钠盐、钾盐、铵盐。
7.根据权利要求4所述的一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其特征在于:水解聚丙烯腈盐、膨润土和交联剂 的重量份配比为:50-100%:0-40%:0-10%。
8.根据权利要求4所述的一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂,其特征在于:所述的交联剂为三氯化铝、三氯化铁。
9.一种根据权利要求1所述的一种钻井液用改性植物纤维随钻堵漏剂在制备方法,其特征在于: 按相应的配比,将制得的水解聚丙烯腈盐交联絮状物溶液,加入到植物纤维和腐殖酸的混合物中,充分混匀,然后干燥成固体,磨成粉末,既得改性植物纤维随钻堵漏剂。
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