CN111876137A - 一种抗高温的高承压堵漏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗高温的高承压堵漏剂，按质量份计算，由以下成分组成：石榴石颗粒：31.5份～42份；弹性石墨：6份～10份；玻璃纤维：4份～7.5份；陶瓷纤维：5份～8份；填塞剂：7份～11.5份；悬浮剂：4.5份～5份；填充剂：25份～31份。本发明旨在解决在260℃高温条件下高承压堵漏的技术难题，本发明制备的堵漏剂可以形成致密的堵漏层，从而实现耐高温260℃、承压10MPa的技术效果。

Description

一种抗高温的高承压堵漏剂
技术领域
本发明属于钻井堵漏材料的技术领域，具体涉及一种抗高温的高承压堵漏剂。
背景技术
在钻井过程中，由于漏失不仅会耗费钻探时间、造成钻井液损失，同时有可能会造成卡钻、井喷、井塌等一系列井下复杂情况的发生，严重影响钻井速度和效率，甚至造成钻孔报废，给施工单位造成巨大的经济损失。漏失问题是钻井工程中最常见的技术难题之一，始终是钻探技术人员的研究内容。
对于钻井漏失问题，多年来采用桥接堵漏技术较好的解决了井漏问题，由于桥接堵漏技术价格低廉、使用方便、施工安全，所以桥接堵漏技术占井漏处理方法的50%以上，并且取得了较好的效果。目前随着科学钻探、深海钻探、新型清洁能源干热岩钻探的开展，钻孔井底温度都较高，有的甚至达到200℃多度。在堵漏技术方面，国内外40年来都进行了大量工作，一般均是对现场不同漏失量大小而采用不同堵漏方法。目前堵漏材料的适用温度普遍在180℃以内。但原有的堵漏材料不能够适合200℃多度高温环境下使用，导致形成的封堵墙强度不够，承压能力较低，封堵层失效重新出现漏失或者使高压差层段的承压堵漏无法达到设计要求。我们针对深地钻探、科学钻探和干热岩钻探堵漏技术的需要，为了支撑深海钻探项目的施工，如何解决高温条件下高承压堵漏的问题，这些都是需要解决的技术难题。
发明内容
本发明公开了一种抗高温的高承压堵漏剂，旨在解决在260℃高温条件下高承压堵漏的技术难题，本发明制备的堵漏剂可以实现抗260℃高温、承压10MPa压力。
为了解决深海钻探、科学钻探和干热岩钻探过程中，在260℃高温条件下，高承压堵漏技术难题，本发明提供了一种耐高温260℃、承压10MPa的堵漏材料。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种抗高温的高承压堵漏剂，按质量份计算，由以下成分组成：石榴石颗粒：31.5份～42份；弹性石墨：6份～10份；玻璃纤维：4份～7.5份；陶瓷纤维：5份～8份；填塞剂：7份～11.5份；悬浮剂：4.5份～5份；填充剂：25份～31份。本发明通过各材料组分的协同作用形成了致密的堵漏层，从而实现了抗260℃高温、承压10MPa压力。
为了更好地实现本发明，进一步的，按质量份计算，由以下成分组成：石榴石颗粒：31.5份、弹性石墨：7.5份、玻璃纤维：5.5份、陶瓷纤维:8.5份、填塞剂：11.5份、悬浮剂：4.5份、填充剂：31份。
为了更好地实现本发明，进一步的，按质量份计算，由以下成分组成：石榴石颗粒：42份、弹性石墨：8份、玻璃纤维：6.5份、陶瓷纤维:5份、填塞剂：7.5份、悬浮剂：5份、填充剂：26份。
为了更好地实现本发明，进一步的，按质量份计算，由以下成分组成：41.5份、弹性石墨：10份、玻璃纤维：5.5份、陶瓷纤维:5份、填塞剂：7份、悬浮剂：5份、填充剂：26份。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述石榴石由16目、20目、40目、60目粒径的石榴石颗粒组成；所述弹性石墨由100目和20～40目的弹性石墨按重量比1:2组成。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述石榴石由7目、8目、10目、20目、40目粒径的石榴石颗粒组成，所述弹性石墨由10～20目和20～40目的弹性石墨按重量比1:2组成。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述石榴石由4目、5目、7目、10目、16目粒径的石榴石颗粒组成，所述弹性石墨由10～20目和20～40目的弹性石墨按重量比1:2组成。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述填塞剂由云母片和熟蛭石按照质量比1:2组成。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述填充剂为硅藻土。填充剂采用具有一定孔隙率的硅藻土，使其在一定压力下失水填充颗粒物堆积形成的孔隙，从而使封堵层具有较高的承压能力。
所述石榴石是一种岛状结构的硅酸盐，具有耐高温、化学性质稳定特点，颗粒粒度组成根据裂缝大小，从4目到60目颗粒材料进行调整、复配。
所述弹性石墨作为柔性材料采用三种规格（100目、10目～20目、20目～40目）。
本发明采用环境友好的矿物陶瓷纤维、玻璃纤维材料作为在堵漏时起拉筋作用。玻璃纤维为长纤维、陶瓷纤维为短纤维，玻璃纤维在协同形成大骨架堵漏层，陶瓷纤维的加入进一步的填补了堵漏层中的孔隙，使堵漏层更加的致密。
所述填塞剂主要由片状材料云母和熟蛭石组成；所述悬浮剂主要是海泡石，用于保护堵漏浆液处于悬浮状态，使其更加容易进入裂隙封堵漏失；所述填充剂主要利用其在压力作用下快速失水形成滤层，填充微小缝隙，对承压起到辅助作用。
本发明采用双运动混合机首先将纤维材料混合于填充剂中，然后不断加入其它材料混合均匀后形成耐高温堵漏剂。根据不同粒径调整和搭配形成相应的配方，可以针对大小不相同的漏失进行相应封堵。
本发明的有益效果：
本发明的目的是为科学钻探、深海钻探和干热岩钻探提供耐高温260℃、承压10MPa的钻井堵漏剂。利用耐高温、物理化学性能稳定的石榴石颗粒作为在裂隙中起到卡喉的作用；一定长度的玻璃纤维和较短的陶瓷纤维起到架桥、拉筋作用；所述云母和熟蛭石起到填塞石榴石颗粒形成的较大孔隙；弹性石墨充填上述两种材料所形成的、云母和熟蛭石填充后余下小一级的空隙；随着压力逐步增加形成封堵层，封堵层会在压力作用下有少量漏失，多孔物质填充剂就被压进孔隙空间，随着该物质失水从而继续形成封堵层，起到堵漏的作用，从而使该堵漏剂能够承受较大的压力。本发明制备的堵漏剂可以形成致密的堵漏层，从而实现耐高温260℃、承压10MPa的技术效果。
附图说明
图1为实施例3中测试容器和模块温度变化曲线图；
图2为实施例3中封堵层承压变化曲线图；
图3为实施例3中封堵层漏失量变化曲线图。
具体实施方式
实施例1：
一种抗高温的高承压堵漏剂，适用于裂缝开度小于1mm的小型漏失，按重量份计算，由石榴石颗粒：31.5份、弹性石墨：7.5份、玻璃纤维：5.5份、陶瓷纤维:8.5份、填塞剂：11.5份、悬浮剂：4.5份、填充剂：31份组成。
所述石榴石颗粒由16目10.5份、20目11份、40目7.5份、60目2.5份的粒径组成。所述弹性石墨由100目2.5份、20～40目5份的粒径组成。
其中，基浆按重量份计算由凹凸棒石4份；膨润土1份；碳酸钠0.5份；水100份组成。
添加6%以上配方的堵漏材料，采用DL-3A堵漏评价仪器（已申请实用新型专利201921430174.6），在260℃高温下，采用1mm圆孔模板进行堵漏室内试验，从0～10MPa无漏失现象发生，直到加压至11MPa时封堵层被击穿，表明该堵漏剂可以封堵1mm缝隙，并承压大于10MPa。
实施例2：
一种抗高温的高承压堵漏剂，适用于裂缝开度在2-3mm的中型漏失，按重量份计算，由石榴石颗粒：42份、弹性石墨：8份、玻璃纤维：6.5份、陶瓷纤维:5份、填塞剂：7.5份、悬浮剂：5份、填充剂：26份组成。
所述石榴石颗粒由7目5份、8目18份、10目9份、20目5份、40目5份的粒径组成。所述弹性石墨由10目2.5份、20～40目5份的粒径组成。
其中，基浆按重量份计算由凹凸棒石4份；膨润土1份；碳酸钠0.5份；水100份组成。
添加10%以上配方的材料，采用DL-3A堵漏评价仪器，在260℃高温下，采用3mm圆孔模板进行堵漏室内试验，从0～10MPa无漏失现象发生，说明封堵成功。
实施例3：
一种抗高温的高承压堵漏剂，适用于裂缝开度在5mm的大型漏失，按重量份计算，由41.5份、弹性石墨：10份、玻璃纤维：5.5份、陶瓷纤维:5份、填塞剂：7份、悬浮剂：5份、填充剂：26份组成。
所述石榴石颗粒由4目5份、5目17份、7目7份、10目7.5份、16目5份的粒径组成。所述弹性石墨由10～20目5份、20～40目2.5份的粒径组成。
其中，基浆按重量份计算由凹凸棒石4份；膨润土1份；碳酸钠0.5份；水100份组成。
添加12%以上配方的材料，如图1-图3所示，采用DL-3A堵漏评价仪器，在260℃高温下，采用5mm圆孔模板进行堵漏室内试验。从0～10MPa无漏失现象发生，说明封堵成功，继续加压至10.24MPa时击穿封堵漏失层，表明封堵层可以承压10MPa。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，按质量份计算，由以下成分组成：石榴石颗粒：31.5份～42份；弹性石墨：6份～10份；玻璃纤维：4份～7.5份；陶瓷纤维：5份～8份；填塞剂：7份～11.5份；悬浮剂：4.5份～5份；填充剂：25份～31份。
2.根据权利要求1所述的一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，按质量份计算，由以下成分组成：石榴石颗粒：31.5份、弹性石墨：7.5份、玻璃纤维：5.5份、陶瓷纤维:8.5份、填塞剂：11.5份、悬浮剂：4.5份、填充剂：31份。
3.根据权利要求1所述的一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，按质量份计算，由以下成分组成：石榴石颗粒：42份、弹性石墨：8份、玻璃纤维：6.5份、陶瓷纤维:5份、填塞剂：7.5份、悬浮剂：5份、填充剂：26份。
4.根据权利要求1所述的一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，按质量份计算，由以下成分组成：41.5份、弹性石墨：10份、玻璃纤维：5.5份、陶瓷纤维:5份、填塞剂：7份、悬浮剂：5份、填充剂：26份。
5.根据权利要求1或2所述的一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，所述石榴石由16目、20目、40目、60目粒径的石榴石颗粒组成；所述弹性石墨由100目和20～40目的弹性石墨按重量比1:2组成。
6.根据权利要求1或3所述的一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，所述石榴石由7目、8目、10目、20目、40目粒径的石榴石颗粒组成，所述弹性石墨由10～20目和20～40目的弹性石墨按重量比1:2组成。
7.根据权利要求1或4所述的一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，所述石榴石由4目、5目、7目、10目、16目粒径的石榴石颗粒组成，所述弹性石墨由10～20目和20～40目的弹性石墨按重量比1:2组成。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，所述填塞剂由云母片和熟蛭石按照质量比1:2组成。
9.根据权利要求1-4任一项所述的一种抗高温的高承压堵漏剂，其特征在于，所述填充剂为硅藻土。
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