CN112209678A - 一种钻井液快速失水承压堵漏剂及其制备方法及承压堵漏浆 - Google Patents

一种钻井液快速失水承压堵漏剂及其制备方法及承压堵漏浆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钻井液快速失水承压堵漏剂及其制备方法及承压堵漏浆，所述失水承压堵漏剂按照重量份计，包括增粘剂1‑2份、硅藻土50‑60份、石灰10‑20份、水泥10‑20份、纤维8‑9份、成膜封堵剂1‑2份，所述增粘剂为工业级黄原胶或工业级羧甲基纤维素钠盐，所述水泥为固井用G级水泥，所述成膜封堵剂为聚醋酸乙烯酯。本发明的钻井液快速失水承压堵漏剂在100psi的压力下可以在半分钟快速失水，形成厚泥饼，起到快速堵漏的作用，对于不同宽度的裂缝均具有快速失水的特性，具有很强的承压堵漏能力，承压能力可达5MPa。

Description

一种钻井液快速失水承压堵漏剂及其制备方法及承压堵漏浆
技术领域
本发明属于油田钻探堵漏技术领域，具体涉及一种钻井液快速失水承压堵漏剂及其制备方法及承压堵漏浆。
背景技术
井漏问题是油气钻井工程中常见且难以解决的井下复杂情况之一，井漏会导致钻井成本增加，延长施工时间，甚至引起井喷、井塌等其它井下复杂事故，造成油气井的报废，给工程施工以及人员安全带来巨大威胁。
常见的堵漏材料有化学凝胶堵漏剂、复合材料堵漏剂及其桥接堵漏剂，不同的堵漏材料各有优缺点，例如，凝胶堵漏剂能够根据地层温度、压力实现凝胶堵漏，但现场操作复杂，针对性不强；复合材料堵漏剂粒径分布较宽，适合不同漏速的漏失堵漏，但针对性不强；桥接堵漏剂需要多种材料复配架桥，现场配浆难度大。因此，开发出一种适应不同漏失速度、不同地层温度、便于现场配置且承压能力强的堵漏剂十分必要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种钻井液快速失水承压堵漏剂，本发明具有快速失水、高承压能力，能够快速形成厚泥饼应对油气井钻探中遇到的漏失问题。此外，本发明还要提供一种钻井液快速失水承压堵漏剂的制备方法及承压堵漏浆。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种钻井液快速失水承压堵漏剂，按照重量份计，包括以下各组分：增粘剂1-2份、硅藻土50-60份、石灰10-20份、水泥10-20份、纤维8-9份、成膜封堵剂1-2份，所述增粘剂为工业级黄原胶或工业级羧甲基纤维素钠盐，所述水泥为固井用G级水泥，所述成膜封堵剂为聚醋酸乙烯酯，聚醋酸乙烯酯分子量为10-15万，购自山东旺升新材料科技有限公司。
作为优选的技术方案，所述工业级黄原胶在范氏六速粘度计300rpm时的读数大于12.5，购自山东中轩生物有限公司；所述工业级羧甲基纤维素钠盐为表观粘度大于等于15mPa·S的中粘度羧甲基纤维素。
作为优选的技术方案，所述硅藻土的粒径小于等于325目，购自河北灵寿韵石建材有限公司。
作为优选的技术方案，所述石灰为普通工业生石灰，粒径小于等于200目，购自石家庄晨曦耐火材料有限公司。
作为优选的技术方案，所述水泥的比表面积大于等于280㎡/kg，购自山东康晶新材料科技有限公司。
作为优选的技术方案，所述纤维为锯末类纤维，粒径为10-20目，购自灵寿县宝岳矿产品加工厂。
本发明的第二方面，提供一种钻井液快速失水承压堵漏剂的制备方法，用于制备上述的承压堵漏剂，包括以下步骤：
步骤一、将增粘剂加入到自来水中，充分搅拌后形增粘剂溶液；
步骤二、将硅藻土、石灰、水泥、纤维加入到步骤一的增粘剂溶液中，充分搅拌均匀；
步骤三、将成膜封堵剂加入到步骤二的混合物种，充分搅拌均匀即得承压堵漏剂。
作为优选的技术方案，所述步骤一、步骤二、步骤三的制备环境为30-50℃，搅拌速率为3000-5000转/分钟。
作为优选的技术方案，所述步骤一中，搅拌时间为10-15分钟，所述步骤二中，搅拌时间为10-20分钟，所述步骤三中，搅拌时间为10-20分钟。
本发明的第三方面，提供一种承压堵漏浆，包括上述的承压堵漏剂30份、清水100份。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的钻井液快速失水承压堵漏剂在100psi的压力下可在半分钟快速失水，形成厚泥饼，起到快速堵漏的作用，对于不同宽度的裂缝均具有快速失水的特性，具有很强的承压堵漏能力，承压能力可达5MPa。
(2)本发明的承压堵漏剂制备方法简单，易于现场操作，能够快速应对堵漏问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明评价实验1承压堵漏剂形成泥饼的示意图。
图2为本发明评价实验3弹珠床堵漏实验效果的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种钻井液快速失水承压堵漏剂，按照重量份计，包括以下各组分：增粘剂1-2份、硅藻土50-60份、石灰10-20份、水泥10-20份、纤维8-9份、成膜封堵剂1-2份，增粘剂为工业级黄原胶或工业级羧甲基纤维素钠盐，水泥为固井用G级水泥，成膜封堵剂为聚醋酸乙烯酯，聚醋酸乙烯酯分子量为10-15万，购自山东旺升新材料科技有限公司。工业级黄原胶在范氏六速粘度计300rpm时的读数大于12.5，购自山东中轩生物有限公司。工业级羧甲基纤维素钠盐为表观粘度大于等于15mPa·S的中粘度羧甲基纤维素。硅藻土的粒径小于等于325目，购自河北灵寿韵石建材有限公司。石灰为普通工业生石灰，粒径小于等于200目，购自石家庄晨曦耐火材料有限公司。水泥的比表面积大于等于280㎡/kg，购自山东康晶新材料科技有限公司。纤维为锯末类纤维，粒径为10-20目，购自灵寿县宝岳矿产品加工厂。
上述钻井液快速失水承压堵漏剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将增粘剂加入到自来水中，充分搅拌后形增粘剂溶液，搅拌时间为10-15分钟。
步骤二、将硅藻土、石灰、水泥、纤维加入到步骤一的增粘剂溶液中，充分搅拌均匀，搅拌时间为10-20分钟。
步骤三、将成膜封堵剂加入到步骤二的混合物种，搅拌时间为10-20分钟即得承压堵漏剂。
步骤一、步骤二、步骤三的制备环境为30-50℃，搅拌速率为3000-5000转/分钟。
本发明还提供一种承压堵漏浆，包括上承压堵漏剂30份、清水100份。
下面结合具体实施例进行具体说明。
实施例1
本实施例提供一种快速失水承压堵漏剂及其制备方法。
S1、将40g黄原胶加入4000mL自来水中，在35℃环境温度下4000转/分钟搅拌20分钟；
S2、将2000g硅藻土、400g石灰、800g G级水泥、320g纤维依次加入到S1所得混合物中，在35℃环境温度下3500转/分钟搅拌20分钟；
S3、将40g聚醋酸乙烯酯加入到S2所得混合物中，在35℃环境温度下3500转/分钟搅拌20分钟；
结果制得本发明快速失水承压堵漏剂A1。
实施例2
本实施例提供一种快速失水承压堵漏剂及其制备方法。
S1、将60g黄原胶加入4000mL自来水中，在35℃环境温度下4000转/分钟搅拌20分钟；
S2、将2400g硅藻土、600g石灰、400g G级水泥、320g纤维依次加入到S1所得混合物中，在35℃环境温度下3500转/分钟搅拌20分钟；
S3、将40g聚醋酸乙烯酯加入到S2所得混合物中，在35℃环境温度下3500转/分钟搅拌20分钟；
对比实施例1，本实施例不同之处在于：黄原胶为20g，硅藻土加量为2400g、石灰加量为600g、G级水泥加量为400g。
结果制得本发明快速失水承压堵漏剂A2。
实施例3
本实施例提供一种快速失水承压堵漏剂及其制备方法。
S1、将40g黄原胶加入4000mL自来水中，在35℃环境温度下4000转/分钟搅拌20分钟；
S2、将2000g硅藻土、400g石灰、600g G级水泥、320g纤维依次加入到S1所得混合物中，在35℃环境温度下3500转/分钟搅拌20分钟；
S3、将40g聚醋酸乙烯酯加入到S2所得混合物中，在35℃环境温度下3500转/分钟搅拌20分钟；
对比实施例1，本实施例不同之处在于：石灰加量为400g、G级水泥加量为600g。
结果制得本发明快速失水承压堵漏剂A3。
堵漏评价试验
下面对制备得到的快速失水承压堵漏剂A1、快速失水承压堵漏剂A2、快速失水承压堵漏剂A3进行堵漏性能评价。
堵漏评价实验1
为了实验快速失水承压堵漏剂快速失水效果，按照实施例1,2,3所得承压堵漏剂A1，A2，A3，按照如下步骤测试封堵性能。
a)取实验浆350mL加入到API失水仪实验杯中；
b)调节表压至100psi；
c)打开压力开关，同时开始计时；
d)实验过程中维持压力在100psi；
e)记录30分钟出液量。
实验结果见表1。
表1
钻井液 滤失量，mL 全失时间，S
实施例1 全失 26
实施例2 全失 24
实施例3 全失 31
由表1实验结果可知：实施例1,2,3在100psi压力下均可以在半分钟左右快速失水，形成厚泥饼如下图所示，起到快速堵漏作用。
堵漏评价实验2
为了验证本发明的高压承压能力，按照实例1,2,3所得堵漏剂进行承压能力对比实验，实验步骤如下：
a)将不同宽度的裂缝板按照以每秒2psi的速度加压，直至达到100psi为止，记录排出的钻井液体积，同时观察可能发生封堵的最小压力，并记录下来。(裂缝板的裂缝宽度包括s＝1mm,2mm,3mm)
b)以每秒10psi的速度增加压力至1000psi，或者到封堵被破坏，仪器容器中的钻井液流空为止，记录流出的钻井液体积和到达的最大压力，如果封堵成功，维持该压力10分钟，记录最终的钻井液体积。
实验结果见表2、表3、表4
表2
裂缝宽度S＝1mm 加压100psi滤失量mL 最高承压 稳定压力 总漏失浆体积
实施例1 60 1000psi 1000psi 200mL
实施例2 65 1000psi 970psi 220mL
实施例3 72 1000psi 970psi 234mL
表3
裂缝宽度S＝2mm 加压100psi滤失量mL 最高承压 稳定压力 总漏失浆体积
实施例1 200 1000psi 810psi 1000mL
实施例2 210 1000psi 790psi 1200mL
实施例3 225 1000psi 780psi 1350mL
表4
裂缝宽度S＝3mm 加压100psi滤失量mL 最高承压 稳定压力 总漏失浆体积
实施例1 1660 1000psi 310psi 3340mL
实施例2 1710 1000psi 290psi 3520mL
实施例3 1830 1000psi 289psi 3800mL
以上评价实验可知，实例1,2,3制得的快速失水承压堵漏剂在不同宽度裂缝实验中都具有快速失水特性。在裂缝宽度S＝1mm和S＝2mm实验中，承压能力都达到了5.5MPa以上，在裂缝宽度S＝3mm实验中，承压能力达到了2MPa，说明该堵漏剂具有很强的承压堵漏能力。
堵漏评价实验3
为了进一步验证堵漏效果，堵漏评价实验3使用如图的弹珠床模拟井下漏失通道，使用实例1,2,3制得的堵漏剂进行承压堵漏实验。实验步骤如下：
a)将不同直径的弹珠放入弹珠床杯中，放置在如图位置，按照以每秒2psi的速度加压，直至达到100psi为止，记录排出的钻井液体积，同时观察可能发生封堵的最小压力，并记录下来。(弹珠直径包括d＝14.3mm,3mm)
b)以每秒10psi的速度增加压力至1000psi，或者到封堵被破坏，仪器容器中的钻井液流空为止，记录流出的钻井液体积和到达的最大压力，如果封堵成功，维持该压力10分钟，记录最终的钻井液体积。
实验结果见表5及表6。
表5
弹珠直径D＝3mm 加压100psi滤失量mL 最高承压 稳定压力 总漏失浆体积
实施例1 20 1000psi 785psi 900mL
实施例2 25 1000psi 790psi 920mL
实施例3 22 1000psi 780psi 935mL
表6
弹珠直径D＝14.3mm 加压100psi滤失量mL 最高承压 稳定压力 总漏失浆体积
实施例1 700 1000psi 720psi 2800mL
实施例2 730 1000psi 715psi 2900mL
实施例3 725 1000psi 730psi 2850mL
以上评价实验可知，实例1,2,3制得的快速失水承压堵漏剂在不同直径弹珠实验中承压能力都达到了5MPa以上，说明该堵漏剂对模拟井下严重漏失的通道具有很强的承压堵漏能力。
通过以上实验说明，本发明制得的快速失水承压堵漏剂具有快速失水、形成厚泥饼、高承压能力的特点，适用于解决油气井钻探中遇到的漏失问题。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (10)

1.一种钻井液快速失水承压堵漏剂，其特征在于，按照重量份计，包括以下各组分：增粘剂1-2份、硅藻土50-60份、石灰10-20份、水泥10-20份、纤维8-9份、成膜封堵剂1-2份，所述增粘剂为工业级黄原胶或工业级羧甲基纤维素钠盐，所述水泥为固井用G级水泥，所述成膜封堵剂为聚醋酸乙烯酯。
2.如权利要求1所述的一种钻井液快速失水承压堵漏剂，其特征在于，所述工业级黄原胶在范氏六速粘度计300rpm时的读数大于12.5；所述工业级羧甲基纤维素钠盐为表观粘度大于等于15mPa·S的中粘度羧甲基纤维素。
3.如权利要求1所述的一种钻井液快速失水承压堵漏剂，其特征在于，所述硅藻土的粒径小于等于325目。
4.如权利要求1所述的一种钻井液快速失水承压堵漏剂，其特征在于，所述石灰为普通工业生石灰，粒径小于等于200目。
5.如权利要求1所述的一种钻井液快速失水承压堵漏剂，其特征在于，所述水泥的比表面积大于等于280㎡/kg。
6.如权利要求1所述的一种钻井液快速失水承压堵漏剂，其特征在于，所述纤维为锯末类纤维，粒径为10-20目。
7.一种钻井液快速失水承压堵漏剂的制备方法，用于制备权利要求1-6任一项所述的承压堵漏剂，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将增粘剂加入到自来水中，充分搅拌后形增粘剂溶液；
步骤二、将硅藻土、石灰、水泥、纤维加入到步骤一的增粘剂溶液中，充分搅拌均匀；
步骤三、将成膜封堵剂加入到步骤二的混合物种，充分搅拌均匀即得承压堵漏剂。
8.如权利要求7所述的一种钻井液快速失水承压堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一、步骤二、步骤三的制备环境为30-50℃，搅拌速率为3000-5000转/分钟。
9.如权利要求8所述的一种钻井液快速失水承压堵漏剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，搅拌时间为10-15分钟，所述步骤二中，搅拌时间为10-20分钟，所述步骤三中，搅拌时间为10-20分钟。
10.一种承压堵漏浆，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的承压堵漏剂30份、清水100份。
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