CN112341065B - 一种不胶结的堵漏水泥浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种不胶结的堵漏水泥浆及其制备方法。本发明的不胶结的堵漏水泥浆包括以下原料组成：817重量份‑1251重量份的绒囊原浆，300重量份‑700重量份的水泥，1重量份‑10重量份的耐高温黄原胶，0重量份‑20重量份的减水剂，10重量份‑20重量份的缓凝剂，0重量份‑60重量份的粘合剂，0重量份‑2重量份的发泡剂。本发明还提供了上述水泥浆的制备方法。本发明的不胶结的堵漏水泥浆可以实现在不需要使用架桥材料情况下，直接通过井下工具实现“一趟钻”不起钻堵漏，节约处理井漏的时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥浆，尤其涉及一种不胶结的堵漏水泥浆，属于钻井堵漏技术领域。
背景技术
钻进过程中常常遇到井漏，不管是天然的地层原因还是人为的原因，井漏处理不当或不及时，会诱发卡钻、井喷、井塌，甚至部分井眼或全井眼报废。在其它手段难以凑效时，只能使用水泥浆进行堵漏作业。非储层的堵漏采用不同密度的水泥浆的堵漏，储层堵漏采用酸溶水泥浆。
同时，为了提高堵漏的成功率，采用水泥浆堵漏之前都先用常规堵漏材料形成桥接，尤其在处理失返性井漏过程中先会使用光钻杆或一种旁通式工具送入较大尺寸的架桥堵漏材料，再挤注堵漏水泥浆，候凝结束后下入井下钻具组合钻塞。因此，需要下入两趟钻方可完成漏失层堵漏。
目前常用的纤维类、刚性类、复合类、可凝固类等材料与随钻堵漏、桥接堵漏等技术共同实现堵塞裂缝、孔隙等流体流动通道。常规堵漏水泥浆没有自我静止凝固的能力，即使前期架桥也常常需要多次注入堵漏水泥浆来封堵同一漏失地层。常规水泥浆堵漏使用架桥材料需多次下钻，十分浪费有效工作时间。
鉴于此，有必要研究一种新型堵漏水泥浆体系，实现不需要使用架桥材料情况，直接通过井下工具实现“一趟钻”不起钻堵漏，节约处理井漏的时间。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种不胶结、不稠化，能够全面封堵漏失地层的堵漏水泥浆及其制备方法。
为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种不胶结的堵漏水泥浆，其中，该不胶结的堵漏水泥浆包括以下原料组成：817重量份-1251重量份的绒囊原浆，300重量份-700重量份的水泥，1重量份-10重量份的耐高温黄原胶，0重量份-20重量份的减水剂，10重量份-20重量份的缓凝剂，0重量份-60重量份的粘合剂，0重量份-2重量份的耐钙抗盐发泡剂。
本发明的不胶结的堵漏水泥浆不胶结，不稠化，具有剪切稀释性，且能进行有效堵漏，密度为1.20-1.50g/cm3，初切力为15-30Pa，终切力为35-50Pa，抗温达120℃以上。由于本发明的水泥浆不稠化不胶结，不需要进行候凝的步骤且具有较好的封堵性能，可实现在不使用架桥材料的情况下直接通过井下工具实现“一趟钻”不起钻堵漏，节约处理井漏的时间。
在本发明的一具体实施方式中，绒囊原浆的原料组成包括：800重量份-1200重量份的水，10重量份-26重量份的囊层剂，2重量份-8重量份的囊毛剂，3重量份-9重量份的囊膜剂，2重量份-8重量份的囊核剂。其中，囊层剂由质量比为3-5：1的羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素组成。囊毛剂由质量比为1-3：1的羟丙基胍胶与Na2SO3组成。囊膜剂由质量比为1-3：1：2(优选1：1：2)的三乙醇胺、乙醇和十二醇组成。囊核剂由质量比为2-4：1：1：1(优选3：1：1：1)的氯化钠水溶液、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾组成。优选氯化钠水溶液的质量浓度为9％-11％。
本发明中的绒囊原浆与水泥混合后，包裹在水泥分子外部，使整个水泥浆体系具有流动性，而由于水泥的作用，又大大地增加了绒囊工作液的形成承压结构的能力。
在本发明的一具体实施方式中，采用的水泥为油井G级水泥；耐高温黄原胶为耐120℃的黄原胶(市售)；减水剂包括木质素磺酸盐或萘磺酸盐甲醛聚合物；缓凝剂包括磷酸、磷酸二纳、磷酸三纳、磷酸四纳、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、烷基磷酸脂或乙二胺四乙酸二钠；粘合剂包括淀粉、糊精、聚乙烯醇或羧甲基纤维素。耐钙抗盐发泡剂采用本领域常规的试剂即可。
本发明的不胶结的堵漏水泥浆不需要使用架桥材料进行多次下钻，节约了有效工作时间从而节约作业成本。该不胶结的堵漏水泥浆具有剪切稀释性，静置条件下依然具有流动性，静置时间越长抗压强度越高，适合长裂缝地层堵漏。且该不胶结的堵漏水泥浆在120℃以上的高温下不分层，依然具有稳定性。
优选地，该不胶结的堵漏水泥浆的原料组成包括：水900-1100重量份，囊层剂12-24重量份，囊毛剂3-7重量份，囊膜剂4-8重量份，囊核剂3-7重量份，油井G级水泥300-660重量份，耐高温黄原胶2-9重量份，减水剂5-15重量份，缓凝剂12-18重量份，粘合剂10-50重量份，耐钙抗盐发泡剂1重量份。
优选地，该不胶结的堵漏水泥浆的原料组成包括：水950-1050重量份，囊层剂14-22重量份，囊毛剂4-6重量份，囊膜剂5-7重量份，囊核剂4-6重量份，油井G级水泥350-660重量份，耐高温黄原胶3-8重量份，减水剂10重量份，缓凝剂15重量份，粘合剂20-40重量份，耐钙抗盐发泡剂1重量份。
优选地，该不胶结的堵漏水泥浆的原料组成包括：水1000重量份，囊层剂18重量份，囊毛剂5重量份，囊膜剂5重量份，囊核剂5重量份配置成的绒囊原浆，油井G级水泥660重量份，耐高温黄原胶6重量份，减水剂10重量份，缓凝剂15重量份，粘合剂40重量份，耐钙抗盐发泡剂1重量份。
优选地，该不胶结的堵漏水泥浆的原料组成包括：水1000重量份，囊层剂18重量份，囊毛剂5重量份，囊膜剂5重量份，囊核剂5重量份，油井G级水泥350重量份，耐高温黄原胶6重量份，减水剂10重量份，缓凝剂15重量份，粘合剂20重量份，耐钙抗盐发泡剂1重量份。
本发明还提供了上述不胶结的堵漏水泥浆的制备方法，该制备方法包括：
向搅拌的水中按顺序添加囊层剂、囊毛剂、囊膜剂、囊核剂，得到绒囊原浆；
将绒囊原浆、水泥混合后加入依次加入耐高温黄原胶、减水剂、缓凝剂、粘合剂、耐钙抗盐发泡剂，混合搅拌，得到不胶结的堵漏水泥浆。
在本发明的一具体实施方式中，制备绒囊原浆时，保持4000r/min±200r/min的转速。
在本发明的一具体实施方式中，混合搅拌，是在5000r/min-8000r/min下搅拌10min-20min，然后将转速设置2000r/min-3000r/min，混合搅拌20min-30min。以减少水泥浆中的泡沫。
本发明的不胶结的堵漏水泥浆具有不胶结，不稠化的特性，可以随着地层自行调节封堵方式，改变地层力学特性，能够全面封堵漏失地层。可以在120℃以上的环境下依然保持浆体不分层，整体的性能不发生变化。具有静置时间越长，堵漏性能越好的特点，因此在香肠施工中，地层裂缝长度越长堵漏性能越好。
本发明的不胶结的堵漏水泥浆可以实现直接通过井下工具实现“一趟钻”不起钻堵漏，解决了水泥浆需要桥塞-填充-凝结-钻塞这一非生产时间长的问题，破除提速瓶颈且性能良好，达到生产要求。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种不胶结的堵漏水泥浆，其原料组成包括：水800重量份，囊层剂(由羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素以质量份数比4：1组成)10重量份，囊毛剂(羟丙基胍胶与Na2SO3质量比为1：1)2重量份，囊膜剂(三乙醇胺、乙醇和十二醇质量比为1：1：2)3重量份，囊核剂(9％氯化钠水溶液、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾质量比为3：1：1：1)2重量份，油井G级水泥300重量份，耐120℃黄原胶1重量份，烷基磷酸脂110重量份，20重量份的羧甲基纤维素，1重量份的耐钙抗盐发泡剂。
上述不胶结的堵漏水泥浆是通过以下步骤制备得到的：
保持4000r/min的转速，向搅拌的水中按顺序添加囊层剂、囊毛剂、囊膜剂、囊毛剂，得到绒囊原浆；
将水泥加入到绒囊原浆中，再依次加入耐120℃黄原胶、木质素磺酸盐、烷基磷酸脂、羧甲基纤维素、耐钙抗盐发泡剂混合，转速设置5000r/min，混合搅拌10min，再将转速设置2000r/min，混合搅拌20min，得到不胶结的堵漏水泥浆。
实验例2
本实施例提供了一种不胶结的堵漏水泥浆，其原料组成包括：水1200重量份，囊层剂(由羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素以质量份数4：1组成)26重量份，囊毛剂(羟丙基胍胶与Na2SO3质量比为2：1)8重量份，囊膜剂(三乙醇胺、乙醇和十二醇质量比为1：1：2)9重量份，囊核剂(11％氯化钠水溶液、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾质量比为3：1：1：1)8重量份配置成的绒囊原浆，油井G级水泥700重量份，耐120℃黄原胶10重量份，木质素磺酸盐20重量份，烷基磷酸脂20重量份，羧甲基纤维素60重量份，耐钙抗盐发泡剂2重量份。
上述不胶结的堵漏水泥浆是通过以下步骤制备得到的：
保持3800r/min的转速，向搅拌的水中按顺序添加囊层剂、囊毛剂、囊膜剂、囊毛剂，得到绒囊原浆；
将水泥加入到绒囊原浆中，再依次加入耐120℃黄原胶、木质素磺酸盐、烷基磷酸脂、羧甲基纤维素、耐钙抗盐发泡剂混合搅拌维持时，转速设置8000r/min，混合搅拌10min，再将转速设置3000r/min，混合搅拌30min，得到不胶结的堵漏水泥浆。
实验例3
本实施例提供了一种不胶结的堵漏水泥浆，其原料组成包括：水1000重量份，囊层剂(由羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素以质量份数比3：1组成)20重量份，囊毛剂(羟丙基胍胶与Na2SO3质量比为3：1)6重量份，囊膜剂(三乙醇胺、乙醇和十二醇质量比为1：1：2)5重量份，囊核剂(10％氯化钠水溶液、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾质量比为3：1：1：1)5重量份，油井G级水泥333重量份，耐120℃黄原胶5重量份，木质素磺酸盐10重量份，烷基磷酸脂15重量份，羧甲基纤维素30重量份，耐钙抗盐发泡剂1重量份。
上述不胶结的堵漏水泥浆是通过以下步骤制备得到的：
保持4000r/min的转速，向搅拌的水中按顺序添加囊层剂、囊毛剂、囊膜剂、囊毛剂，得到绒囊原浆；
将水泥加入到绒囊原浆中，再依次加入耐120℃黄原胶、木质素磺酸盐、烷基磷酸脂、羧甲基纤维素、耐钙抗盐发泡剂混合搅拌维持时，转速设置6000r/min，混合搅拌15min，再将转速设置2500r/min，混合搅拌25min以便于减少水泥浆中的泡沫，得到不胶结的堵漏水泥浆。
实验例4
本实施例提供了一种不胶结的堵漏水泥浆，其原料组成包括：水1000重量份，囊层剂(由羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素以质量份数比5：1组成)18重量份，囊毛剂(羟丙基胍胶与Na2SO3质量比为3：1)5重量份，囊膜剂(三乙醇胺、乙醇和十二醇质量比为1：1：2)5重量份，囊核剂(10％氯化钠水溶液、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾质量比为3：1：1：1)5重量份配置成的绒囊原浆，油井G级水泥350重量份，耐120℃黄原胶6重量份，木质素磺酸盐10重量份，缓凝剂15重量份，羧甲基纤维素20重量份，耐钙抗盐发泡剂1重量份。
上述不胶结的堵漏水泥浆是通过以下步骤制备得到的：
保持4000r/min的转速，向搅拌的水中按顺序添加囊层剂、囊毛剂、囊膜剂、囊毛剂，得到绒囊原浆；
将水泥加入到绒囊原浆中，再依次加入耐120℃黄原胶、木质素磺酸盐、烷基磷酸脂、羧甲基纤维素、耐钙抗盐发泡剂混合搅拌维持时，转速设置5000r/min，混合搅拌10min，再将转速设置2500r/min，混合搅拌25min以便于减少水泥浆中的泡沫，得到不胶结的堵漏水泥浆。
实验例5
本实施例提供了一种不胶结的堵漏水泥浆，其原料组成包括：水1000重量份，囊层剂(由羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素以质量份数比5：1组成)18重量份，囊毛剂(羟丙基胍胶与Na2SO3质量比为3：1)5重量份，囊膜剂(三乙醇胺、乙醇和十二醇质量比为1：1：2)5重量份，囊核剂(10％氯化钠水溶液、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾质量比为3：1：1：1)5重量份配置成的绒囊原浆，油井G级水泥660重量份，耐120℃黄原胶6重量份，木质素磺酸盐10重量份，烷基磷酸脂15重量份，羧甲基纤维素40重量份，耐钙抗盐发泡剂1重量份混合制成。
上述不胶结的堵漏水泥浆是通过以下步骤制备得到的：
保持4200r/min的转速，向搅拌的水中按顺序添加囊层剂、囊毛剂、囊膜剂、囊毛剂，得到绒囊原浆；每种绒囊外加剂30重量份以内的添加间隔时间为3min；
将水泥加入到绒囊原浆中，再依次加入耐120℃黄原胶、木质素磺酸盐、烷基磷酸脂、羧甲基纤维素、耐钙抗盐发泡剂混合搅拌维持时，转速设置5000r/min，混合搅拌10min，再将转速设置2500r/min，混合搅拌25min以便于减少水泥浆中的泡沫，得到不胶结的堵漏水泥浆。
对比例1
本对比例提供了一种绒囊工作液，其原料组成包括：水1000重量份，囊层剂(由羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素以质量份数比5：1组成)18重量份，囊毛剂(羟丙基胍胶与Na2SO3质量比为3：1)5重量份，囊膜剂(三乙醇胺、乙醇和十二醇质量比为1：1：2)5重量份，囊核剂(10％氯化钠水溶液、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾质量比为3：1：1：1)5重量份。
对比例2
本对比例提供了一种水泥浆，其原料组成包括：水1000重量份，油井G级水泥660重量份，耐120℃黄原胶6重量份，木质素磺酸盐10重量份，烷基磷酸脂15重量份，羧甲基纤维素40重量份，耐钙抗盐发泡剂1重量份。
测试例1
本测试例对实施例1-实施例5的不胶结的堵漏水泥浆和对比例1的绒囊原浆进行性能测试：
表1为实施例1-实施例5的不胶结的堵漏水泥浆和对比例1的绒囊原浆的性能测试结果.
由表1数据可知，实施例1-实施例5各个指标能满足工程应用要求，且在120℃下能保持性能稳定。
表1
| 测试项目 | 初切力(Pa) | 终切力(Pa) | 密度(g/cm<sup>3</sup>) | 120℃下养护36小时是否分层 |
| 实施例1 | 30.763 | 45.628 | 1.356 | 不分层 |
| 实施例2 | 29.638 | 47.523 | 1.412 | 不分层 |
| 实施例3 | 31.308 | 40.252 | 1.217 | 不分层 |
| 实施例4 | 32.704 | 43.435 | 1.232 | 不分层 |
| 实施例5 | 34.674 | 46.729 | 1.473 | 不分层 |
| 对比例1 | 4.088 | 4.599 | 0.8979 | 分层 |
测试例2
本测试例对实施例1-实施例5的不胶结的堵漏水泥浆和对比例2的水泥浆进行稠化时间和承压能力测试，结果如表2所示。
表2
测试例3
本测试例对实施例1-实施例5的不胶结的堵漏水泥浆进行了承压能力测试，结果如表3所示。
表3
由表数据可知实施例1-实施例5的不胶结的水泥浆体系具有不胶结不稠化的性能，并具有剪切稀释性。
Claims (10)
1.一种不胶结的堵漏水泥浆，其中，该不胶结的堵漏水泥浆包括以下原料组成：817重量份-1251重量份的绒囊原浆，300重量份-700重量份的水泥，1重量份-10重量份的耐高温黄原胶，0重量份-20重量份的减水剂，10重量份-20重量份的缓凝剂，0重量份-60重量份的粘合剂，0重量份-2重量份的耐钙抗盐发泡剂；
所述绒囊原浆的原料组成包括：800重量份-1200重量份的水，10重量份-26重量份的囊层剂，2重量份-8重量份的囊毛剂，3重量份-9重量份的囊膜剂，2重量份-8重量份的囊核剂；
所述囊层剂由质量比为3-5：1的羧甲基淀粉和聚阴离子纤维素组成；
所述囊毛剂由质量比为1-3：1的羟丙基胍胶与Na2SO3组成；
所述囊膜剂由质量比为1-3：1：2的三乙醇胺、乙醇和十二醇组成；
所述囊核剂由质量比为2-4：1：1：1的氯化钠水溶液、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾组成。
2.根据权利要求1所述的不胶结的堵漏水泥浆，其中，所述水泥为油井G级水泥。
3.根据权利要求1所述的不胶结的堵漏水泥浆，其中，所述耐高温黄原胶为耐120℃的黄原胶。
4.根据权利要求1所述的不胶结的堵漏水泥浆，其中，所述减水剂包括木质素磺酸盐或萘磺酸盐甲醛聚合物。
5.根据权利要求1所述的不胶结的堵漏水泥浆，其中，所述缓凝剂包括磷酸、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、烷基磷酸脂或乙二胺四乙酸二钠。
6.根据权利要求1所述的不胶结的堵漏水泥浆，其中，所述粘合剂包括淀粉、糊精、聚乙烯醇或羧甲基纤维素。
7.根据权利要求1-6任一项所述的不胶结的堵漏水泥浆，其中，该不胶结的堵漏水泥浆的密度为1.20g/cm3-1.50g/cm3，初切力为15Pa-30Pa，终切力为35Pa-50Pa。
8.权利要求1-7任一项所述的不胶结的堵漏水泥浆的制备方法，其中，该制备方法包括：
向搅拌的水中按顺序添加囊层剂、囊毛剂、囊膜剂、囊核剂，得到绒囊原浆；
将所述绒囊原浆、水泥混合后，依次加入耐高温黄原胶、减水剂、缓凝剂、粘合剂、耐钙抗盐发泡剂，混合搅拌，得到不胶结的堵漏水泥浆。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，制备绒囊原浆时，保持4000r/min±200r/min的转速。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，混合搅拌是先在5000r/min-8000r/min下搅拌10min-20min，再将转速设置2000r/min-3000r/min，混合搅拌20min-30min。
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