CN112646555B - 一种适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂及其制备方法与堵漏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂，包括三级堵漏剂，分别为Ⅰ级堵漏剂、Ⅱ级堵漏剂、Ⅲ级堵漏剂；所述Ⅰ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂1‑3份；所述Ⅱ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂0.8‑1.5份、单向压力封闭剂DF 2‑5份、随钻堵漏剂SD 2‑5份、复合堵漏剂4‑8份、核桃壳1‑3份、橡胶粒1‑3份、石棉短绒2‑5份；所述Ⅲ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水凝胶液31‑33份、纤维水泥浆170份；同时，本发明公开所述三级堵漏剂的制备方法。所述三级堵漏剂，能针对性地选择堵漏剂进行堵漏，承压能力高。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂及其制备方法与堵漏方法。
背景技术
井漏是钻井过程中常见的井下复杂情况之一，它不仅会耗费钻井时间，损失泥浆，而且有可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失。延安区域勘探开发区域位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，油田部分区域在钻井过程中存在低压、易漏失层，根据区域钻井情况表明，靖边、吴起、定边、西区等西部采油厂钻井中时常发生井漏，漏速在5~60m3/h不等，漏失严重时泥浆失返导致井塌甚至掩埋钻具造成填井侧钻，严重影响钻井周期、增加钻井成本。由统计资料可知，延长西部地区钻井中漏失最普遍的是砂岩地层的渗透性漏失及微裂缝漏失，漏速一般在12m3/h以内，发生频繁、漏失反复，堵漏措施采取不当时易引起裂缝性井漏。
目前，针对堵漏剂的相关研究和发明已有不少成果，但各类产品的作用功能和效能均不同。如冯杰、黄伟等在专利CN105778874A《钻井井下交联凝胶堵漏剂及其堵漏方法》公布了一种井下交联凝胶堵漏剂，该堵漏剂由高分子聚合物聚丙烯酰胺、交联剂、甘蔗渣、锯末、聚合物弹性体等材料制成，但其主要以聚合物材料为主形成的一种聚合物弹性体堵漏剂，在地层中承压强度不如刚性堵漏剂，且组份较多，配制较复杂；张军等公布的专利CN102127403A《钻井高效堵漏剂》利用核桃壳、锯木面、棉籽、谷壳等材料混合形成一种高效堵漏剂。但是，目前的堵漏剂，功效单一，适用范围有限，限制了其应用。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂及其制备方法与堵漏方法，根据漏失地层特征和漏速等具体情况来判断漏失的严重程度，针对性的进行堵漏。
一种适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂，包括三级堵漏剂，分别为Ⅰ级堵漏剂、Ⅱ级堵漏剂、Ⅲ级堵漏剂；
所述Ⅰ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂1-3份；
所述Ⅱ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂0.8-1.5份、单向压力封闭剂DF 2-5份、随钻堵漏剂SD 2-5份、复合堵漏剂4-8份、核桃壳1-3份、橡胶粒1-3份、石棉短绒2-5份；
所述Ⅲ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水凝胶液31-33份、纤维水泥浆170份；所述水凝胶液由温敏型水凝胶堵漏剂和水按照重量比（1-3）：30混合而成；纤维水泥浆由纤维水泥和水按照质量比10:7混合而成；
其中，所述复合堵漏剂为由蛭石、云母片、植物纤维混合，粉碎，颗粒尺寸分布在1.00-3.00mm的复合材料。
优选地，所述纤维水泥为G级油井水泥和短切玻璃纤维按照质量比100：（3-5）混合而成。
优选地，所述石棉短绒为石棉加工至线性长度小于0.5mm的纤维。
所述适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
所述Ⅰ级堵漏剂的制备方法如下：将所述温敏型水凝胶堵漏剂加入到水中，混合；
所述Ⅱ级堵漏剂的制备方法如下：先将所述核桃壳粉碎至粒径3.0-5.0mm，将所述橡胶粒粉碎至粒径1.0-3.0mm；然后将所述温敏型水凝胶堵漏剂加入到水中，在500rpm的转速下搅拌1h，然后向其中依次加入单向压力封闭剂DF、随钻堵漏剂SD，搅拌10min，然后加入复合堵漏剂、核桃壳、橡胶粒、石棉短绒，搅拌20min，即可；
所述Ⅲ级堵漏剂的制备方法如下：先配置水凝胶液，再配置纤维水泥浆，将所述水凝胶液和纤维水泥浆分别存放。
一种适用于延安区域裂缝性漏失地层的堵漏方法，所述堵漏方法为根据漏失发生的严重程度来匹配使用权利要求1所述三级堵漏剂中的Ⅰ级堵漏剂、Ⅱ级堵漏剂和Ⅲ级堵漏剂，具体包括以下步骤：
（1）当井漏发生在井深1500米以上、漏失压差小于2MPa的天然裂缝，漏速在30-50m3/h，选用Ⅰ级堵漏剂进行堵漏；
（2）当井漏发生在井深1500米以下、漏失压差大于5MPa的裂缝性地层，漏失速率大于50m3/h，选用Ⅱ级堵漏剂进行堵漏；
（3）当井漏是由裂缝性、溶洞性型地层引起，且井口无泥浆返出，选用Ⅲ级堵漏剂进行堵漏。
优选地，步骤（1）中选用Ⅰ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取所述Ⅰ级堵漏剂20m3，钻头下至漏层位置，将所述Ⅰ级堵漏剂全部注入井底，并用原钻井液顶替出钻具内部泥浆，待Ⅰ级堵漏剂全部泵入井底内，关闭井口，憋压至2MPa，10min后停止憋压，上提钻具至Ⅰ级堵漏剂液面以上，关井等候2h。
优选地，步骤（2）中选用Ⅱ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取Ⅱ级堵漏剂30m3，钻头下至漏层位置，将所述Ⅱ级堵漏剂全部注入井底，并用原钻井液顶替出钻具内部泥浆，待Ⅱ级堵漏浆全部泵入井底内，上提钻具100m，关闭井口，憋压至2-3MPa，30min后停止憋压，上提钻具至Ⅱ级堵漏剂液面以上，关井等候2h，下钻至漏层以上100m时，关闭井口，提升液柱压力至6MPa，关闭注入管汇，憋压30min，压力变化幅度小于0.5MPa，则堵漏作业成功；若压力变化幅度大于0.5MPa，则重复选用Ⅱ级堵漏剂进行堵漏。
优选地，步骤（3）中选用Ⅲ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取Ⅲ级堵漏剂20t，先将所述水凝胶液注入井底漏层位置，然后连续泵注纤维水泥浆至井底位置，完毕后，用原钻井液顶替出钻具中纤维水泥浆，钻具上提至纤维水泥浆液面以上，憋压侯凝12h；下钻钻除上部水泥凝固后的水泥塞，若无漏失发生则堵漏成功；若有漏失则根据漏失发生的严重程度来重新匹配所述三级堵漏剂。
本发明所述温敏型水凝胶堵漏剂采用现有技术即可；优选地，所述温敏型水凝胶堵漏剂采用专利CN 110183579 A所公开的温敏型水凝胶堵漏剂。
本发明的优点：
（1）本发明提供的堵漏剂，根据漏失地层特征和漏速等情况，来判断漏失的严重程度，根据漏失的严重程度，针对性地选择堵漏剂进行堵漏；能一次注入井底并进行连续憋压，有效提高了堵漏浆在近井筒裂缝地层中填充堵塞范围，提高承压能力，承压可达6MPa，在较短时间内封堵漏失层，起到较好的防漏堵漏效果；
（2）克服了传统单一使用桥接堵漏浆难以有效隔断漏失通道，降低漏速和漏失量的难题，避免了使用单一堵漏材料对裂缝尺寸和漏失通道的选择性和依赖性，提高了对延安区域钻井过程中裂缝性漏失的堵漏成功率。
具体实施方式
本发明实施例中采用的温敏型水凝胶堵漏剂为专利CN 110183579 A中实施例1所公开的温敏型水凝胶堵漏剂。
实施例1
Ⅰ级堵漏剂，包括水100份、温敏型水凝胶堵漏剂3份；
所述Ⅰ级堵漏剂的制备方法为：将所述温敏型水凝胶堵漏剂加入到水中，混合。
实施例2
Ⅰ级堵漏剂，包括水100份、温敏型水凝胶堵漏剂1份；
所述Ⅰ级堵漏剂的制备方法同实施例1。
实施例3
Ⅱ级堵漏剂，包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂0.8份、单向压力封闭剂DF 2份、随钻堵漏剂SD 2份、复合堵漏剂4份、核桃壳2份、橡胶粒2份、石棉短绒2份；
所述石棉短绒为石棉加工至线性长度小于0.5mm的纤维；
所述复合堵漏剂为由蛭石、云母片、植物纤维按3:2:5的质量比例混合，粉碎，颗粒尺寸分布在1.00-3.00mm的复合材料；
所述Ⅱ级堵漏剂的制备方法如下：先将所述核桃壳粉碎至粒径3.0-5.0mm，将所述橡胶粒粉碎至粒径1.0-3.0mm；然后将所述温敏型水凝胶堵漏剂加入到水中，在500rpm的转速下搅拌1h，然后向其中依次加入单向压力封闭剂DF、随钻堵漏剂SD，搅拌10min，然后加入复合堵漏剂、核桃壳、橡胶粒、石棉短绒，搅拌20min，即可。
实施例4
Ⅱ级堵漏剂，包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂1份、单向压力封闭剂DF 3份、随钻堵漏剂SD 3份、复合堵漏剂5份、核桃壳1份、橡胶粒1份、石棉短绒3份；
所述石棉短绒、复合堵漏剂同实施例 3；
制备方法同实施例3。
实施例5
Ⅱ级堵漏剂，包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂1.5份、单向压力封闭剂DF 5份、随钻堵漏剂SD 5份、复合堵漏剂8份、核桃壳3份、橡胶粒3份、石棉短绒5份；
所述石棉短绒、复合堵漏剂同实施例 3；
制备方法同实施例3。
实施例6
Ⅲ级堵漏剂，包括如下重量份的原料：水凝胶液31份、纤维水泥浆170份；所述水凝胶液由温敏型水凝胶堵漏剂和水按照重量比1：30混合而成；纤维水泥浆由纤维水泥和水按照质量比10:7混合而成；所述纤维水泥为G级油井水泥和短切玻璃纤维按照质量比100：5混合而成；
所述Ⅲ级堵漏剂在现场使用时及时制备，制备方法如下：先配置水凝胶液，再配置纤维水泥浆，将所述水凝胶液和纤维水泥浆分别存放；使用时，先注入所述水凝胶液，再注入所述纤维水泥浆。
实施例7
Ⅲ级堵漏剂，包括如下重量份的原料：水凝胶液33份、纤维水泥浆170份；所述水凝胶液由温敏型水凝胶堵漏剂和水按照重量比3：30混合而成；纤维水泥浆由纤维水泥和水按照质量比10:7混合而成；所述纤维水泥为G级油井水泥和短切玻璃纤维按照质量比100：3混合而成；
所述Ⅲ级堵漏剂在现场使用时及时制备，制备方法同实施例6。
将上述实施例提供的Ⅰ级堵漏剂、Ⅱ级堵漏剂、Ⅲ级堵漏剂组合，即可构成本发明所述三级堵漏剂。
实施例8
本实施例以延长油田西部地区T36井为例，该井位于延安西部某采油厂，根据钻进过程中资料显示，该井钻进至960m时出现井漏，漏失速率为38m3/h。根据以上条件漏失情况，判断其应该使用Ⅰ级堵漏剂进行堵漏，采用本发明实施例1提供的Ⅰ级堵漏剂，所述Ⅰ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取所述Ⅰ级堵漏剂20m3，钻头下至漏层位置，使用泥浆泵将配置好的Ⅰ级堵漏剂沿水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆全部泵送进入井底，并用原钻井液顶替出钻具内部泥浆，根据井深和注入时泥浆泵排量，计算出Ⅰ级堵漏剂全部注入后所需时间，待Ⅰ级堵漏剂全部泵入井底内，关闭井口，憋压至2MPa，10min后停止憋压，上提钻具至Ⅰ级堵漏剂液面以上，关井等候2h，堵漏作业完成，堵漏成功。
实施例9
本实施例以延安区域西部地区X241井组为例，该井组位于延安安塞区某采油厂，含有X241-3、241-4两口定向井。X241-3设计井深1860m。根据邻井地质及钻井资料显示，该井钻进至1560m时出现井漏，漏失速率为56m3/h。根据以上条件漏失情况，判断其应该使用Ⅱ级堵漏剂进行堵漏，采用本发明实施例4提供的Ⅱ级堵漏剂，所述Ⅱ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取Ⅱ级堵漏剂30m3，钻头下至漏层位置，将所述Ⅱ级堵漏剂沿水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆泵送进入井底，并用原钻井液顶替出钻具内部泥浆，根据井深和注入时泥浆泵排量，计算出Ⅱ级堵漏剂全部注入后所需时间为35min，待Ⅱ级堵漏浆全部泵入井筒内，上提钻具100m，关闭井口，憋压至2-3MPa，30min后停止憋压，上提钻具至Ⅱ级堵漏剂液面以上，关井等候2h，下钻至漏层以上100m时，关闭井口，提升液柱压力至6MPa，关闭注入管汇，憋压30min，压力变化幅度小于0.5MPa，堵漏成功。
实施例10
本实施例以延安气田东部气井C22-1井为例，该井组位于延安子长东部区域。根据钻进过程中工况及该井漏失情况可知，该井钻进至1772m时钻具放空，钻井液失返，井口无泥浆返出，井漏是由裂缝性、溶洞性型地层引起。根据以上条件漏失情况，判断其应该使用Ⅲ级堵漏剂进行堵漏，采用本发明实施例6提供的Ⅲ级堵漏剂，所述Ⅲ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取Ⅲ级堵漏剂20t，先将所述水凝胶液全部泵注入井底漏层位置，之后连续泵注纤维水泥浆至井底位置，完毕后，用原钻井液顶替出钻具中纤维水泥浆，钻具上提至纤维水泥浆液面以上，憋压侯凝12h；下钻钻除上部水泥凝固后的水泥塞，无漏失发生，堵漏成功。
性能检测
1. 承压能力评价
使用DL-Ⅲ型裂缝堵漏仪对本发明实施例提供的堵漏剂进行承压能力评价实验，本次实验采用裂缝宽度为3mm裂缝模块，裂缝承压堵漏能力如表1所示。
表1 裂缝堵漏能力评价实验结果
由表1的实验结果可知，本发明实施例所提供的堵漏剂在3mm裂缝模型上具有较好的堵漏效果，承压均高于6MPa，实施例1提供的Ⅰ级堵漏剂进入裂缝中可实现连续全部充填，但漏失量相对较大；实施例4及5提供的Ⅱ级堵漏剂以颗粒堵漏材料为主，能在裂缝中架桥充填，承压达7MPa，且漏失量相对较少。
Claims (8)
1.一种适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂，其特征在于：包括三级堵漏剂，分别为Ⅰ级堵漏剂、Ⅱ级堵漏剂、Ⅲ级堵漏剂；
所述Ⅰ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂1-3份；
所述Ⅱ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水100份、温敏型水凝胶堵漏剂0.8-1.5份、单向压力封闭剂DF 2-5份、随钻堵漏剂SD 2-5份、复合堵漏剂4-8份、核桃壳1-3份、橡胶粒1-3份、石棉短绒2-5份；
所述Ⅲ级堵漏剂包括如下重量份的原料：水凝胶液31-33份、纤维水泥浆170份；所述水凝胶液由温敏型水凝胶堵漏剂和水按照重量比（1-3）：30混合而成；纤维水泥浆由纤维水泥和水按照质量比10:7混合而成；
其中，所述复合堵漏剂为由蛭石、云母片、植物纤维按3:2:5混合，粉碎，颗粒尺寸分布在1.00-3.00mm的复合材料；
所述三级堵漏剂适用于延安区域裂缝性漏失地层的堵漏，所述堵漏为根据漏失发生的严重程度来匹配使用所述三级堵漏剂中的Ⅰ级堵漏剂、Ⅱ级堵漏剂和Ⅲ级堵漏剂，具体包括以下步骤：
（1）当井漏发生在井深1500米以上、漏失压差小于2MPa的天然裂缝，漏速在30-50m3/h，选用Ⅰ级堵漏剂进行堵漏；
（2）当井漏发生在井深1500米以下、漏失压差大于5MPa的裂缝性地层，漏失速率大于50m3/h，选用Ⅱ级堵漏剂进行堵漏；
（3）当井漏是由裂缝性、溶洞性型地层引起，且井口无泥浆返出，选用Ⅲ级堵漏剂进行堵漏。
2.根据权利要求1所述适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂，其特征在于：所述纤维水泥为G级油井水泥和短切玻璃纤维按照质量比100：（3-5）混合而成。
3.根据权利要求1所述适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂，其特征在于：所述石棉短绒为石棉加工至线性长度小于0.5mm的纤维。
4.权利要求1所述适用于延安区域裂缝性漏失地层的三级堵漏剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
所述Ⅰ级堵漏剂的制备方法如下：将所述温敏型水凝胶堵漏剂加入到水中，混合；
所述Ⅱ级堵漏剂的制备方法如下：先将所述核桃壳粉碎至粒径3.0-5.0mm，将所述橡胶粒粉碎至粒径1.0-3.0mm；然后将所述温敏型水凝胶堵漏剂加入到水中，在500rpm的转速下搅拌1h，然后向其中依次加入单向压力封闭剂DF、随钻堵漏剂SD，搅拌10min，然后加入复合堵漏剂、核桃壳、橡胶粒、石棉短绒，搅拌20min，即可；
所述Ⅲ级堵漏剂的制备方法如下：先配置水凝胶液，再配置纤维水泥浆，将所述水凝胶液和纤维水泥浆分别存放。
5.一种适用于延安区域裂缝性漏失地层的堵漏方法，其特征在于：所述堵漏方法为根据漏失发生的严重程度来匹配使用权利要求1所述三级堵漏剂中的Ⅰ级堵漏剂、Ⅱ级堵漏剂和Ⅲ级堵漏剂，具体包括以下步骤：
（1）当井漏发生在井深1500米以上、漏失压差小于2MPa的天然裂缝，漏速在30-50m3/h，选用Ⅰ级堵漏剂进行堵漏；
（2）当井漏发生在井深1500米以下、漏失压差大于5MPa的裂缝性地层，漏失速率大于50m3/h，选用Ⅱ级堵漏剂进行堵漏；
（3）当井漏是由裂缝性、溶洞性型地层引起，且井口无泥浆返出，选用Ⅲ级堵漏剂进行堵漏。
6.根据权利要求5所述适用于延安区域裂缝性漏失地层的堵漏方法，其特征在于：步骤（1）中选用Ⅰ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取所述Ⅰ级堵漏剂20m3，钻头下至漏层位置，将所述Ⅰ级堵漏剂全部注入井底，并用原钻井液顶替出钻具内部泥浆，待Ⅰ级堵漏剂全部泵入井底内，关闭井口，憋压至2MPa，10min后停止憋压，上提钻具至Ⅰ级堵漏剂液面以上，关井等候2h。
7.根据权利要求5所述适用于延安区域裂缝性漏失地层的堵漏方法，其特征在于：步骤（2）中选用Ⅱ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取Ⅱ级堵漏剂30m3，钻头下至漏层位置，将所述Ⅱ级堵漏剂全部注入井底，并用原钻井液顶替出钻具内部泥浆，待Ⅱ级堵漏浆全部泵入井底内，上提钻具100m，关闭井口，憋压至2-3MPa，30min后停止憋压，上提钻具至Ⅱ级堵漏剂液面以上，关井等候2h，下钻至漏层以上100m时，关闭井口，提升液柱压力至6MPa，关闭注入管汇，憋压30min，压力变化幅度小于0.5MPa，则堵漏作业成功；若压力变化幅度大于0.5MPa，则重复选用Ⅱ级堵漏剂进行堵漏。
8.根据权利要求5所述适用于延安区域裂缝性漏失地层的堵漏方法，其特征在于：步骤（3）中选用Ⅲ级堵漏剂进行堵漏的方法具体如下：
取Ⅲ级堵漏剂20t，先将所述水凝胶液注入井底漏层位置，然后连续泵注纤维水泥浆至井底位置，完毕后，用原钻井液顶替出钻具中纤维水泥浆，钻具上提至纤维水泥浆液面以上，憋压侯凝12h；下钻钻除上部水泥凝固后的水泥塞，若无漏失发生则堵漏成功；若有漏失则根据漏失发生的严重程度来重新匹配所述三级堵漏剂。
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