CN112760084B - 一种油基钻井液用堵漏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油基钻井液用堵漏剂，以重量份计，包括：100份的水；10～90份的水泥；10～90份的固化剂，所述固化剂选自粉煤灰、高炉矿渣和火山灰中的一种或几种；1～50份的激活剂，所述激活剂选自氢氧化钠、煅烧硅藻土、氧化钙和氢氧化钙中的一种或几种；5～50份的含硅物质；0～80份的加重剂；0.1～5份的缓凝剂；0.1～5份的纤维。本发明提供的堵漏剂在井内温度和激活剂的激发下，堵漏材料在漏层和井眼内发生化学固化反应形成高强度固结体，封堵漏层，提高承压能力。本发明还提供了一种堵漏剂的制备方法和应用。

Description

一种油基钻井液用堵漏剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种堵漏剂及其制备方法和应用。

背景技术

油基钻井液在页岩气勘探开发过程中得到广泛应用，其具有优良的抑制防塌、润滑防卡、高温稳定和抗污染能力强等特点。然而在油基钻井液钻井作业过程中发生井漏，会导致钻井成本大幅提高，造成严重损失。常用于水基钻井液堵漏材料一般具有亲水性，在油基钻井液体系中无法有效浸润，同时由于油基钻井液具有润滑和渗透能力，常规架桥颗粒难以形成坚实有效的封堵驻留段，堵漏效果较差。另外由于井筒内压力波动会导致漏层反复张开闭合，封堵层比较容易被流体冲散，造成堵漏失败或漏层复漏。

目前国内在油基钻井液堵漏剂及堵漏工艺的研发和应用方面成果较少，主要是桥塞堵漏和水泥浆堵漏两类。桥塞堵漏方法，形成的桥塞堵漏段塞难以成为一个高强度的整体，整体强度和承压能力低，一旦地层压力发生波动，在漏层中难以驻留，容易发生复漏。而在水泥浆堵漏方面，水泥浆与油基钻井液配伍性较差，混浆段难以固化，必须在水泥浆与油基钻井液之间用隔离液分隔才能保证固化效果，但现场混浆难以避免，导致固化强度大幅下降，成功率较低。水泥浆进入地层后与油浸润过的漏层表面接触，难以固化。水泥浆密度高、流动性好，在压差作用下难以在漏层中驻留而发生流失，影响堵漏效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种油基钻井液用堵漏剂及其制备方法和应用，本发明提供的堵漏剂用于油基钻井液具有良好的堵漏效果。

本发明提供了一种油基钻井液用堵漏剂，以重量份计，包括：

100份的水；

10～90份的水泥；

10～90份的固化剂，所述固化剂选自粉煤灰、高炉矿渣和火山灰中的一种或几种；

1～50份的激活剂，所述激活剂选自氢氧化钠、煅烧硅藻土、氧化钙和氢氧化钙中的一种或几种；

5～50份的含硅物质；

0～80份的加重剂；

0.1～5份的缓凝剂；

0.1～5份的纤维。

本发明通过引入激活剂明显改善了油基钻井液的固化效果，同时煅烧硅藻土(尤其是碱化煅烧硅藻土)以及结构剂(含硅物质)和驻留剂(纤维)的引入，提高了堵漏剂的固化强度和漏层驻留效果。

在本发明中，所述水泥优选自油井G级水泥和硅酸盐水泥中的一种或两种。本发明对所述水泥的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的上述水泥，可由市场购买获得。

在本发明中，所述煅烧硅藻土优选为碱化煅烧硅藻土，所述碱化煅烧硅藻土是硅藻土经氢氧化钠和氧化钙处理并采用煅烧工艺制得的，其具有更高的比表面积和孔隙度，参与固化反应，同时具有激发固化剂活性的能力，在油基钻井液中固化效果非常明显。

在本发明中，所述碱化煅烧硅藻土的结构优选如下：

在本发明中，所述碱化煅烧硅藻土是硅藻土经氢氧化钠和氢氧化钙碱化并经高温煅烧形成的，硅藻土中的部分硅原子被钙原子取代，钠原子则嵌入到硅氧四面体层间结构中，使其极具有一定的空间结构又增加了反应活性。

在本发明中，所述碱化煅烧硅藻土可由中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院提供。

在本发明中，所述含硅物质优选选自硅粉和硅藻土中的一种或两种。本发明对所述含硅物质的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的上述含硅物质即可，可由市场购买获得。

在本发明中，所述加重剂优选选自重晶石和石英砂中的一种或两种。本发明对所述加重剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的上述加重剂即可，可由市场购买获得。

在本发明中，所述缓凝剂既可以为磷酸二氢钠也可以为中高温油井水泥缓凝剂，优选为中高温油井水泥缓凝剂，所述中高温油井水泥缓凝剂可以由中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院提供或按照申请号为201710826458.6的专利公开的水泥缓凝剂的方法制备得到。

在本发明中，所述纤维优选选自矿物纤维和有机纤维中的一种或几种，更优选为矿物纤维。本发明对所述纤维的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。

在本发明中，所述油基钻井液用堵漏剂的制备方法包括：

将水、水泥、固化剂、激活剂、含硅物质、加重剂、缓凝剂和纤维混合，得到堵漏剂。

在本发明中，所述水、水泥、固化剂、激活剂、含硅物质、加重剂、缓凝剂和纤维的种类和用量与上述技术方案所述一致，在此不再赘述。

本发明提供了上述技术方案所述的油基钻井液用堵漏剂作为油基钻井液堵漏剂的应用，本发明提供的堵漏剂尤其适用于油基钻井液，对油基钻井液具有良好的封堵效果。

现有技术中的油基钻井液用堵漏剂存在以下问题：(1)桥塞堵漏在漏层中难以驻留，复漏几率高；(2)水泥浆易受油基钻井液污染导致强度下降。本发明提供的堵漏剂在井内温度和激活剂的激发下，堵漏材料在漏层和井眼内发生化学固化反应形成高强度固结体，封堵漏层，提高承压能力；同时，堵漏剂与油基钻井液的配伍性良好，可将油基钻井液一同固化在高强度固结体，将油基钻井液浸润的井壁、漏层表面和固化剂固结为一整体，提高堵漏成功率；堵漏剂的触变性良好，利于堵漏剂在达到稠化时间之前在井眼及漏层中有效驻留。

本发明提供的堵漏剂具有密度可调性，根据现场漏失压力计算，通过水灰比的调整，可将堵漏剂的密度控制在1.2～1.8g/cm³，减少井底压差，利于堵漏剂在漏失通道中的驻留；本发明提供的堵漏剂固化强度高，井底温度40～150℃，养护24h，固结体抗压强度大于8MPa，满足堵漏及承压堵漏作业要求；本发明提供的堵漏剂漏层驻留性强，通过固化剂(水泥和固化剂)、驻留剂(纤维)和结构剂(含硅物质)的共同作用，固结堵漏浆触变性较高，静置情况下具有明显的结构强度；本发明提供的堵漏剂稠化时间可控，通过缓凝剂的调整可将稠化时间控制在1～8h之间，保证各种工况下的安全施工；本发明提供的堵漏剂抗污染能力强，可将油基钻井液、油基钻井液浸润的井壁和漏层表面以及固化剂固结为一整体，抗压强度大于4MPa，基本不受油基钻井液污染影响；本发明提供的堵漏剂施工工艺简便，无需配制隔离液，减少施工环节，使用水泥泵车和灰罐车配制固结堵漏浆，浆体全部入井，减轻损耗量和劳动强度。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中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经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。

本发明以下实施例所用原料均为市售商品，碱化煅烧硅藻土由中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院提供；中高温油井水泥缓凝剂由中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院提供(按照申请号为201710826458.6的专利公开的方法制备)。

实施例1

按重量份计，将100份的水、45份的固化剂G级水泥、80份的粉煤灰、10份的激活剂氢氧化钠、15份的结构剂硅粉、1份的缓凝剂磷酸二氢钠和5份的驻留剂矿物纤维混合，得到堵漏剂。

实施例2

按重量份计，将100份的水、90份的G级水泥、60份的固化剂高炉矿渣、4份的激活剂氧化钙、40份的结构剂硅藻土、40份的加重剂重晶石、5份的缓凝剂中高温油井水泥缓凝剂和5份的驻留剂聚丙烯纤维混合，得到堵漏剂。

实施例3

按重量份计，将100份的水、45份的固化剂硅酸盐水泥、80份的固化剂火山灰、10份的激活剂碱化煅烧硅藻土、15份的结构剂硅藻土、10份的加重剂石英砂、1份的缓凝剂磷酸二氢钠和1份的驻留剂矿物纤维混合，得到堵漏剂。

实施例4～8

按照实施例1的方法制备堵漏剂，各原料的用量如表1所示。

比较例1～2

按照实施例1的方法制备堵漏剂，各原料的用量如表1所示。

表1实施例4～8和比较例1～2的制备堵漏剂的各原料用量

对本发明实施例和比较例制备的堵漏剂在不同密度和温度下的稠化时间和抗压强度(5×5×5cm立方体的抗压实验)等性能指标进行检测，检测方法按照国家标准GBT19139-2003《油井水泥试验方法》进行，检测结果如表2所示：

表2本发明实施例和比较例制备的堵漏剂的性能指标

从表2可以看出，在温度范围40～150℃，形成的固化体的抗压强度大于等于8.0MPa，足够满足提高地层承压能力的要求，稠化时间可以根据施工要求，通过激活剂、缓凝剂和促凝剂的加量调整，稠化时间可控制在1～8h，油基钻井液混浆30％，抗压强度大于4.0MPa。其中添加碱化煅烧硅藻土的实施例3、实施例5、实施例8的抗压强度以及混油后的抗压强度均明显更高，在油基钻井液中使用效果更好。可以满足油基钻井液复杂漏失地层固结型堵漏的要求。比较例未采用本发明中的配方，虽然自身固化后抗压强度均可大于15MPa，但与油基钻井液混浆后，则无法固化，没有强度，无法用于油基钻井液堵漏。

实施例9现场应用

将本发明实施例3制备的产品，在长宁页岩气区块宁井油基钻井液钻进过程中进行了现场应用：宁井二开244.5mm套管下深2439.08m，三开油基钻井液密度保持1.80g/cm³钻进至3435m上提密度至1.85g/cm³发生漏失，强钻至3588m漏失严重；该井先后两次挤注水泥施工，均未达到承压堵漏要求。采用堵漏剂2439～2615m进行承压堵漏，施工前循环油基钻井液漏失3m³，停泵后反吐3m³，采用平推工艺实施堵漏作业，泵入堵漏剂14m³，套压7.5MPa，立压7.6MPa，关井憋压候凝24h；扫塞至2615m上提钻具做地层承压，憋压2.3MPa，稳压2MPa，当量钻井液密度2.0g/cm³，承压堵漏成功。

由以上实施例可知，本发明提供了一种堵漏剂，以重量份计，包括：100份的水；10～90份的水泥；10～90份的固化剂，所述固化剂选自粉煤灰、高炉矿渣和火山灰中的一种或几种；1～50份的激活剂，所述激活剂选自氢氧化钠、煅烧硅藻土、氧化钙和氢氧化钙中的一种或几种；5～50份的含硅物质；0～80份的加重剂；0.1～5份的缓凝剂；0.1～5份的纤维。本发明提供的堵漏剂在井内温度和激活剂的激发下，堵漏材料在漏层和井眼内发生化学固化反应形成高强度固结体，封堵漏层，提高承压能力。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种油基钻井液用堵漏剂，以重量份计，包括：

100份的水；

10～90份的水泥；

10～90份的固化剂，所述固化剂选自粉煤灰、高炉矿渣和火山灰中的一种或几种；

1～50份的激活剂，所述激活剂为碱化煅烧硅藻土；

5～50份的含硅物质；

0～80份的加重剂；

0.1～5份的缓凝剂；

0.1～5份的纤维。

2.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏剂，其特征在于，所述水泥选自油井G级水泥和硅酸盐水泥中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏剂，其特征在于，所述含硅物质选自硅粉和硅藻土中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏剂，其特征在于，所述加重剂选自重晶石和石英砂中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述缓凝剂选自磷酸二氢钠和中高温油井水泥缓凝剂中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏剂，其特征在于，所述纤维选自矿物纤维和有机纤维中的一种或几种。

7.一种权利要求1所述的油基钻井液用堵漏剂的制备方法，包括：

将水、水泥、固化剂、激活剂、含硅物质、加重剂、缓凝剂和纤维混合，得到堵漏剂。

8.一种权利要求1所述的油基钻井液用堵漏剂作为油基钻井液堵漏剂的应用。