CN112980408A - 一种高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
一种高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，准确称取0.15‑0.21份无水碳酸钠于100份水中溶解，在转速500‑1000转/分钟的搅拌下，缓慢加入5‑7份膨润土，搅拌1小时后，静置24小时配成膨润土基浆，在转速500‑1000转/分钟的情况下先缓慢加入1‑2份化学凝胶材料，搅拌0.5‑1小时后再依次加入5‑7份物理凝胶材料、15‑20份快速失水材料、2‑4份延迟吸水膨胀材料、10‑14份刚性材料、0.1‑0.2份纤维，全部加完后，继续在转速为1000‑1500转/分钟下搅拌1‑1.5小时即得到高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂。该堵漏剂能抗15％氯化钠和15％氯化钾，在3‑5m裂缝中的承压能力大于15MPa，抗反排能力大于8MPa，可满足顺北地区志留系高压盐水层裂缝性漏失。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井钻井液堵漏技术领域，具体涉及一种高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂及其制备方法与应用。
背景技术
钻井过程中，井漏是普遍现象，严重制约井下安全，常因发生裂缝型、孔洞型等复杂漏失而造成巨大经济损失。目前根据不同的漏失类型，国内外研发出多种堵漏技术，其中以桥塞堵漏技术应用最为广泛，复杂漏失则多采取水泥堵漏。但对于高压盐水层漏失，常规堵漏方法不适用，桥塞堵漏剂进入漏层后封堵层易被盐水层侵蚀，承压能力大大降低，另外桥塞堵漏剂的抗反排能力、驻留能力较差，存在压力波动时封堵层易被顶出脱落，导致复漏；水泥堵漏过程中，易与地层流体相混，水泥遇水分散，且被盐水污染，导致不能固化或固化缓慢，严重影响堵漏效果。例如：顺北一区顺北52X井三开志留系塔塔埃尔塔格组，钻遇断层、裂缝发育，共计发生14次井漏及3次出盐水复杂，井漏与出盐水并存，先后使用桥浆堵漏、水泥浆堵漏及全井堵漏浆钻进等多种方式进行堵漏作业，累计漏失钻井液1542.12m3，出盐水293.57m3，复杂耗时74.11d，造成重大经济损失，因此有必要研究一种承压能力强、抗盐水污染、抗稀释能力强且不易反排的堵漏材料解决高压盐水层裂缝性漏失问题。
文献《塔里木山前构造克深7井盐间高压盐水处理技术》中，提出一种水基堵漏浆与油基堵漏液混合的沉淀隔离工艺，来进行承压堵漏，该工艺在塔里木山前构造克深7井盐间高压盐水层漏失问题上起到了一定的作用。
文献《土库曼斯坦亚速尔地区盐膏层及高压盐水层钻井液技术措施》中，针对土库曼斯坦亚速尔哲别油田存在多套盐膏层及高压盐水层，矿化度高、安全密度窗口窄的问题，应用复合盐水钻井液体系及近平衡压力钻井技术与随钻堵漏技术相结合，使用延时膨胀堵漏技术为主的复合堵漏技术较好地解决了井漏及安全密度窗口窄的难题。
文献《巴麦地区固井技术难点与针对性措施》中，研制了能承压8Mpa的堵漏体系，有效解决了巴麦地区低压易漏、异常高压、大段盐膏层和高压盐水层的固井防漏难题。
文献《塔里木山前构造克深某区块盐膏层井漏技术处理》中针对库车山前的盐层复杂地层的漏失形成了一套控压钻井与放水降压、常规桥堵技术的单项集成配套一体化技术。
文献《盐膏层防漏堵漏施工技术在亚速尔哲别油田的应用》中，针对亚速尔哲别油田的高压盐水层情况，采用复合盐水膨胀复合堵漏技术与控压相结合，提高了堵漏成功率。
综上所述，现有的高压盐水层裂缝型漏失堵漏技术一方面主要是在堵漏工艺上利用控压与常规堵漏技术结合，通过近平衡控制，阻隔压力传导，达到防漏堵漏的目的，另一方面从增强堵漏剂的性能着手，采用高承压能力的堵漏体系进行封堵，提高堵漏成功率。但控压技术加常规堵漏技术，在控制高压地层出水的同时，易将其他薄弱地层压漏，形成新的漏失复杂，常规堵漏材料对于防水、承压能力和抗反排能力差，易造成二次漏失，从而加大漏失复杂。而文献中的高承压能力的堵漏体系承压能力为8Mpa，且没有考虑到抗反排承压能力，对于深井、异常高压地层的盐水层裂缝型堵漏技术来说还有提升的空间。
发明内容
针对油田断裂带志留系地层裂缝发育、存在高压盐水层，导致地层易漏，而目前的钻井液堵漏方法对该漏失堵漏成功率低的难题，研发一种适用于高压盐水层裂缝性漏失的堵漏剂，该堵漏剂具有承压能力强、抗反排能力强、抗水稀释能力强且抗盐能力强等优点，因此能够更好地解决高压盐水层漏失问题。
本发明提供了一种高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，按重量比计包括以下组分：
无水碳酸钠：0.15-0.21份；
膨润土：5-7份；
化学凝胶材料：1-2份；
物理凝胶材料：5-7份；
快速失水材料：15-20份；
延迟吸水膨胀材料：2-4份；
刚性材料：10-14份；
纤维：0.1-0.2份；
水：100份。
进一步地，按重量比计包括以下组分：
无水碳酸钠：0.18-0.20份；
膨润土：5.5-6.3份；
化学凝胶材料：1.2-1.8份；
物理凝胶材料：5.3-6.4份；
快速失水材料：17-19份；
延迟吸水膨胀材料：2.5-3.5份；
刚性材料：12-13.5份；
纤维：0.1-0.2份；
水：100份。、
进一步地，所述纤维为聚乙烯纤维，长度为8-10mm。
进一步地，化学凝胶材料为聚乙烯醇。
进一步地，物理凝胶材料为硫酸钙含量大于60％的矿渣粉。
进一步地，快速失水材料为硅藻土。
进一步地，延迟吸水膨胀材料为聚丙酰胺吸水树脂。
进一步地，刚性材料为以下材料及比例的混合材料：30％的大于2.8mm小于4.75mm石英砂、20％的大于1mm小于2.8mm石英砂、30％的0.18-0.38mm石英砂、20％的0.023-0.048mm碳酸钙。
进一步地，提供一种上述高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：准确称取0.15-0.21份无水碳酸钠于100份水中溶解后，再在转速为500-1000转/分钟的搅拌下，缓慢加入5-7份膨润土，搅拌1小时后，静置24小时配成水化好的膨润土基浆，再在转速为500-1000转/分钟的情况下先缓慢加入1-2份化学凝胶材料，搅拌0.5-1小时后再依次加入5-7份物理凝胶材料、15-20份快速失水材料、2-4份延迟吸水膨胀材料、10-14份刚性材料、0.1-0.2份纤维，全部加完后，继续在转速为1000-1500转/分钟下搅拌1-1.5小时即得高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂。
进一步地，提供一种上述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂在石油钻井钻井液堵漏中的应用。
本发明的优点及效果：
(1)高压盐水层裂缝性漏失堵漏剂采取多种堵漏技术并行的措施，用化学凝胶技术和吸水膨胀技术阻断盐水对封堵层的稀释作用，用物理凝胶技术和快速失水技术增强封堵层的抗反排能力，用桥塞堵漏技术增强封堵层的刚性和抗压能力。故最终配方的承压能力、稀释能力和抗反排能力强。
(2)该堵漏剂能抗15％氯化钠和15％氯化钾，在3-5m裂缝中的承压能力大于15MPa，抗反排能力大于8MPa，可满足顺北地区志留系高压盐水层裂缝性漏失。
(3)由于本发明实施例融合了多种堵漏技术，用化学凝胶技术和吸水膨胀技术阻断盐水对封堵层的稀释作用，用物理凝胶技术和快速失水技术增强封堵层的抗反排能力，用桥塞堵漏技术增强封堵层的刚性和抗压能力。真题配方在承压能力、抗反排能力和抗盐水稀释能力这些综合性能上都有很大程度的提升，故最终配方更适用于解决高压盐水层裂缝性漏失难题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书来实现和获得。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
本发明研制一种高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，属于石油钻井钻井液堵漏技术领域。该堵漏剂主要由化学凝胶材料、物理凝胶材料、快速失水材料、延迟吸水膨胀材料、刚性材料、纤维和膨润土组成。化学凝胶材料能减缓盐水对封堵层的侵入，降低对封堵层的影响；物理凝胶堵漏剂能在进入漏层后提高封堵层的强度和与岩石面的胶结强度，增强堵漏材料的抗反排能力，提高封堵层对抗高压盐水的压力；快速失水材料能加快封堵层的堆积，实现快速封堵；延迟吸水膨胀材料能在封堵层中吸收渗入的盐水，膨胀后可夯实封堵层，增强封堵层的强度；刚性材料是一种强度极高的架桥材料，使得堵漏材料能在漏失通道中滞留，从而形成封堵层；纤维能在封堵层中包裹和拉扯，增强堵漏层强度。配制而成的堵漏材料，在3-5mm裂缝中承压能力能达到15MPa以上，抗盐水反排承压能力能达到8MPa以上。可解决常规堵漏剂在高压盐水层中遇到的盐侵蚀、水稀释、留不住等问题。
以下结合具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。
实施例1(制备实例)
本发明制备方法：准确称取0.15份无水碳酸钠于100份水中溶解后，再在转速为500转/分钟的搅拌下，缓慢加入5份膨润土，搅拌1小时后，静置24小时配成水化好的膨润土基浆，再在转速为500转/分钟的情况下先缓慢加入1份化学凝胶材料，搅拌0.5小时后再依次加入5份物理凝胶材料、15份快速失水材料、2份延迟吸水膨胀材料、10份刚性材料、0.1份纤维，全部加完后，继续在转速为1000转/分钟下搅拌1小时即得高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂。
实施例2(制备实例)
准确称取0.18份无水碳酸钠于100份水中溶解后，再在转速为750转/分钟的搅拌下，缓慢加入6份膨润土，搅拌1小时后，静置24小时配成水化好的膨润土基浆，再在转速为750转/分钟的情况下先缓慢加入2份化学凝胶材料，搅拌1小时后再依次加入6份物理凝胶材料、18份快速失水材料、3份延迟吸水膨胀材料、12份刚性材料、0.15份纤维，全部加完后，继续在转速为1500转/分钟下搅拌1.5小时即得高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂。
实施例3(制备实例)
准确称取0.21份无水碳酸钠于100份水中溶解后，再在转速为1000转/分钟的搅拌下，缓慢加入7份膨润土，搅拌1小时后，静置24小时配成水化好的膨润土基浆，再在转速为1000转/分钟的情况下先缓慢加入2份化学凝胶材料，搅拌1小时后再依次加入7份物理凝胶材料、20份快速失水材料、4份延迟吸水膨胀材料、14份刚性材料、0.2份纤维，全部加完后，继续在转速为1500转/分钟下搅拌1.5小时即得高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂。
实施例1-3中的所述纤维为聚乙烯纤维，长度为8-10mm；化学凝胶材料为聚乙烯醇；物理凝胶材料为硫酸钙含量大于60％的矿渣粉；快速失水材料为硅藻土；延迟吸水膨胀材料为聚丙酰胺吸水树脂；刚性材料为以下材料及比例的混合材料：30％的大于2.8mm小于4.75mm石英砂、20％的大于1mm小于2.8mm石英砂、30％的0.18-0.38mm石英砂、20％的0.023-0.048mm碳酸钙。
堵漏剂承压能力测试
实验方法：封堵实验所用仪器为湖北荆州创联的动态模拟装置，对上述实施案例分别采用不同规格的楔板进行试验，测试最大承压能力。具体数值见表：
表1：三组碳酸盐岩储集层裂缝型漏失堵漏剂的承压能力测试
从实验数据看出，本发明所述的高压盐水层裂缝性漏失堵漏剂能封堵3-5mm裂缝，承压能力均大于15MPa，承压能力强。
封堵层抗反排承压能力测试
测试方法：采用湖北荆州创联的动态模拟装置将实施例1、2、3中均用3、4、5mm模块进行15MPa承压试验后，将带封堵层的模块取出，反装模块，用15％氯化钠+15％氯化钾进行风度试验，测试最大承压能力即为抗反排承压能力。具体数值见表：
表2：三组碳酸盐岩储集层裂缝型漏失堵漏剂的抗反排承压能力测试
从实验数据看出，本发明所述的高压盐水层裂缝性漏失堵漏剂封堵层能抗15％氯化钠和15％氯化钾盐水侵蚀，抗反排承压能力均大于8MPa，抗抗盐污染能力强，抗反排能力强，抗水稀释能力强。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，其特征在于，按重量比计包括以下组分：
无水碳酸钠：0.15-0.21份；
膨润土：5-7份；
化学凝胶材料：1-2份；
物理凝胶材料：5-7份；
快速失水材料：15-20份；
延迟吸水膨胀材料：2-4份；
刚性材料：10-14份；
纤维：0.1-0.2份；
水：100份。
2.如权利要求1所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，其特征在于，按重量比计包括以下组分：
无水碳酸钠：0.18-0.20份；
膨润土：5.5-6.3份；
化学凝胶材料：1.2-1.8份；
物理凝胶材料：5.3-6.4份；
快速失水材料：17-19份；
延迟吸水膨胀材料：2.5-3.5份；
刚性材料：12-13.5份；
纤维：0.1-0.2份；
水：100份。
3.如权利要求1或2所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，其特征在于，所述纤维为聚乙烯纤维，长度为8-10mm。
4.如权利要求3所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，其特征在于，化学凝胶材料为聚乙烯醇。
5.如权利要求4所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，其特征在于，物理凝胶材料为硫酸钙含量大于60％的矿渣粉。
6.如权利要求5所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，其特征在于，快速失水材料为硅藻土。
7.如权利要求4-6之一所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，其特征在于，延迟吸水膨胀材料为聚丙酰胺吸水树脂。
8.如权利要求7所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂，其特征在于，刚性材料为以下材料及比例的混合材料：30％的大于2.8mm小于4.75mm石英砂、20％的大于1mm小于2.8mm石英砂、30％的0.18-0.38mm石英砂、20％的0.023-0.048mm碳酸钙。
9.一种权利要求1-8任一项所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：准确称取0.15-0.21份无水碳酸钠于100份水中溶解后，再在转速为500-1000转/分钟的搅拌下，缓慢加入5-7份膨润土，搅拌1小时后，静置24小时配成水化好的膨润土基浆，再在转速为500-1000转/分钟的情况下先缓慢加入1-2份化学凝胶材料，搅拌0.5-1小时后再依次加入5-7份物理凝胶材料、15-20份快速失水材料、2-4份延迟吸水膨胀材料、10-14份刚性材料、0.1-0.2份纤维，全部加完后，继续在转速为1000-1500转/分钟下搅拌1-1.5小时即得高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂。
10.一种权利要求1-8任一项所述的高压盐水层裂缝型漏失堵漏剂在石油钻井液堵漏中的应用。
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