CN113372073A - 一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂 - Google Patents

一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂 Download PDF

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Abstract

为解决油气井的漏失封堵、水害治理、套损修复、管外窜和层间窜封堵、炮眼封堵、废弃井填井等问题，本发明公开一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂。该堵剂由长度3mm～5mm聚丙烯纤维3~6%，长度1mm～2mm玻璃纤维5~8%，长度1mm～2mm椰壳纤维3~6%，粒径30～40目橡胶粉3~5%，粒径600～800目粉煤灰8~10%，粒径600～800目磷石膏粉15~20%，粒径2500目以上微硅粉5~8%，硫铝酸盐水泥45~55%，按质量比充分混合而成。本发明提供一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，由多种韧性、刚性及水硬性胶凝材料复配而成，堵剂浆体具有很好的驻留性、膨胀性以及较强的封堵和防窜能力，确保堵浆在封堵井段能有效驻留，实施有效封堵。

Description

一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂
技术领域
本发明属于用来处理孔或井的组合物技术领域，尤其涉及封堵剂，具体为为一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，。
背景技术
在油气田开发的中后期，油气井经常会出现各种各样的水害、套损等情况，特别是深井或超深井的高温、高矿化度、超高封堵压力，限制了许多常规的堵剂的封堵应用。这也导致会出现以下问题：
1.作业井没有及时进行封堵，大量的出水需要投入大量的人力、财力去处理污水。
2.许多套损井使用昂贵的套管回接、补贴、膨胀等措施，不经济也不划算。
3.许多需要废弃的油气水井，由于井下出现的窜漏，不但污染了地下水系，还可能窜至地表，污染生活水源，甚至污染环境。
因此，现迫切需要耐温抗盐的堵剂，来解决油气井的漏失封堵、水害（含边底水）治理、套损修复、管外窜和层间窜封堵、炮眼封堵、废弃井填井等问题。
发明内容
本发明旨在提供一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，由多种韧性、刚性及水硬性胶凝材料复配而成，具有8-2500目的颗粒级配。该堵剂可以配制出1.55~1.75g/cm3的堵剂浆体，该浆体具有很好的驻留性、膨胀性以及较强的封堵和防窜能力，确保堵浆在封堵井段能有效驻留，实施有效封堵。堵剂浆体固化后，具有很好的耐温抗盐性能，具有很高的封堵强度以及持续长久的封堵密封性能，封堵的有效期非常长久
本发明采用的技术方案是：
一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，包括以下原料组成，按照重量百分比计，
聚丙烯纤维，3~6%；
玻璃纤维，5~8%；
椰壳纤维，3~6%；
橡胶粉，3~5%；
粉煤灰，8~10%；
磷石膏粉，15~20%；
微硅粉，5~8%；
硫铝酸盐水泥，45~55%；
进一步地，所述聚丙烯纤维长度3~5mm。
进一步地，所述玻璃纤维长度1~2mm。
进一步地，所述椰壳纤维长度1~2mm。
进一步地，所述橡胶粉粒径30~40mm。
进一步地，所述粉煤灰粒径600~800目；
所述磷石膏粉粒径600~800目；
所述微硅粉粒径≥2500目。
进一步地，所述聚丙烯纤维的断裂伸长率＞15%，抗拉强度＞358Mpa。
进一步地，所述玻璃纤维由叶腊石、石英砂、石灰石、白云石和硼钙石、硼镁石熔制拉丝切断加工而成。
进一步地，所述硫铝酸盐水泥由膨胀型硫铝酸盐水泥。
进一步地，按照重量百分比计，
聚丙烯纤维，3%；
玻璃纤维，8%；
椰壳纤维，3%；
橡胶粉，5%；
粉煤灰， 8%；
磷石膏粉， 20%；
微硅粉，8%；
硫铝酸盐水泥，45%。
本发明的有益效果是：
1.为解决油气井的漏失封堵、水害（含边底水）治理、套损修复、管外窜和层间窜封堵、炮眼封堵、废弃井填井等问题，本发明提供一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，。该堵剂由长度3mm～5mm聚丙烯纤维3-6%，长度1mm～2mm玻璃纤维5~8%，长度1mm～2mm椰壳纤维3~6%，30～40目橡胶粉3~5%，600～800目粉煤灰8~10%，600～800目磷石膏粉15~20%，2500目以上微硅粉5~8%，硫铝酸盐水泥45~55%，按质量比充分混合而成。该堵剂由多种韧性、刚性及水硬性胶凝材料复配而成的灰褐色粉末混合物，该混合物具有8~2500目的颗粒级配。
2. 本发明中的堵剂可以配制出1.55~1.75g/cm3的堵剂浆体，该浆体具有很好的驻留性、膨胀性以及较强的封堵和防窜能力，确保堵浆在封堵井段能有效驻留，实施有效封堵。堵剂浆体硬化后，本体强度较低，8~12MPa，钻塞更容易，且不偏离原井眼轨迹，具有很好的耐温抗盐性能，堵浆固化体抗温280℃以上，具有很高的封堵强度以及持续长久的封堵密封性能，封堵的有效期非常长久。
3.本发明中的堵剂配置的堵浆与模拟套管、地层有很好的粘接性，具有较高的封堵强度，模拟套管的封堵强度26~45Mpa，模拟地层的封堵强度30~58MPa。
4.本发明中的堵剂可适合井下温度20~200℃的作业井，比如高温蒸汽驱、吞吐的油井。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有现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申请的一些实施例，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为堵剂封堵原理的示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。
下面结合附图对发明的实施例进行详细说明。
来解决油气井的漏失封堵、水害（含边底水）治理、套损修复、管外窜和层间窜封堵、炮眼封堵、废弃井填井等问题。实施例中提供一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，包括以下原料组成，按照重量百分比计，
聚丙烯纤维，3~6%；
玻璃纤维，5~8%；
椰壳纤维，3~6%；
橡胶粉，3~5%；
粉煤灰，8~10；
磷石膏粉，10~20%；
微硅粉，5~8%；
硫铝酸盐水泥，45~55%。
其中，聚丙烯纤维长度3~5mm，拉伸极限＞15%，抗拉强度（束状）＞358MPa；
玻璃纤维长度1~2mm，其以叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石六种矿石为原料经高温熔制拉丝切断等工艺制造而成。
椰壳纤维长度1~2mm，其主要由纤维素、木质素、半纤维素以及果胶物质等组成。
橡胶粉粒径30~40mm，其采用废旧轮胎加工而成。
粉煤灰粒径600~800目，其为煤等燃料燃烧过程中排出的微小灰粒。
磷石膏粉粒600~800目，其主要是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙。
微硅粉粒径≥2500目，其为是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。
硫铝酸盐水泥是由硫铝酸盐水泥熟料掺加适量石膏共同磨制而成的膨胀型硫铝酸盐水泥。
参见上述组成完成实施例1~4的配置，具体原料组成如下表1所示：
表1 实施例1~4原料组成
原料/kg 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
聚丙烯纤维 6 5 4 3
玻璃纤维 5 6 7 8
椰壳纤维 6 5 4 3
橡胶粉 3 3.5 4.5 5
粉煤灰 10 9.5 9 8
磷石膏粉 10 13.5 17 20
微硅粉 5 6 7 8
硫铝酸盐水泥 55 51.5 47.5 45
实施例1~4的堵剂按照水灰比（水：堵剂）0.71配置，参照《GB/T19139-2012油井水泥试验方法》进行堵浆密度和硬化后本体强度的测试，检测结果如下表所示：
表2 实施例1~4的堵剂的检测结果
编号 堵浆密度/g/cm<sup>3</sup> 本体强度/MPa
实施例1 1.75 12.0
实施例2 1.72 11.5
实施例3 1.70 10.0
实施例4 1.65 8.0
从检测结果可知，本发明的堵剂配制成不同密度的堵浆，堵剂浆体硬化（固化）后，本体强度较低，8-12MPa左右，这样，在井筒内钻塞时更容易，以及钻塞时不会偏离原井筒（井眼）轨迹，保证井筒的完整性。
以实施例4中配置的堵剂为例，分别进行以下测试：
（1）堵浆的驻留性能
按水灰比为0.71配比，按《GB/T 19139-2012油井水泥试验方法》配制堵浆，即得到密度1.65g/cm3的堵浆。在常温下，模拟砂床实验，在3.5MPa下，58s内快速形成互穿网络结构体，此时堵浆流态为玻璃态，能有效地滞留在孔道中。
（2）堵浆固化体的封堵强度性能
按水灰比为0.71配比，按《GB/T 19139-2012油井水泥试验方法》配制堵浆，即得到密度1.65g/cm3的堵浆。在20-200℃下，养护48h后，模拟套管的封堵强度26~45MPa；模拟地层的封堵强度为30~58MPa，并且随着温度增加，封堵强度增加，没有强度衰减现象。
该堵剂的封堵原理如附图1所示，堵剂与水按一定水灰比（水：堵剂灰），配制成一定密度的堵浆，堵浆中的纤维类（聚丙烯纤维、玻璃纤维、椰壳纤维）组分互相缠绕，在一定压差（＞0.7MPa）下，堵浆将失去部分自由水，这些纤维在漏失层通道中快速形成互穿网络状的结构；这种结构可以在漏失通道中架桥，形成一道屏障，可以阻止堵浆向漏失通道深部漏失，有效地驻留在漏失通道中；堵浆中的活性充填颗粒（橡胶粉、粉煤灰、微硅粉）以及可水化胶凝固化的颗粒（磷石膏粉以及硫铝酸盐水泥）快速充填在网络结构的间隙中，密实互穿网络结构；在一定压力和温度的养护条件下，各种组分协同增效，发生复杂的水化反应，水化产物的发生晶格微膨胀，在一定时间内，堵浆形成微膨胀的固化体，达到堵浆在漏失通道中的有效封堵的目的。
（3）堵浆固化体抗盐性能
按水灰比为0.71配比，按《GB/T 19139-2012油井水泥试验方法》配制堵浆，即得到密度1.65g/cm3的堵浆。择不同矿化度的盐水，在90℃条件下进行养护，室内选择了五种不同矿化度的盐水：Ca2+=15000mg/L，Mg2+=1500mg/L，Cl-=15000mg/L，总矿化度=250000mg/L，饱和盐水，养护48小时后进行测定，随着盐水矿化度的增加，模拟套管封堵强度39.8MPa和模拟地层的封堵强度50MPa与清水中养护的封堵强度(40MPa和50MPa)几乎不衰减，有很好的抗盐性能。
（4）堵浆的膨胀性能
按水灰比为0.71配比，按《GB/T 19139-2012油井水泥试验方法》配制堵浆，即得到密度1.65g/cm3的堵浆。测定其膨胀率微2.8%。
（5）堵浆的稠化性能
按水灰比为0.71配比，加2%降失水剂+4%缓凝剂+0.5%消泡剂，按GB/T 19139-2012油井水泥试验方法配制堵浆，即得到密度1.66g/cm3的堵浆。实验条件：升温90min到160℃，在125MPa下，按GB/T 19139-2012油井水泥试验方法测定其稠化时间为486min。
（6）堵浆固化体的抗温性能
按水灰比为0.71配比，按《GB/T 19139-2012油井水泥试验方法》配制堵浆，即得到密度1.65g/cm3的堵浆。在90℃实验条件下养护48h多个实验样品，得到固化体，测定其模拟套管、地层的封堵强度分别是40MPa和50MPa；然后将固化体置于高温老化罐中，在280℃条件下养护30天，再次测定其模拟套管和地层的封堵强度分别是40MPa和50MPa，说明固化体有很好的抗温性能。
以上是对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，包括以下原料组成，按照重量百分比计，
聚丙烯纤维，3~6%；
玻璃纤维，5~8%；
椰壳纤维，3~6%；
橡胶粉，3~5%；
粉煤灰，8~10%；
磷石膏粉，15~20%；
微硅粉，5~8%；
硫铝酸盐水泥，45~55%。
2.根据权利要求1 所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，所述聚丙烯纤维长度3~5mm。
3.根据权利要求1 所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，所述玻璃纤维长度1~2mm。
4.根据权利要求1 所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，所述椰壳纤维长度1~2mm。
5.根据权利要求1 所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，所述橡胶粉粒径30~40mm。
6.根据权利要求1 所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，所述粉煤灰粒径600~800目；
所述磷石膏粉粒径600~800目；
所述微硅粉粒径≥2500目。
7.根据权利要求1所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，所述聚丙烯纤维的断裂伸长率＞15%，抗拉强度＞358Mpa。
8.根据权利要求1所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，所述玻璃纤维由叶腊石、石英砂、石灰石、白云石和硼钙石、硼镁石熔制拉丝切断加工而成。
9.根据权利要求1所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥由膨胀型硫铝酸盐水泥。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的用于油水气井封堵的耐温抗盐封窜堵漏堵水堵剂，其特征在于，按照重量百分比计，
聚丙烯纤维，3%；
玻璃纤维，8%；
椰壳纤维，3%；
橡胶粉，5%；
粉煤灰， 8%；
磷石膏粉， 20%；
微硅粉，8%；
硫铝酸盐水泥，45%。
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