CN114045160B - 一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂，包括以下份数的各组分：硅藻土10‑15份、硫酸钙15‑20份、硅酸盐15‑20份、抗盐土1‑3份、纤维10‑15份、弹性材料5‑10份、碳酸钙10‑15份、云母片5‑10份。本发明提供的钻井液快失水柱塞式堵漏剂即包含有物理堵漏材料，也包含有化学堵漏材料，配成堵漏浆注入漏失地层后，在温度和压力的作用下各组分之间不同程度地发生化学、物理反应，加上各组分之间的协同效应，不同堵漏剂各组分在漏失通道中先堆积架桥再填充加固，并快速失水形成强力柱塞，封堵漏层。另外该堵漏剂具有很强的抗温抗压能力以及可酸溶性，在15％HCL中，酸溶率可达到90％以上。

Description

一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于新型堵漏剂技术领域，具体涉及一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂。
背景技术
针对目前严重漏失或者失返性漏失，目前的堵漏措施多采用纤维+桥塞+刚性颗粒堵漏的方式，堵漏材料数量多，加量大。造成现场操作及配制复杂，而且配方不统一，大颗粒容易造成“封门”现象，且没有强度，造成堵漏成功的假象。钻进时“封门”的堵漏材料会继续回吐，导致地层再次复漏。
严重漏失以及失返性漏失已成为制约油气勘探开发进度的世界性难题，提高恶性井漏一次堵漏成功率是世界各油田保障“安全、高效、经济”钻井的迫切需求。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂，包括以下份数的各组分：硅藻土10-15份、硫酸钙15-20份、硅酸盐15-20份、抗盐土1-3份、纤维10-15份、弹性材料5-10份、碳酸钙10-15份、云母片5-10份，该堵漏剂材料粒径呈微米级分布(D50-22μm)，现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该堵漏浆在100PSI压差作用下，1-2分钟内全失水。
优选的是，所述弹性材料包括天然橡胶20-30份，碳酸钙3-5份，其制备方法为：将天然橡胶20-30份，碳酸钙3-5份加入到混料机内充分混匀即可。
在上述任一方案中优选的是，所述纤维包括植物纤维和矿物纤维，所述植物纤维和矿物纤维的比例为1:1。
在上述任一方案中优选的是，所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目。
在上述任一方案中优选的是，该堵漏剂的制备方法为：(1)将所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目；(2)将天然橡胶20-30份，碳酸钙3-5份加入到混料机内充分混匀即得弹性材料；(3)将步骤(1)处理后的碳酸钙、云母片与步骤(2)制得的弹性材料加入到混料机中，再加入硅藻土10-15份、硫酸钙15-20份、硅酸盐15-20份、抗盐土1-3份、纤维10-15份充分混匀即可。
在上述任一方案中优选的是，该堵漏剂材料粒径呈微米级分布，现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该堵漏浆在100PSI压差作用下，1-2分钟内全失水。
本发明提供的钻井液快失水柱塞式堵漏剂即包含有物理堵漏材料，也包含有化学堵漏材料，配成堵漏浆注入漏失地层后，在温度和压力的作用下各组分之间不同程度地发生化学、物理反应，加上各组分之间的协同效应，不同堵漏剂各组分在漏失通道中先堆积架桥再填充加固，并快速失水形成强力柱塞，封堵漏层。另外该堵漏剂具有很强的抗温抗压能力以及可酸溶性，在15％HCL中，酸溶率可达到90％以上。
本发明提供的堵漏剂快失水柱塞式堵漏剂具有“进得去、站得住、撑得起”的特点，在溶洞、裂缝地层及低压高渗透地层可形成具有一定强度的固结柱塞，从而提高了漏失地层承压能力及堵漏成功率。
本发明提供的堵漏剂对于漏层明确，且漏层段比较短，使用效果较好，如果漏层是一个点，出现大漏或者失返性漏失，使用本发明提供的堵漏剂堵漏成功率在95％以上，且不会出现复漏的现象。另外该堵漏剂现场配制简单，只有一种材料，注入速度快，顶替及起钻安全，不需要特殊设备，堵漏工艺技术先进成熟，安全系数高，可操作性强，保证了深井复杂井堵漏施工的顺利进行。本发明提供的堵漏剂中固相颗粒尺寸小，均为微米级的，容易进入各种地层中尺寸大小的漏失地层，在地层压力作用下，快速失水，堵漏浆中的高孔固相物质迅速沉淀、固结形成滤饼，不断压实填塞漏失通道，达到封堵住漏层的目的。
本发明提供的堵漏剂配制成的堵漏浆，注入漏失地层后，在温度和压力的作用下各组分之间不同程度地发生化学、物理反应，加上各组分之间的协同效应，不同堵漏剂各组分在漏失通道中先堆积架桥再填充加固，并快速失水形成强力柱塞，同时，由于所形成的快失水柱塞具有高渗透性的微孔结构及整体充填特性，能过滤透过水及空气，但不能透过钻井液，钻井液则在所形成的塞面上快速失水，形成光滑平整致密的滤饼，起到进一步严密封漏失通道的效果封堵漏层。所以该快失水柱塞堵漏剂堵漏成功率高，复漏率低，钻进现场可节约工程时间，降低钻井整体成本。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一
本发明提供一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂，包括以下份数的各组分：硅藻土10份、硫酸钙15份、硅酸盐15份、抗盐土1份、纤维10份、弹性材料5份、碳酸钙10份、云母片5份，该堵漏剂材料粒径呈微米级分布(D50-22μm)，现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该堵漏浆在100PSI压差作用下，1-2分钟内全失水，所述弹性材料包括天然橡胶20份，碳酸钙3份，其制备方法为：将天然橡胶20份，碳酸钙3份加入到混料机内充分混匀即可，所述纤维包括植物纤维和矿物纤维，所述植物纤维和矿物纤维的比例为1:1，所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目，该堵漏剂的制备方法为：(1)将所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目；(2)将天然橡胶20份，碳酸钙3份加入到混料机内充分混匀即得弹性材料；(3)将步骤(1)处理后的碳酸钙、云母片与步骤(2)制得的弹性材料加入到混料机中，再加入硅藻土、硫酸钙、硅酸盐、抗盐土、纤维充分混匀即可，该堵漏剂材料粒径呈微米级分布，现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该堵漏浆在100PSI压差作用下，1-2分钟全失水。
实施例二
本发明提供一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂，包括以下份数的各组分：硅藻土13份、硫酸钙18份、硅酸盐180份、抗盐土2份、纤维13份、弹性材料8份、碳酸钙13份、云母片8份，该堵漏剂材料粒径呈微米级分布(D50-22μm)，现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该堵漏浆在100PSI压差作用下，1.5分钟内全失水，所述弹性材料包括天然橡胶25份，碳酸钙4份，其制备方法为：天然橡胶25份，碳酸钙4份加入到混料机内充分混匀即可，所述纤维包括植物纤维和矿物纤维，所述植物纤维和矿物纤维的比例为1:1，所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目，该堵漏剂的制备方法为：(1)将所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目；(2)将天然橡胶25份，碳酸钙4份加入到混料机内充分混匀即得弹性材料；(3)将步骤(1)处理后的碳酸钙、云母片与步骤(2)制得的弹性材料加入到混料机中，再加入硅藻土、硫酸钙、硅酸盐、抗盐土、纤维充分混匀即可，该堵漏剂材料粒径呈微米级分布，现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该堵漏浆在100PSI压差作用下，1.5分钟内全失水。
实施例三
本发明提供一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂，包括以下份数的各组分：硅藻土15份、硫酸钙20份、硅酸盐20份、抗盐土3份、纤维15份、弹性材料10份、碳酸钙15份、云母片10份，该堵漏剂材料粒径呈微米级分布(D50-22μm)，现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该堵漏浆在100PSI压差作用下，2分钟内全失水，所述弹性材料包括天然橡胶30份，碳酸钙5份，其制备方法为：将天然橡胶30份，碳酸钙5份加入到混料机内充分混匀即可，所述纤维包括植物纤维和矿物纤维，所述植物纤维和矿物纤维的比例为1:1，所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目，该堵漏剂的制备方法为：(1)将所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目；(2)将天然橡胶30份，碳酸钙5份加入到混料机内充分混匀即得弹性材料；(3)将步骤(1)处理后的碳酸钙、云母片与步骤(2)制得的弹性材料加入到混料机中，再加入硅藻土、硫酸钙、硅酸盐、抗盐土、纤维充分混匀即可，该堵漏剂材料粒径呈微米级分布，现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该堵漏浆在100PSI压差作用下，2分钟全失水。
本发明提供的钻井液快失水柱塞式堵漏剂即包含有物理堵漏材料，也包含有化学堵漏材料，配成堵漏浆注入漏失地层后，在温度和压力的作用下各组分之间不同程度地发生化学、物理反应，加上各组分之间的协同效应，不同堵漏剂各组分在漏失通道中先堆积架桥再填充加固，并快速失水形成强力柱塞，封堵漏层。另外该堵漏剂具有很强的抗温抗压能力以及可酸溶性，在15％HCL中，酸溶率可达到90％以上。
本发明提供的堵漏剂快失水柱塞式堵漏剂具有“进得去、站得住、撑得起”的特点，在溶洞、裂缝地层及低压高渗透地层可形成具有一定强度的固结柱塞，从而提高了漏失地层承压能力及堵漏成功率。
实施例四
具体实验步骤
(1)按照实验要求调整堵漏缝板类型及裂缝大小，并预装到位。
(2)按照堵漏配方配制1.5L堵漏浆，搅拌30min，将堵漏浆倒入堵漏仪中。
(3)使用吊装装置将堵漏仪上部及搅拌机安装到位并锁紧，连接压力、温度传感器，加压、卸压和搅拌器水冷管线。
(4)开始搅拌，设置搅拌器转数70-80转/分。
(5)设置井筒温度并开始加温。
(6)加温至实验温度到达温度后停止搅拌，开始逐级加压。选取0.5MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.5MPa、3.5MPa、5.0MPa、7.0MPa、10MPa、12.0MPa、15.0MPa、18.0MPa为压力测试点，缓慢加压至初始压力测试点0.5MPa后开阀，侯堵5～10min，记录初始压力、5～10min后最终压力以及每隔5～10min滤失量，实验保持阀门处于开启状态。
若初始加载压力与最终稳定时压力变化较大且漏失依然在发生，则在继续升压至初始压力测试点0.5MPa，继续侯堵5～10min，直至初始加载压力与最终稳定时压力变化较小且或者漏失不再发生，或者漏失虽然发生，但是基本上趋于稳定漏失速率，此时可以继续缓慢加压至0.7MPa或者更高压力，继续承压，每上升一个增加压力点，承压堵漏过程与前面步骤类似，直至承压到最高压力后，结束实验，记录不同压力下漏失量、承压时间等重要参数。实验结果如表1所示。
表1快失水堵漏配方对楔型裂缝(5.0-7.0mm)封堵
对于5-7mm的楔形裂缝，本发明的快失水堵漏剂最高可以承压到18.4MPa。
本发明的快失水柱塞式堵漏剂对于漏层明确，且漏层段比较短(小于100m)使用效果较好，如果漏层是一个点，出现大漏或者失返性漏失，使用快失水堵漏成功率在95％以上，且不会出现复漏的现象。另外该堵漏剂现场配制简单，只有一种材料，注入速度快，顶替及起钻安全，不需要特殊设备，堵漏工艺技术先进成熟，安全系数高，可操作性强，保证了深井复杂井堵漏施工的顺利进行。
本发明的快失水柱塞堵漏剂中固相颗粒尺寸小，均为微米级的，容易进入各种地层中尺寸大小的漏失空间，在地层压力作用下，快速失水，堵漏浆中的高孔固相物质迅速沉淀、固结形成滤饼，不断压实填塞漏失通道，达到封堵住漏层的目的。
本发明的快失水柱塞式堵漏剂配制成的堵漏浆，注入漏失地层后，在温度和压力的作用下各组分之间不同程度地发生化学、物理反应，加上各组分之间的协同效应，不同堵漏剂各组分在漏失通道中先堆积架桥再填充加固，并快速失水形成强力柱塞，同时，由于所形成的快失水柱塞具有高渗透性的微孔结构及整体充填特性，能过滤透过水及空气，但不能透过钻井液，钻井液则在所形成的塞面上快速失水，形成光滑平整致密的滤饼，起到进一步严密封漏失通道的效果封堵漏层。所以该快失水柱塞堵漏剂堵漏成功率高，复漏率低，钻进现场可节约工程时间，降低钻井整体成本。
其主要优点有：
①本发明的堵漏剂，不管遇到任何严重程度的漏失，均适用；
②可存放在井场，一旦发生漏失，立即使用；
③使用清水配制，而不是泥浆，堵漏浆密度可应用到2.3g/cm3(19.2ppg)以上；
④不需要促凝剂或缓凝剂；
⑤只需要这一种产品，对比传统的复配不同类型堵漏剂的桥浆堵漏方式，省去了储存空间，也减少了废弃物；
⑥适用于所有类型的钻井液体系，包括水基、油基和合成基；
⑦不需要预处理，也不需要隔离液；
⑧高性价比产品。
本领域技术人员不难理解，本发明的一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂及其制备方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂，其特征在于，包括以下份数的各组分：硅藻土10-15份、硫酸钙15-20份、硅酸盐15-20份、抗盐土1-3份、纤维10-15份、弹性材料5-10份、碳酸钙10-15份、云母片5-10份；
其中，堵漏剂材料粒径呈微米级分布，且D50＝22um；
所述纤维包括植物纤维和矿物纤维，所述植物纤维和矿物纤维的比例为1:1；
所述碳酸钙、云母片的粒径均小于200目；
所述弹性材料包括天然橡胶20-30份，碳酸钙3-5份。
2.一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂的制备方法，采用权利要求1所述的堵漏剂，按照先后顺序包括以下步骤：
(1)将所述碳酸钙、云母片均粉碎至粒径小于200目；
(2)将天然橡胶20-30份，碳酸钙3-5份加入到混料机内充分混匀即得弹性材料；
(3)将步骤(1)处理后的碳酸钙、云母片与步骤(2)制得的弹性材料加入到混料机中，再加入硅藻土10-15份、硫酸钙15-20份、硅酸盐15-20份、抗盐土1-3份、纤维10-15份充分混匀即可。
3.根据权利要求2所述的一种钻井液快失水柱塞式堵漏剂的制备方法，其特征在于，通过该方法制备的堵漏剂其材料粒径呈微米级分布，该堵漏剂现场使用时需用清水配制，最高浓度可达35％，浆液可加重至2.30g/cm3，该浆液在100PSI压差作用下，1-2分钟全失水。
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