CN115651613B - 适用于裂缝地层的钻井堵漏剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于裂缝地层的钻井堵漏剂，解决了现有堵漏剂存在的与地层漏失通道尺寸的匹配性差，堵漏成功率低、提承压能力有限、容易复漏、成本高，所述堵漏剂包含以下重量百分数的组分：5‑30％的铝合金颗粒、10‑25％石英砂、20‑55％超细碳酸钙、5‑25％聚丙烯纤维、2‑20％弹性石墨、2‑15％改性石蜡。本发明成分简单、承压能力强、润滑性好、成本低、灵活适用于不同裂缝宽度的裂缝地层。
Description
技术领域
本发明涉及油井作业领域，具体的说是一种适用于裂缝地层的钻井堵漏剂。
背景技术
在石油钻井施工过程中，由于一个开次要钻穿多个地层，需要使用加大钻井液密度跨度来平衡地层压力，由于部分地层裂缝发育，导致施工过程中井漏成为普遍现象，因井漏导致的井眼失稳垮塌、地层流体进入井筒发生溢流，均给钻井施工带来极大的安全隐患。
桥接堵漏是解决裂缝性地层井漏问题的有效方法之一，桥浆堵漏利用不同形状及尺寸的堵漏材料，在裂缝内架桥、堆积和充填，可较好的封堵裂缝，具有配置快速、适用性广，可以用于孔隙、裂缝，甚至溶洞性漏失堵漏。如公开号109897614A公开了一种钻井液用桥接堵漏剂及其制备方法以及钻井液用封堵剂，属于油田堵漏技术领域。该发明的钻井液用桥接堵漏剂，包括：按重量百分比计，砂粒40-60％和填充材料40-60％；其中，砂粒的粒径为0.1-0.25mm，填充材料包括质量比为1：(0.8-1.2)的刚性材料和可变性材料。该发明的桥接堵漏剂能在沙漠地区钻井过程中钻遇裂缝时快速形成稳定的封堵层，但这类桥接堵漏材料粒径与地层漏失通道尺寸的匹配性差，封堵层致密性有限，特别是在裂缝≤1.5mm的地层中不易进入和驻留，导致堵漏成功率低、提承压能力有限、容易复漏、成本高等。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种成分简单、承压能力强、润滑性好、成本低，适用于地层裂缝宽度≤1.5mm的钻井堵漏剂。
本发明适用于裂缝地层的钻井堵漏剂，包含以下重量百分数的组分：
5-30％的铝合金颗粒、10-25％石英砂、20-55％超细碳酸钙、5-25％聚丙烯纤维、2-20％弹性石墨、2-15％改性石蜡。
所述聚丙烯纤维平均长度8mm，平均直径10-60μm。
所述弹性石墨回弹率25％。
当地层裂缝≤0.5mm，堵漏剂配比(质量份)为:5-15％铝合金颗粒+10-15％石英砂+35-55％超细碳酸钙+16-25％聚丙烯纤维+6-10％弹性石墨+8-15％改性石蜡；
当0.5mm＜地层裂缝≤1.5mm，堵漏剂配比(质量份)：16-30％铝合金颗粒+16-25％石英砂+20-34％超细碳酸钙+5-15％聚丙烯纤维+11-20％弹性石墨+2-7％改性石蜡。
当地层裂缝≤0.5mm，所述铝合金颗粒由粒径0.05mm:粒径0.1mm的质量比为3:1的颗粒组成；所述石英砂由粒径0.05mm:粒径0.1mm的质量比为3:2的颗粒组成；所述超细碳酸钙由2000目:4000目:6000目的质量比为4:2:1；
当0.5mm＜地层裂缝≤1.5mm，所述铝合金颗粒由粒径0.05mm:粒径0.1mm的质量比为3:1的颗粒组成；所述石英砂由粒径0.1mm:粒径0.2mm＝1:1的颗粒组成；所述超细碳酸钙由800目:1000目:2000目:4000目＝2:3:2:1。
本发明堵漏剂的使用比例为：100m3钻井液加入15-35t堵漏剂。
发明人在研究过程中发现，针对不同大小的微裂缝，采用不同粒径的铝合金颗粒和石英砂作为架桥颗粒，可以更有效形成堵漏结构的骨架，为纤维拉网材料及细微颗粒填充提供附着基础；进一步研究发现，在微裂缝中，架桥颗粒最佳粒径为D孔＝0.1D颗mm，采用该粒径的刚性颗粒能够较好的进入漏层并形成架桥。
采用特定配比的铝合金颗粒和石英砂作为架桥颗粒，两种材料在形成架桥过程中，铝合金基本不出现破碎，石英砂在压力作用下会进行破碎、嵌入并堵塞，可产生“缩径架桥”的效果，两者配合，提高架桥的质量，聚丙烯纤维能够在进入裂缝后拉筋、成网，在架桥形成的骨架基础上，形成稳定的网状结构，便于细微颗粒填充材料的附着，提高堵漏承压能力；采用弹性石墨能够在压差的作用下对微小孔道和地层中的原有小裂缝进行嵌入和堵塞，弹性特性可防止压力波动造成复漏情况；采用改性石蜡可以增加裂缝内流体的粘附力，便于堵漏材料的停驻，同时改善封堵层的润滑性。
特别采用了不同直径比的超细碳酸钙能够对裂缝通道实现逐级填充，形成致密的封堵层，从而达到结实封固漏层的效果；在细微裂缝堵漏时，常规填充的碳酸钙颗粒粒径为200-1000mm，但是经过研究试验发现，针对不同大小的微裂缝采用不同的800-6000目粒径及配比的微颗粒进行逐级填充，产生的封堵层更压实、坚韧，堵住裂缝的同时承压能力大幅提高，形成的泥饼光滑、摩阻小，提高钻井施工的安全性。
本发明采用特定配比的铝合金颗粒、石英砂架桥，复配聚丙烯纤维、超细碳酸钙颗粒、弹性石墨进行填充，改性石蜡提升堵漏浆停驻效果和泥饼质量，形成的堵漏剂能够适用于裂缝宽度≤1.5mm地层的防漏堵漏，具有承压能力强、润滑性好、成分简单、成本低的特点，同时材料本身抗温性能强，可达到200℃以上，满足8000m以上超深井的施工要求。
具体实施方式
本发明实施例所有原料均可市购，其中，所述聚丙烯纤维平均长度8mm，平均直径10-60μm，所述弹性石墨回弹率25％。
当地层裂缝≤0.5mm的堵漏剂实施例：
实施例1：堵漏剂配比(质量份):14％铝合金颗粒(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:1)+14％石英砂(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:2)+35％超细碳酸钙(2000目:4000目:6000目＝4:2:1)+23％聚丙烯纤维+6％弹性石墨+8％改性石蜡。
实施例2：堵漏剂配比(质量份):10％铝合金颗粒(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:1)+10％石英砂(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:2)+45％超细碳酸钙(2000目:4000目:6000目＝4:2:1)+17％聚丙烯纤维+8％弹性石墨+10％改性石蜡。
实施例3：堵漏剂配比(质量份):5％铝合金颗粒(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:1)+10％石英砂(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:2)+55％超细碳酸钙(2000目:4000目:6000目＝4:2:1)+16％聚丙烯纤维+6％弹性石墨+8％改性石蜡。
实施例4：堵漏剂配比(质量份):10％铝合金颗粒(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:1)+12％石英砂(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:2)+35％超细碳酸钙(2000目:4000目:6000目＝4:2:1)+20％聚丙烯纤维+8％弹性石墨+15％改性石蜡。
对比例1：堵漏剂配比(质量份):10％铝合金颗粒(粒径0.05mm)+12％石英砂(粒径0.05mm)+35％超细碳酸钙(4000目)+20％聚丙烯纤维+8％弹性石墨+15％改性石蜡。
对比例2：10％铝合金颗粒(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:1)+12％石英砂(粒径0.05mm:粒径0.1mm＝3:2)+35％超细碳酸钙(800目)+20％聚丙烯纤维+8％弹性石墨+15％改性石蜡。
按照10L水基钻井液加入3.5Kg实施例1-4的堵漏剂和对比例1-2，混合搅拌均匀制成堵漏浆。
试验采用QD-1型堵漏实验仪，加入4L实验样，在裂缝宽度0.3mm、氮气压力12MPa下进行漏失承压实验，并记录漏失量、承压强度等参数。
由试验可以看出，实施例1-4的堵漏浆配方可以较好的封堵裂缝，达到堵漏效果；对比例1可以产生封堵效果，但滤失量偏大，导致堵漏过程中钻井液消耗增加，体现不同粒径材料复配对堵漏效果具有一定提升；对比例2可以产生一定封堵效果，但滤失量偏大、承压能力降低，体现更细颗粒的超细碳酸钙可以提升封堵效果，增加承压能力。
当地层裂缝0.5mm＜地层裂缝≤1.5mm的堵漏剂实施例：
实施例5：堵漏剂配比(质量份)：30％铝合金颗粒(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝3:1)+24％石英砂(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝1:1)+20％超细碳酸钙(800目:1000目:2000目:4000目＝2:3:2:1)+5％聚丙烯纤维+14％弹性石墨+7％改性石蜡。
实施例6：堵漏剂配比(质量份)：20％铝合金颗粒(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝3:1)+20％石英砂(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝1:1)+28％超细碳酸钙(800目:1000目:2000目:4000目＝2:3:2:1)+5％聚丙烯纤维+20％弹性石墨+7％改性石蜡。
实施例7：堵漏剂配比(质量份)：16％铝合金颗粒(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝3:1)+16％石英砂(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝1:1)+34％超细碳酸钙(800目:1000目:2000目:4000目＝2:3:2:1)+15％聚丙烯纤维+11％弹性石墨+7％改性石蜡。
实施例8：堵漏剂配比(质量份)：17％铝合金颗粒(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝3:1)+18％石英砂(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝1:1)+23％超细碳酸钙(800目:1000目:2000目:4000目＝2:3:2:1)+15％聚丙烯纤维+20％弹性石墨+7％改性石蜡。
对比例3：堵漏剂配比(质量份)：17％铝合金颗粒(粒径0.1mm)+18％石英砂(粒径0.1mm)+23％超细碳酸钙(2000目)+15％聚丙烯纤维+20％弹性石墨+7％改性石蜡。
对比例4：17％铝合金颗粒(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝3:1)+18％石英砂(粒径0.1mm:粒径0.2mm＝1:1)+23％超细碳酸钙(600目)+15％聚丙烯纤维+20％弹性石墨+7％改性石蜡。
按照10L水基钻井液加入3.5Kg实施例5-8的堵漏剂和对比例3-4，混合搅拌均匀制成堵漏浆。
试验采用QD-1型堵漏实验仪，加入4L实验样，在裂缝宽度1.0mm、氮气压力12MPa下进行漏失承压实验，并记录漏失量、承压强度等参数。
由试验可以看出，实施例5-8的堵漏浆配方可以较好的封堵裂缝，达到堵漏效果；对比例3和对比例4可以产生一定封堵效果，但滤失量偏大、承压能力降低，体现不同粒径材料复配和使用更细颗粒的超细碳酸钙可以提升封堵效果，增加承压能力。
Claims (3)
1.一种适用于裂缝地层的钻井堵漏剂，其特征在于，包含以下重量百分数的组分：
5-30％的铝合金颗粒、10-25％石英砂、20-55％超细碳酸钙、5-25％聚丙烯纤维、2-20％弹性石墨、2-15％改性石蜡；
当地层裂缝≤0.5mm，堵漏剂配比为:5-15％铝合金颗粒+10-15％石英砂+35-55％超细碳酸钙+16-25％聚丙烯纤维+6-10％弹性石墨+8-15％改性石蜡；
当0.5mm＜地层裂缝≤1.5mm，堵漏剂配比：16-30％铝合金颗粒+16-25％石英砂+20-34％超细碳酸钙+5-15％聚丙烯纤维+11-20％弹性石墨+2-7％改性石蜡；
当地层裂缝≤0.5mm，所述铝合金颗粒由粒径0.05mm:粒径0.1mm的质量比为3:1的颗粒组成；所述石英砂由粒径0.05mm:粒径0.1mm的质量比为3:2的颗粒组成；所述超细碳酸钙由2000目:4000目:6000目的质量比为4:2:1；
当0.5mm＜地层裂缝≤1.5mm，所述铝合金颗粒由粒径0.05mm:粒径0.1mm的质量比为3:1的颗粒组成；所述石英砂由粒径0.1mm:粒径0.2mm＝1:1的颗粒组成；所述超细碳酸钙由800目:1000目:2000目:4000目＝2:3:2:1。
2.如权利要求1所述的适用于裂缝地层的钻井堵漏剂，其特征在于，所述聚丙烯纤维平均长度8mm，平均直径10-60μm。
3.如权利要求1所述的适用于裂缝地层的钻井堵漏剂，其特征在于，所述弹性石墨回弹率25％。
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