CN115784674A

CN115784674A - 一种油基钻井液堵漏用水泥浆及其应用

Info

Publication number: CN115784674A
Application number: CN202310089916.8A
Authority: CN
Inventors: 郭胜来; 李铭; 赵嘉鑫; 毕阳; 王荣; 李泽恩; 毕春雨; 钱海源; 杨智勇
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2023-02-09
Filing date: 2023-02-09
Publication date: 2023-03-14

Abstract

本发明属于油气井钻井技术领域，具体涉及一种油基钻井液堵漏用水泥浆及其应用。所述的油基钻井液堵漏用水泥浆，以重量份计，其原料组成为：100份的水泥，40份的水，4份的降失水剂，0.0075~1.5份的增容剂。本发明提供的堵漏水泥浆与传统水泥浆相比，具有与油基钻井液优异的相容性，可较好的解决打水泥塞治理油基钻井液漏失作业过程中遇到的水泥浆与油基钻井液配伍性差，导致的堵漏成功率低的难题。

Description

一种油基钻井液堵漏用水泥浆及其应用

技术领域

本发明属于油气井钻井技术领域，具体涉及一种油基钻井液堵漏用水泥浆及其应用。

背景技术

随着世界能源从常规油气勘探向非常规油气勘探的转变，页岩气等非常规油气受到越来越多的关注。根据美国能源情报署的数据，中国拥有世界上最大的页岩气储量。世界上75%的钻井地层为页岩地层，页岩地层的不稳定性以及页岩油气储层硬脆性矿物含量高、水敏性强，层理、微裂缝发育导致90%的页岩地层存在井壁失稳问题，补救措施造成的成本占钻井作业总成本的5-10%。油基钻井液因其具有较好的抑制作用，常用于钻井领域。尽管油基钻井液价格昂贵且污染环境，但在页岩地层中，它具有良好的润滑性、抑制性和井筒稳定性，这是水基钻井液所无法比拟的。与水基钻井液相比，在钻进特定地层时，油基钻井液的钻井周期更短，因此钻井总成本更低。然而，油基钻井液的漏失问题，却是限制油基钻井液钻井的一大难题。

目前，专门用于油基钻井液堵漏的材料较少，发生漏失时使用的主要是水基钻井液类型的堵漏材料，水基堵漏材料在油基条件下不膨胀、不搭桥成网，形成的封堵层强度低，不致密。且采用上述材料进行堵漏，在堵漏作业完成后继续钻井的过程中，易发生复漏的问题。采用水泥浆进行打水泥塞堵漏作业是一种比较好的堵漏方式。但是传统的水泥浆与油基钻井液，存在严重的配伍性问题。油基钻井液与水泥浆掺混后，会发生严重的乳化作用，形成油包水乳状液。油包水乳状液的形成，一方面使水泥浆与油基钻井液的流变性严重变差丧失流动性；另一方面，形成的油包水乳状液，将水泥浆分散成不连续的颗粒或液滴，使得水泥浆“凝而不固”，无法形成整体强度，或大幅度降低抗压强度。上述原因导致油基钻井液打水泥塞堵漏作业成功率较低，严重的影响打水泥塞堵漏作业的实施。

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堵漏用水泥浆体系，以解决传统水泥浆与油基钻井液配伍性不好而导致的油基钻井液打水泥塞堵漏成功率低的难题。

本发明所述的一种油基钻井液用堵漏水泥浆，以重量份计，其原料组成为：

水泥：100份

水：40份

降失水剂：4份

增容剂：0.0075~1.5份。

所述的水泥选自油井G级水泥。

所述的水为淡水或海水。

所述的降失水剂选自由多种乙烯类单体通过共聚反应制得的油井水泥降失水剂中的一种。例如，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）与丙烯酰胺、丙烯酸的共聚物；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）与N, N-二甲基丙烯酰胺、马来酸酐的共聚物；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）与N, N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、马来酸酐的共聚物等类型的降失水剂。

所述的增容剂选自嵌段聚醚类产品中的一种。

所述的增容剂为烷基酚醛树脂嵌段聚醚、酚胺醛树脂嵌段聚醚、胺类嵌段聚醚、醇类嵌段聚醚中的一种。该类增容剂，可以调控油基钻井液的乳化剂在油水界面的吸附量，进而实现水泥浆和油基钻井液相容性的调控。

将所述的油基钻井液用堵漏水泥浆应用于油气井钻井中，以体积比计，油基钻井液用堵漏水泥浆：油基钻井液=（1-7）：（1-3）。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明提供的一种油基钻井液堵漏用水泥浆拥有与油基钻井液优异的配伍性，主要利用增容剂吸附在油包水乳状液的界面膜上顶替部分油基钻井液中的乳化剂，降低界面膜的稳定性，使部分界面膜凝集、聚结，进而改善油基钻井液与水泥浆混合物的流变性和强度性能，实现增容的目的。

2、本发明提供的一种油基钻井液堵漏用水泥浆，操作方法简单，由于加入了增容剂，消除了堵漏用水泥浆与油基钻井液不配伍的难题，不需要在油基钻井液和水泥浆之间注入隔离液就可以保证施工效果，减少施工工序，节约了人力物力成本。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。

油基钻井液1配方

按重量份计，将100份的白油、3份的有机土、30份的水、10份的氯化钙、4.23份的乳化剂1、3份的氢氧化钙、3.76份的氧化沥青混合得到油基钻井液1。

油基钻井液2配方

按重量份计，将100份的白油、2.89份的有机土、15.16份的水、6.50份的氯化钙、3.61份的乳化剂2、3.61份的乳化剂3、7.22份的氧化钙、3.61份的氧化沥青混合得到油基钻井液2。

实施例1

本实施例1提供了一种油基钻井液堵漏用水泥浆，该油基钻井液堵漏用水泥浆包括以下重量份的组份：100份的水泥；40份的淡水；4份的降失水剂；0.15份的增容剂。

水泥选自油井G级水泥；降失水剂选自油井水泥降失水剂中的一种；增容剂选自烷基酚醛树脂嵌段聚醚。

实施例2

本实施例2提供了一种油基钻井液堵漏用水泥浆，该油基钻井液堵漏用水泥浆包括以下重量份的组份：100份的水泥；40份的淡水；4份的降失水剂；0.15份的增容剂。

水泥选自油井G级水泥；降失水剂选自油井水泥降失水剂中的一种；增容剂选自酚胺醛树脂嵌段聚醚。

实施例3

本实施例3提供了一种油基钻井液堵漏用水泥浆，该油基钻井液堵漏用水泥浆包括以下重量份的组份：100份的水泥；40份的淡水；4份的降失水剂；0.15份的增容剂。

水泥选自油井G级水泥；降失水剂选自油井水泥降失水剂中的一种；增容剂选自胺类嵌段聚醚。

实施例4

本实施例4提供了一种油基钻井液堵漏用水泥浆，该油基钻井液堵漏用水泥浆包括以下重量份的组份：100份的水泥；40份的淡水；4份的降失水剂；0.15份的增容剂。

水泥选自油井G级水泥；降失水剂选自油井水泥降失水剂中的一种；增容剂选自醇类嵌段聚醚。

实施例5

本实施例5提供了一种油基钻井液堵漏用水泥浆，该油基钻井液堵漏用水泥浆包括以下重量份的组份：100份的水泥；40份的淡水；4份的降失水剂；0.0075份的增容剂。

实施例6-14

按照实施例5的方法，只改变增容剂酚胺醛树脂嵌段聚醚的加量，各原料的用料如表1所示。

表1 实施例6-14中的增容剂加量表

比较例1

按重量份计，将100份的水泥、40份的淡水、4份的降失水剂混合得到水泥浆。

测试例

（1）对堵漏用水泥浆与油基钻井液混合后的流变性及抗压强度测试

在进行堵漏用水泥浆与油基钻井液混合后的流变性及抗压强度测试时，将比较例1、实施例1-10中配置的堵漏用水泥浆分别与油基钻井液1或2等体积混合，对体系进行流变性和抗压强度(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 水泥浆与油基钻井液混合后的流变性与强度性能

从表2可以看出，水泥浆和油基钻井液1和油基钻井液2掺混后，由于发生了乳化作用，形成了乳状液，混合流体的流变性明显变差，难以流动。在堵漏作业过程中，如此高粘度的液体，将会导致憋泵，甚至固钻杆等事故的发生。从堵漏的效果来说，如此高粘度的流体也难以进入地层微裂缝，影响实际的封堵效果，容易导致后期钻井过程中重复漏失的发生。就强度而言，水泥浆与油基钻井液1混合后，混合浆体仍有一定的强度，但是水泥浆与油基钻井液2混合后，混合流体没有强度形成，就无法对地层裂缝实现有效封堵。不同类型的增容剂均能很好的解决油基钻井液与水泥浆不配伍的问题。在加入四种不同的增容剂后，混合体系（油基钻井液混掺50%）的流变性得到了明显地改善，且抗压强度也均具有明显的改善，尤其是与油基钻井液2混合后，混合浆体重新有了强度，可有效保证油基钻井液堵漏施工安全和成功率。

（2）对堵漏用水泥浆的稠化性能测试

将对比例1水泥浆与油基钻井液2以体积比1:1进行混合，实施例11-14配置的堵漏用水泥浆与油基钻井液1分别以体积比4:1；7:3；3:2；1:1进行混合。对体系进行稠化时间进行检测，测结果如表3示：

表3 堵漏用水泥浆稠化性能

由表3可以看出，对比例1与油基钻井液1掺混后，在高温90℃的稠化时间只有7min，无法满足施工要求（至少2小时以上，具体时间与井深有关）。实施例11、12、13、14与油基钻井液按照设计比例掺混后，稠化时间均足够长，有利于固井安全。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种油基钻井液用堵漏水泥浆，其特征在于，以重量份计，其原料组成为：

水泥：100份

水：40份

降失水剂：4份

增容剂：0.0075~1.5份。

2.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏水泥浆，其特征在于，所述的水泥选自油井G级水泥。

3.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏水泥浆，其特征在于，所述的水为淡水或海水。

4.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏水泥浆，其特征在于，所述的降失水剂选自由多种乙烯类单体通过共聚反应制得的油井水泥降失水剂中的一种。

5.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏水泥浆，其特征在于，所述的增容剂选自嵌段聚醚类产品中的一种。

6.根据权利要求1所述的油基钻井液用堵漏水泥浆，其特征在于，所述的增容剂为烷基酚醛树脂嵌段聚醚、酚胺醛树脂嵌段聚醚、胺类嵌段聚醚、醇类嵌段聚醚中的一种。

7.权利要求1-6任一项所述的油基钻井液用堵漏水泥浆在油气井钻井中的应用。

8.根据权利要求7所述的油基钻井液用堵漏水泥浆在油气井钻井中的应用，其特征在于，以体积比计，油基钻井液用堵漏水泥浆：油基钻井液=（1-7）：（1-3）。