CN116265560B - 一种缝洞型储层随钻堵漏剂及制备方法与降解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及制备方法与降解方法。本发明的碎钻堵漏剂由水、热固性树脂、无机胶凝材料、硅烷偶联剂、一元醇和磷酸盐以质量比为100：(5～20)：(5～10)：(0.03～0.14)：(1～5)：(0.2～0.5)的比例配比混合，反应后制得。得到的缝洞型储层随钻堵漏剂，可以在正常钻进中，通过钻杆和钻头将其泵送至120℃的井下环境中，达到封堵缝洞型储层的目的。通过注入蒸汽等工艺可实现该堵漏剂的降解，恢复地层渗透率，可根据生产需求，自由控制解除封隔的时间，能够满足各类生产需求。
Description
技术领域
本发明涉及钻井液技术领域，尤其涉及一种缝洞型储层随钻堵漏剂及制备方法与降解方法。
背景技术
井漏是钻井过程中经常遇到的技术难题，井漏导致成本增加，严重制约钻井速度。为了解决井漏问题，现有的技术中主要的思路是向地层中注入堵漏剂，从而解决漏失的问题。
通常情况下，施工中选择多种堵漏剂封堵漏层，堵漏剂的好坏及选择对于堵漏是否成功至关重要。但当钻进至储层时，大多数堵漏剂因不具备解堵能力而不适用，否则堵漏剂将堵住裂缝，造成油气通道堵塞，将大大降低油气产量，对生产效益带来极大损伤。
为解决储层漏失问题，研究人员已成功研发一系列暂堵材料，进入地层后使漏层渗透率下降，在储层浅部形成有效的屏蔽环，防止储层进一步损害，投产时可解除堵塞恢复地层渗透率(通常用酸)，从而减小因井漏造成的油气层损害，达到有效保护储层的目的。但暂堵材料只能封堵裂缝型漏洞，当遇到缝洞型漏洞时，因尺寸小而无法产生堵漏作用。
同时，在钻进过程中，钻杆需要连接钻头，利用钻头的切削作用产生破岩效果。为使钻井液能够产生循环，携带岩石返回至井口，钻头有多个水眼。水眼的尺寸也影响使用的堵漏剂尺寸。当遇到较大尺寸的漏失时，需要起钻至井口，拆下钻头，仅利用钻杆进行堵漏。这一过程将大大增加钻井周期，增大钻井成本。如果是随钻堵漏剂，则省去了起下钻的施工流程，单次施工即可节约成本30万至40万。
目前，在大部分油田施工中，储层温度约120℃，当钻至储层时，若钻遇缝洞型漏失则直接选择完井，钻井液也会全部漏失，既污染了储层，又造成成本上涨，因此研发缝洞型储层随钻堵漏剂迫在眉睫。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及制备方法与降解方法。
第一方面，本发明提出了一种缝洞型储层随钻堵漏剂，其组分按重量份数计包括：
作为本发明的具体实施方式，其组分按重量份数计包括：
作为本发明的具体实施方式，所述热固性树脂为三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂或环氧树脂中的至少一种。热固性树脂为堵漏材料提供基础强度，即本体材料。
作为本发明的具体实施方式，所述无机胶凝材料为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。无机胶凝材料具有受压变形功能。
作为本发明的具体实施方式，所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。硅烷偶联剂可增加不同材料之间的相容性。
作为本发明的具体实施方式，所述无机胶凝材料与所述硅烷偶联剂的质量比为(5～10)：(0.03～0.1)；优选为(5～8)：(0.03～0.06)。
作为本发明的具体实施方式，所述一元醇为甲醇、乙醇中的至少一种。一元醇可以作为无机胶凝材料的缓凝剂。
作为本发明的具体实施方式，所述磷酸盐为焦磷酸钠、三聚磷酸钠中的至少一种。磷酸盐可以调节整个体系的黏度。
本发明中的上述原料均可自制，也可商购获得，本发明对此不作特别限定。
第二方面，本发明提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将无机胶凝材料和硅烷偶联剂加入水中，搅拌均匀，得到第一混合物；
S2：向第一混合物加入热固性树脂和一元醇，搅拌均匀，得到第二混合物；
S3：将第二混合物在封闭状态下，搅拌升温至50～60℃，持续搅拌1～2h，得到第三混合物；
S4：在搅拌状态下向第三混合物加入磷酸盐，搅拌均匀，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1和步骤S2中，搅拌速度各自独立地为3000r/min～6000r/min，搅拌时间各自独立地为20～60s；和/或
所述步骤S3和步骤S4中，搅拌速度优选为100r/min～300r/min。
需要说明的是，最后一步加入磷酸盐，可起到降低体系黏度的作用。
第三方面，本发明提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂的降解方法，为采用热蒸汽喷淋方法进行降解。
作为本发明的具体实施方式，将热蒸汽喷淋至缝洞型储层随钻堵漏剂处，使其强度降低，并逐渐降解，重新打开油气通道。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的可降解随钻堵漏材料，可随钻封堵缝洞型漏失，打破钻遇缝洞必须起钻后专堵或直接完井的传统作业方式，为降低井下风险和降低储层伤害提供了技术保障。
2、本发明的可降解随钻堵漏材料，可抗温120℃，持续封堵直到用蒸气解堵，抗温基本满足国内大部分工区的施工要求。
3、本发明的可降解随钻堵漏材料，可实现对裂缝的定向注入，通过注入蒸汽等简单工艺就可实现随钻堵漏剂的降解或破坏，恢复地层渗透率，可根据生产需求，自由控制解除封隔的时间，能够满足各类生产需求。解堵成本低于传统用酸解堵的方式，同时减省了用酸必须在公安部门报备的工作时间成本，消除了酸在运输过程和施工过程中对人员及环境带来的危害和风险。
附图说明
图1为模拟泵送过程中本发明实施例3得到的堵漏剂的粘度变化曲线图；
图2为模拟流经割缝过程中本发明实施例3得到的缝洞型储层随钻堵漏剂的粘度变化曲线图；
图3为模拟静止过程中本发明实施例3得到的缝洞型储层随钻堵漏剂的粘度变化曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。
本发明各实施例中所用的各试剂如下：
三聚氰胺甲醛树脂：工业级，滁州市龙飞化工有限公司。
酚醛树脂：工业级，FRJ-551，美国圣莱科特公司。
环氧树脂：工业级，E51，廊坊星朗源防腐材料有限公司。
硅酸盐水泥：工业级，G牌，燕新控股集团有限公司。
硫铝酸盐水泥：工业级，CA50-I重庆余沅建材有限责任公司。
乙烯基三氯硅烷：工业级，湖北鑫润德化工有限公司。
乙烯基三甲氧基硅烷：工业级，湖北鑫润德化工有限公司。
甲醇：分析纯，国药集团化学试剂公司。
乙醇：分析纯，国药集团化学试剂公司。
焦磷酸钠：工业级，廊坊鹏彩精细化工有限公司。
三聚磷酸钠：工业级，淄博鼎泽化工有限公司。
实施例1
本实施例提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、25g硅酸盐水泥和0.15g乙烯基三氯硅烷加到瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入25g三聚氰胺甲醛树脂和5g甲醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至50℃，持续搅拌反应2h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入1g焦磷酸钠，继续搅拌1min，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
实施例2
本实施例提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、25g硫铝酸盐水泥和0.15g乙烯基三甲氧基硅烷加到瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入50g酚醛树脂和10g乙醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至50℃，持续搅拌反应1h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入1.5g三聚磷酸钠，继续搅拌1min，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
实施例3
本实施例提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、40g硅酸盐水泥和0.3g乙烯基三氯硅烷加到瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入75g环氧树脂和15g甲醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至60℃，持续搅拌下反应2h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入2.5g焦磷酸钠，继续搅拌1min，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
实施例4
本实施例提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、50g硫铝酸盐水泥和0.5g乙烯基三甲氧基硅烷加到瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入100g三聚氰胺甲醛树脂和25g乙醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至60℃，持续搅拌下反应1h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入1g三聚磷酸钠，继续搅拌1min，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
实施例5
本实施例提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、45g硅酸盐水泥和0.4g乙烯基三氯硅烷加到瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入25g酚醛树脂和5g甲醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至60℃，持续搅拌下反应2h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入2g焦磷酸钠，继续搅拌1min，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
实施例6
本实施例提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、25g硫铝酸盐水泥和0.3g乙烯基三甲氧基硅烷倒入瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入50g环氧树脂和5g甲醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至60℃，持续搅拌下反应1h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入1g三聚磷酸钠，继续搅拌1min，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
实施例7
本实施例提供了一种缝洞型储层随钻堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、40g硅酸盐水泥和0.3g乙烯基三氯硅烷倒入瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入100g三聚氰胺甲醛树脂和15g乙醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至50℃，持续搅拌下反应2h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入2.5g三聚磷酸钠，继续搅拌1min，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
对比例1
本实施例提供了一种堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、25g硅酸盐水泥和1g乙烯基三氯硅烷倒入瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入100g三聚氰胺甲醛树脂和15g乙醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至50℃，持续搅拌下反应2h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入3.5g三聚磷酸钠，继续搅拌1min，得到堵漏剂。
对比例2
本实施例提供了一种堵漏剂及其制备方法，具体细节如下：
S1：将500g水、50g硅酸盐水泥和0.1g乙烯基三氯硅烷倒入瓦棱搅拌器中，搅拌速度为3000r/min，搅拌20s，得到第一混合物；
S2：向第一混合物内加入100g三聚氰胺甲醛树脂和15g乙醇，搅拌速度为6000r/min，搅拌60s，得到第二混合物；
S3：将第二混合物转移至封闭容器，在200r/min搅拌速度下，升温至50℃，持续搅拌下反应2h，得到第三混合物；
S4：在200r/min搅拌速度下，向第三混合物内加入2.5g三聚磷酸钠，继续搅拌1min，得到堵漏剂。
将实施例1～7得到的缝洞型储层随钻堵漏剂和对比例1～2得到的堵漏剂，进行性能评价，具体细节如下：
施工安全性：用稠化时间表征泵送缝洞型储层随钻堵漏剂的安全作业时间，在稠化之前将缝洞型储层随钻堵漏剂泵送到井底，即为安全，不会在钻杆内发生反应。按GB/T19139—2003《油井水泥实验方法》，使用常压稠化仪测量缝洞型储层随钻堵漏剂的稠化时间。通过记录环空缝洞型储层随钻堵漏剂在规定的模拟方案试验条件下，从稠化仪开始升温加压至稠度达100Bc所经过的时间，即稠化时间。
触变性：用ZNN-D6型六速旋转粘度计，在剪切速率接近零时，测定缝洞型储层随钻堵漏剂静止10s和10min，浆体开始流动的静切力τ10s和τ10min，用其差值△τ＝τ10min-τ10s表示缝洞型储层随钻堵漏剂的触变性。静切力又通称为静胶凝强度。该性能表征堵漏剂浆体可以顺利通过钻头水眼，并在被高速剪切后浆体材料又能快速恢复至一定强度，不会剪切变稀后，被钻井液冲稀。
降解性：缝洞型储层随钻堵漏剂置入老化罐，在滚子炉中120℃高温热滚6h，用300℃热蒸汽对缝洞型储层随钻堵漏剂进行喷淋，观察是否存在封隔体结构破损等现象。
表1实施例1-7得到的缝洞型储层随钻堵漏剂和对比例1～2得到的堵漏剂的性能
从表1结果可以看出实施例1-7制得的缝洞型储层随钻堵漏剂被高温蒸气喷淋后都发生破损，说明均具有降解性；120℃井底温度一般对应井深超过4000m，泵送时间在40min-60min之间，所以要求泵送时间超过60min，上述实施例制得的缝洞型储层随钻堵漏剂性能满足安全作业时间要求；△τ均大于25Pa，说明上述实施例制得的缝洞型储层随钻堵漏剂触变性强，容易通过钻头水眼，且通过后立即能恢复至一定强度。
对比例1中的硅酸盐水泥(无机胶凝材料)和乙烯基三氯硅烷(硅烷偶联剂)的质量比为25:1，制得的产品不能凝结成型；对比例2中的硅酸盐水泥(无机胶凝材料)和乙烯基三氯硅烷(硅烷偶联剂)的质量比为500:1，制得的产品受到高温蒸气喷淋后结构未发生破损，说明不能降解。
综上，本发明中的无机胶凝材料与所述硅烷偶联剂的质量比为(5～10)：(0.03～0.1)时，制得的缝洞型储层随钻堵漏剂能够泵送至封堵位置稠化进行封堵，在高温蒸气喷淋又能降解；二者比例为(5～8)：(0.03～0.06)时，性能更优。
实施例8
本实施例通过对实施例3得到的缝洞型储层随钻堵漏剂模拟现场施工条件的性能评价，具体细节如下：
缝洞型储层随钻堵漏剂浆液性能与水泥浆类似，表现出复杂的非牛顿流体特征。一般来说，属于剪切稀释型流体，描述剪切稀释型流体流变性质最常用的流变模式为幂律模式。
使用安东帕(Anton Paar)高温高压流变仪，模拟缝洞型储层随钻堵漏剂材料施工过程中遭遇的外界环境，如温度，剪切等，用幂律流体方程表征测试剪切粘度与剪切速率的关系：
式中：η-为剪切粘度，单位：mPa·s；
剪切速率，单位：s-1；
k-稠度系数，单位：mPa·s；
n-幂律指数。
采用实施例3中制备的缝洞型储层随钻堵漏剂模拟现场施工条件开展性能评价。利用高温高压流变仪，模拟缝洞型储层随钻堵漏剂在现场施工过程中受剪切及流变状态。根据现场施工情况，模拟40min的时间将缝洞型储层随钻堵漏剂泵送至120℃的井底，模拟剪切速率为500s-1，得到模拟泵送过程中缝洞型储层随钻堵漏剂的粘度变化，如图1所示。
从图1中可以看出，在30℃至120℃的40min升温过程中，缝洞型储层随钻堵漏剂的粘度保持在150mPa·s至250mPa·s之间。该粘度满足施工中泵送条件，达到施工要求。
模拟缝洞型储层随钻堵漏剂从钻头的水眼挤出的过程，设置剪切速率为1500s-1，温度为120℃，消耗时间为30s，得到模拟流经割缝过程中缝洞型储层随钻堵漏剂的粘度变化，如图2所示。
从图2可以看出，当缝洞型储层随钻堵漏剂流经水眼时，粘度保持在100mPa·s至120mPa·s之间。说明缝洞型储层随钻堵漏剂受到强烈剪切，与泵送过程相比，粘度下降，体现了剪切稀释性和触变性。
模拟缝洞型储层随钻堵漏剂出钻头水眼后，保持静止状态的情况。设置时间为10min，温度120℃，模拟剪切速率为10s-1，得到模拟静止过程中缝洞型储层随钻堵漏剂的粘度变化，如图3所示。
从图3可以看出，当缝洞型储层随钻堵漏剂受到水眼的高速剪切，进入漏失地层时，在10s-1的剪切速率下，缝洞型储层随钻堵漏剂的粘度迅速提升至3000mPa·s以上，体现出该体系具有很强的触变性，在关闭井口后，加压将堵漏剂浆体挤入地层时，浆体仍具有一定强度，不会被冲稀。
综上，从测定结果可以看出，本发明的缝洞型储层随钻堵漏剂完全满足井温高达120℃的缝洞型堵漏作业需求。
在本发明中的提到的任何数值，如果在任何最低值和任何最高值之间只是有两个单位的间隔，则包括从最低值到最高值的每次增加一个单位的所有值。例如，如果声明一种组分的量，或诸如温度、压力、时间等工艺变量的值为50-90，在本说明书中它的意思是具体列举了51-89、52-88……以及69-71以及70-71等数值。对于非整数的值，可以适当考虑以0.1、0.01、0.001或0.0001为一单位。这仅是一些特殊指明的例子。在本申请中，以相似方式，所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合都被认为已经公开。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (7)
1.一种缝洞型储层随钻堵漏剂，其特征在于，其组分按重量份数计包括：
所述热固性树脂为三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂或环氧树脂中的至少一种；
所述无机胶凝材料为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种；
所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种；
所述一元醇为甲醇、乙醇中的至少一种；
所述磷酸盐为焦磷酸钠、三聚磷酸钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的随钻堵漏剂，其特征在于，其组分按重量份数计包括：
3.根据权利要求1所述的随钻堵漏剂，其特征在于，所述无机胶凝材料与所述硅烷偶联剂的质量比为(5～10)：(0.03～0.1)。
4.根据权利要求3所述的随钻堵漏剂，其特征在于，所述无机胶凝材料与所述硅烷偶联剂的质量比为(5～8)：(0.03～0.06)。
5.权利要求1-4任一项所述的缝洞型储层随钻堵漏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将无机胶凝材料和硅烷偶联剂加入水中，搅拌均匀，得到第一混合物；
S2：向第一混合物加入热固性树脂和一元醇，搅拌均匀，得到第二混合物；
S3：将第二混合物在封闭状态下，搅拌升温至50～60℃，持续搅拌反应1～2h，得到第三混合物；
S4：在搅拌状态下向第三混合物加入磷酸盐，搅拌均匀，得到缝洞型储层随钻堵漏剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1和步骤S2中，搅拌速度各自独立地为3000r/min～6000r/min，搅拌时间各自独立地为20～60s；和/或
所述步骤S3和步骤S4中，搅拌速度各自独立地为100r/min～300r/min。
7.权利要求1-4任一项所述的缝洞型储层随钻堵漏剂或权利要求5或6所述的制备方法获得的随钻堵漏剂的降解方法，其特征在于，采用热蒸汽喷淋方法进行降解。
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