CN1432620A - 钻井屏蔽暂堵剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明的屏蔽暂堵剂是针对渗透漏失的特点,并克服一般随钻堵漏材料的一些缺点而研制的一种即可防漏堵漏又可减少储层损害的暂堵材料。它由溶胀性材料、架桥材料、填充材料和抑制性材料等组成,其中溶胀性材料为楠木根粉、棉花桃等可以在水溶情况下膨胀并形成纤维状凝胶的所有材料,粒径大小为0~838μm;架桥材料为片状云母,粒径大小为97~381μm;填充材料即可为普通碳酸钙,也可为轻质碳酸钙,粒径大小为0~117μm;抑制性材料可以为下列材料中的一种或其中几种的混合物:聚丙烯腈钠盐、聚丙烯腈钾盐、聚丙烯腈铵盐、腐植酸钾等。

Description

钻井屏蔽暂堵剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种钻井过程中使用的添加剂,特别是涉及一种防漏、堵漏和储层保护剂及其在钻井过程的应用。
背景技术
在钻井过程中,井漏是难免要经常发生的一种现象。其中尤其以渗透性漏失最为常见。而一旦井漏发生之后,除了浪费钻井液、增加钻井成本外,在漏失严重时还会由于井内液柱压力不能平衡地层孔隙压力与地层坍塌压力,导致井涌、井塌等更加严重的后果出现。同时,发生在储层井段的漏失,除了会造成储层损害以外,对探井而言还可能会失去发现油气层的机会,对开发井而言,则可能会降低油气采收率。
目前,虽然已经开发了不少随钻暂堵材料,但按照其材料组成,基本上可以分为两种,一种为以DF-1单向压力封闭剂(又称液体套管)为代表的暂堵材料,另一种为以801(或891)为代表的暂堵材料。但两者均存在一定的问题,如DF-1,封堵效果还可以,但保护油气层效果较差,通过储层岩芯渗透恢复试验知道,储层岩芯渗透恢复率增加值一般在10%左右,很难达到保护油气储层之目的。而891暂堵剂,不但封堵效果差,而且还有较强的增粘现象,这给现场应用带来诸多不便,如需要再加入稀释剂稀释等(见参考文献:扬振杰,调整井单向压力封闭剂防漏堵漏工艺,中原钻采工艺,1988(4);何劲,组合堵漏材料在川东地区的应用,石油钻采工艺,1994(4);黄蕾  张建华,单向压力暂堵剂在保护油气层中的应用,钻井液与完井液,1992(4);王厚燕  王秋菊  张云,随钻堵漏技术在中原油田的应用,1995(2);地矿部石油局科研项目成果报告:西藏伦坡拉探区防止油气层损害钻井完井液技术应用研究P13~18,P30~35)。一般来讲,作为一种好的随钻暂堵材料,除了具备良好的封堵效果外,还应兼备保护油气储层和对泥浆粘度影响不大等特点。
因此,针对渗透漏失地层特点,研制开发一种既可防漏堵漏又可减少油气层损害的暂堵材料是十分必要的。申请人正是应这种要求而研制开发了本发明的屏蔽暂堵剂,它除了具备随钻堵漏材料的防漏堵漏特点外,还具备了减少储层损害、降低钻井液的滤失量,又不影响钻井液流变性的优点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术的些缺点,并且针对渗透漏失的特点,研制出一种即可防漏、堵漏、又可减少储层损害的适用于钻井工程的屏蔽暂堵材料及其在钻井过程中的应用方法。
本发明之一的屏蔽暂堵剂由下列四种材料组成:
A.溶胀性材料,即可以在水溶情况下膨胀并形成纤维状凝胶的材料,其粒径范围是5~381微米;
B.架桥材料,即有一定强度和棱角的惰性固体材料,其粒径范围是11~541微米;
C.填充材料,即与架桥材料类似的、有一定强度和棱角的惰性固体材料,其粒径范围是5~117微米;
D.抑制性材料,即具有抑制页岩和粘土水化膨胀的有机聚合物,其性能满足中华人民共和国石油天然气行业标准,SY/T;
上述四种材料按重量比计A∶B∶C∶D为(1~5)∶(1~5)∶(0.5~5)∶(0.5~4)。
上述的溶胀性材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:榆树皮、棉花桃、楠木根粉、棉花、麻皮、锯末、凹凸棒石、纸屑、玉米芯;其粒径范围是5~381微米。其中优选的溶胀性材料为榆树皮、棉花桃、楠木根粉,优选的粒径范围是11~200微米。
上述的架桥材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:云母、碳酸钙、核桃壳、贝壳、油溶树脂、沥青、软硬橡胶、蛭石、石英,其粒径范围是11~541微米。其中优选的架桥材料为云母、碳酸钙、油溶树脂,优选的粒径范围是97~381微米。
上述的填充材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:云母、碳酸钙、核桃壳、贝壳、油溶树脂、沥青、软硬橡胶、蛭石、石英,其粒径范围是5~140微米。其中优选的填充材料为云母、碳酸钙、核桃壳,优选的粒径范围是5~117微米。
上述的抑制性材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:聚丙烯腈钠盐、聚丙烯腈钾盐、聚丙烯腈铵盐、腐植酸钾。
本发明之二就是所述的屏蔽暂堵剂在钻井过程中作为防漏、堵漏和储层保护剂的应用。
其防漏堵漏及保护油气储层的机理和应用方法如下:
钻遇漏失层时,在钻井液中加入一定量的本发明的屏蔽暂堵剂,在正压差作用下,其中的架桥材料与溶胀性材料在近井壁地层孔隙或微裂缝处架桥并涂敷,填充材料充填于其孔隙或微裂缝中,加上溶胀材料的溶胀作用,使其在井眼的近井壁处形成一层致密的屏蔽层,这层屏蔽层渗透性很差,阻止了钻井液向地层中漏失,从而达到了防漏堵漏之目的,并提高了井壁的承压能力。
同时,它阻止了钻井完井液中的固相和液相侵入储层孔隙深处,而且这层屏蔽层在压力反转(即储层孔隙压力大于井眼液柱压力)时从井壁脱落,从而疏通原来被堵塞的孔隙。另外,即使有钻井液滤液侵入储层时,由于本发明的屏蔽暂堵剂中的抑制性材料增加了钻井完井液的抑制能力,减少了由滤液侵入储层造成的粘土矿物水化膨胀与分散,从而减少了储层损害。
发明的效果
根据室内实验和现场跟踪结果表明,本发明研制开发的屏蔽暂堵剂完全达到了设计的防漏堵漏和保护油气层等要求,具体表现在以下几个方面:
①本发明对高孔渗性和微裂缝漏失地层,防漏成功率达100%,对裂缝较大,且漏失严重的地层,配合一定的粗、中、细架桥材料,一次堵漏成功率达90%。
而现有技术DF-1的防漏成功率仅为70%左右,堵漏成功率不到40%,891暂堵剂更低。见参考文献:黄蕾  张建华,单向压力暂堵剂在保护油气层中的应用,钻井液与完井液,1992(4);地矿部石油局科研项目成果报告:西藏伦坡拉探区防止油气层损害钻井完井液技术应用研究P13~18和P30~35,其防漏堵漏实验数据择录于表1。
②在钻井完井液中加入2%左右的PB-1多功能屏蔽暂堵剂可使地层渗透恢复率提高20%左右
而现有技术DF-1和891暂堵剂的渗透恢复率增加值为10%左右,见表2(该实验数据摘自地矿部石油局科研项目成果报告:西藏伦坡拉探区防止油气层损害钻井完井液技术应用研究)。
                           表1   防漏堵漏实验结果
序号 浆液配方 封堵砂床或裂缝大小 封堵效果
0.7MPa 3.5MPa
1     基浆     80目以细 稍加压全漏失
2 基浆+1%PB-1 40-80目 5″漏失停止,漏失30ml 2″漏失15ml堵住
基浆+1%DF-1 5″漏失停止,漏失40ml 全漏失
基浆+1%891 58″出气全漏失
3 基浆+2%PB-1 20-40目 3″漏失停止,漏失20ml 漏失45ml堵住
基浆+2%DF-1 8″漏失停止,漏失50ml 漏失80ml堵住
基浆+2%891 67″漏失停止,漏失100ml 3分钟出气全漏失
4 基浆+4%PB-1 10-20目 3″漏失停止,漏失25ml 漏失20ml堵住
基浆+4%DF-1 3″漏失停止,漏失80ml 全漏失
基浆+4%891 全漏失
5 基浆+2%PB-1+2%H(中) 1mm 常压漏失50ml,0.7MPa漏失340ml 漏失50ml堵住
基浆+2%DF-1+2%H(中) 常压漏失50ml,0.7MPa漏失470ml 漏失120ml堵住
基浆+2%891+2%H(中) 常压漏失50ml,0.7MPa漏失800ml 漏失740ml堵住
6 基浆+2%PB-1+2%H(中) 1mm 常压漏失50ml,0.7MPa漏失340ml 漏失50ml堵住
基浆+2%DF-1+2%H(中) 常压漏失50ml,0.7MPa漏失470ml 漏失120ml堵住
基浆+2%891+2%H(中) 常压漏失50ml,0.7MPa漏失800ml 漏失740ml堵住
注:基浆为7%安邱土+8% Na2CO3(土量);H(中)表示中等颗粒的核桃壳
              表2    储层岩芯损害渗透恢复率评价实验结果
配  方        渗透恢复率(%) 备注
    β1     β2     β
  基  浆     43 基浆配方为:7%安邱土+8% Na2CO3(土量);所用岩芯为松南地区五家户储层岩芯。
  基浆+2%PB-1     66     68     67
  基浆+2%DF-1     55     47     51
  基浆+2%891     50     54     52
具体实施方式
实施例1:
30克11~200μm榆树皮+30克97~381μm生橡胶+20克5~117μm的硅粉+20克聚丙烯腈钾盐混合即可得到100克的本发明的屏蔽暂堵剂。
实施例2:
25克11~200μm的棉花桃粉+30克97~381μm的黑云母+20克5~117μm的轻质碳酸钙+10克NH4PAN+15可腐植酸钾混合即可得到100克的本发明的屏蔽暂堵剂。本产品的生产方法为:将溶胀性材料、架桥材料和填充材料用球磨机或雷蒙机粉成各自所要求的粒径范围,与抑制性材料一起按(1~5)∶(1~5)∶(0.5~5)∶(0.5~4)混合即可得到本发明的屏蔽暂堵剂。

Claims (10)

1.一种钻井屏蔽暂堵剂,它由下列四种材料组成:
A.溶胀性材料,即可以在水溶情况下膨胀并形成纤维状凝胶的材料,其粒径范围是5~381微米;
B.架桥材料,即有一定强度和棱角的惰性固体材料,其粒径范围是11~541微米;
C.填充材料,与架桥材料特性类似,即有一定强度和棱角的惰性固体材料,其粒径范围是5~140微米;
D.抑制性材料,即具有抑制页岩和粘土水化膨胀的有机聚合物,其性能满足中华人民共和国石油天然气行业标准(钻井液材料部分,SY/T);
上述四种材料按重量比计A∶B∶C∶D为(1~5)∶(1~5)∶(0.5~5)∶(0.5~4)。
2.如权利要求1所述的屏蔽暂堵剂,其特征在于,所述的溶胀性材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:榆树皮、棉花桃、楠木根粉、棉花、麻皮、锯末、纸屑、玉米芯,其粒径范围是5~381微米。
3.如权利要求1所述的屏蔽暂堵剂,其特征在于,所述的架桥材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:云母、碳酸钙、核桃壳、贝壳、油溶树脂、沥青、软硬橡胶、蛭石、石英,其粒径范围是11~541微米。
4.如权利要求1所述的屏蔽暂堵剂,其特征在于,所述的填充材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:云母、碳酸钙、核桃壳、贝壳、油溶树脂、沥青、软硬橡胶、蛭石、石英,其粒径范围是5~140微米。
5.如权利要求1所述的屏蔽暂堵剂,其特征在于,所述的抑制性材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:聚丙烯腈钠盐、聚丙烯腈钾盐、聚丙烯腈铵盐、腐植酸钾。
6.如权利要求1所述的屏蔽暂堵剂,其特征在于,所述的溶胀性材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:榆树皮、棉花桃、楠木根粉,其粒径范围是5~381微米。
7.如权利要求1所述的屏蔽暂堵剂,其特征在于,所述的架桥材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:云母、碳酸钙、核桃壳,其粒径范围是11~541微米。
8.如权利要求1所述的屏蔽暂堵剂,其特征在于,所述的填充材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:云母、碳酸钙、核桃壳,其粒径范围是5~140微米。
9.如权利要求1所述的屏蔽暂堵剂,其特征在于,所述的抑制性材料包括下列材料中的一种或其中几种的混合物:聚丙烯腈钠盐、聚丙烯腈钾盐、聚丙烯腈铵盐、腐植酸钾。
10.如权利要求1~9之一所述的屏蔽暂堵剂在钻井过程中作为防漏、堵漏和储层保护剂的应用。
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