CN102443383A - 一种高失水、可硬化、成塞堵漏剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高失水、可硬化、成塞堵漏剂。该高失水、可硬化、成塞堵漏剂，包括下列组分，各组分按质量百分比计：固化材料35～50%、复合堵漏剂25～35%、高失水材料5～15%、弹性膨胀材料5～10%、纤维材料10～15%；其中：复合堵漏剂为颗粒果壳：云母：棉籽壳按质量比5:2:1混合而成；固化材料为石膏：水泥：高炉矿渣：磷酸钠按质量比1:1:0.5:0.1混合而成；高失水材料为硅藻土或粉煤灰；弹性膨胀材料为覆膜吸水橡胶：覆膜吸水树脂按质量比1:1混合而成；纤维材料为9～11mm的聚丙烯腈纤维。该堵漏剂集高失水、延时膨胀、成塞固化、物理搭接于一体，形成的封堵层在后续钻进过程中不易被破坏，有效提高堵漏效率。

Description

一种高失水、可硬化、成塞堵漏剂

技术领域

本发明涉及油田钻井领域所用的一种助剂，特别是一种高失水、可硬化、成塞堵漏剂。

背景技术

井漏是一种在钻井过程中钻井液、水泥浆或其他工作液漏失到地层中的现象。井漏的发生不仅会耗费钻井时间，损失钻井液，而且可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况，严重时会导致井眼报废，造成重大的经济损失。

目前常用的堵漏材料主要分为物理堵漏材料和化学堵漏材料：物理堵漏材料主要有桥接堵漏材料和高失水堵漏材料。桥接堵漏材料主要依据颗粒级配原理，针对不同裂缝大小使用不同颗粒尺寸的核桃壳、云母片、稻壳、棉籽壳、锯末等进行复配，从而封堵漏层。其主要缺点是当地下裂缝开口尺寸难以判断或裸眼漏失段较长，且存在多种形式裂缝或孔洞时，堵漏剂颗粒粒径与漏失地层孔喉直径难以合理匹配，起不到有效的堵漏作用。高失水堵漏材料主要是由纸屑、硅藻土、石灰等配制而成，在压差作用下迅速失水，浆液中的固相组分聚集、变稠形成滤饼，继而压实，填塞漏失通道；如果漏失通道较大，则在堵漏剂中混配一定比例的颗粒状惰性材料，利用架桥作用使漏失通道横截面积相对变小，有利于建立压差，形成封堵。其缺点是应用于类似于鲁迈拉埋藏较浅的碳酸盐岩地层时，由于该类碳酸盐岩连通性较好、多孔、性脆、易碎，形成的封堵层在后续钻进过程中极易被破坏而导致再次漏失。化学堵漏材料主要有化学凝胶堵漏剂、遇水遇油膨胀性堵漏材料、可固化水泥浆体系。化学凝胶堵漏剂主要是利用高分子材料和交联剂发生化学反应形成具有一定弹性，与岩石有较强粘附作用的凝胶体而达到封堵漏层的目的，其主要缺点是承压能力较差，成胶时间不好控制。遇水遇油膨胀性堵漏材料具有一定的膨胀性，能不严格要求其颗粒与漏失通道匹配，并可与桥接堵漏剂配合使用达到更好的封堵效果。但其应用在连通性较好、多孔、性脆、易碎碳酸盐岩同样存在后续钻进过程中被破坏的问题。可固化水泥浆体系在堵漏过程中，水泥浆不容易在漏失通道滞留，常因漏入地层深处而导致堵漏失败，且由于水泥浆的凝固特性，其注入时间必须严格控制，施工难度大。

发明内容

为了解决背景技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种高失水、可硬化、成塞堵漏剂，该堵漏剂集高失水、延时膨胀、成塞固化、物理搭接于一体，形成的封堵层在后续钻进过程中不易被破坏，有效提高堵漏效率。

本发明采用的技术方案是：该高失水、可硬化、成塞堵漏剂，包括下列组分，各组分按质量百分比计：固化材料35～50%、复合堵漏剂25～35%、高失水材料5～15%、弹性膨胀材料5～10%、纤维材料10～15%；其中：复合堵漏剂为颗粒果壳：云母：棉籽壳按质量比5:2:1混合而成；固化材料为石膏：水泥：高炉矿渣：磷酸钠按质量比1:1:0.5:0.1混合而成；高失水材料为硅藻土或粉煤灰；弹性膨胀材料为覆膜吸水橡胶：覆膜吸水树脂按质量比1:1混合而成；纤维材料为9～11mm的聚丙烯腈纤维（分子量10-15万）。

覆膜吸水橡胶XJ-Ⅱ和覆膜吸水树脂CSS是将吸水橡胶及吸水树脂以喷涂方式将粘土在其表面均匀包裹，在泵至钻头水眼时经水眼剪切破坏后释放出吸水橡胶及吸水树脂，覆膜吸水橡胶XJ-Ⅱ和覆膜吸水树脂CSS均购自山东一滕化工有限公司。

本发明具有如下有益效果：1）封堵速度快，堵漏成功率高。该堵漏剂中的架桥颗粒通过架桥填充作用，可以在孔隙、裂缝和溶洞中快速产生封堵；高失水材料在压差作用下快速失水从而使固相组分聚集变稠，形成滤饼继而压实；改性聚丙烯纤维在桥堵剂形成的骨架上二次架桥，使封堵层更加致密，然后在封堵层中形成网状结构，使封堵层强度增加，进一步提高堵漏成功率。2）封堵层承压能力强，成塞效果好，不易出现重复漏失。该堵漏剂中的弹性膨胀型材料，采用粘土做保护膜，在配置及注入过程中吸水膨胀速度较慢，注入井下后通过钻头水眼剪切破坏保护膜，开始吸水膨胀，并具有遇水延时膨胀特性，在形成的封堵层中在滤失水的作用下继续吸水膨胀，进一步加固封堵层；该堵漏剂中的固化材料填充于漏失通道中，通过调整加量在6～10小时内固化，从而加固连通性较好、多孔、性脆、易碎碳酸盐岩井壁及漏失通道。该堵漏剂在封堵漏层后在漏层裸眼段内进一步成塞，填充井壁未连通的空隙及裂缝，通过固化作用加固井壁。后续钻井中不易再次出现漏失现象。3）可简化严重漏失地层钻井程序。该堵漏剂配制方法简单，可用清水直接配制，不需要专用设备，从配置至堵漏结束仅需8-12小时。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进一步说明： 

实施例1、固化材料35Kg、复合堵漏剂25 Kg、高失水材料15 Kg、弹性膨胀材料10 Kg、纤维材料15 Kg。

实施例2、固化材料40 Kg、复合堵漏剂30 Kg、高失水材料10 Kg、弹性膨胀材料5 Kg、纤维材料15 Kg。

实施例3、固化材料45 Kg、复合堵漏剂35 Kg、高失水材料5 Kg、弹性膨胀材料5 Kg、纤维材料10 Kg。

实施例4、固化材料50 Kg、复合堵漏剂30 Kg、高失水材料5 Kg、弹性膨胀材料5 Kg、纤维材料10 Kg。

上述实施例中复合堵漏剂为颗粒果壳：云母：棉籽壳按质量比5:2:1混合而成；固化材料为石膏：水泥：高炉矿渣：磷酸钠按质量比1:1:0.5:0.1混合而成；高失水材料为硅藻土或粉煤灰；弹性膨胀材料为覆膜吸水橡胶：覆膜吸水树脂按质量比1:1混合而成；纤维材料为9～11mm的聚丙烯腈纤维。

以上各例均为常规配制，将堵漏材料混合后，按照每60份（重量）堵漏剂加入40份（重量）水搅拌均匀后测试各项性能见表1-3。

1、固化时间的测定：

将配制好的堵漏剂搅拌均匀, 倒入烧杯中, 放入恒温水浴（50℃）中每隔30min测定一次, 临近初凝时每隔15min测定一次, 求出凝结时间。表1为不同实施例固化时间测定数据：

  不同实施例固化时间测定        表1

变量	固化时间（h）
		50%实施例一堵漏浆	10.2
50%实施例二堵漏浆	8.4
		50%实施例三堵漏浆	7.3
50%实施例四堵漏浆	6.1

    从表1可以看出，按照实施例所配制的堵漏剂固化时间短，能够满足现场施工要求。

2、抗压强度的测定：

将堵漏剂置于50℃温度下的水浴中养护48小时，用强度测试仪测定固化后堵漏剂发生形变时的强度, 即为抗压强度。50℃下各实施例所配制堵漏剂抗压强度见表2：

    不同实施例抗压强度测定          表2

变量	抗压强度（MPa）
		实施例一	20
实施例二	20
		实施例三	20
实施例四	20

    从表2可以看出，可固化堵漏剂固化后具有较高的抗压强度，能够满足封堵后抗压要求。

3、封堵率的测定：

用环氧树脂胶粘石英砂, 制备人造岩芯进行封堵实验。岩芯直径为2.5cm，长度为8.0cm，先注入清水，测岩芯渗透率, 然后注入可固化堵漏剂, 在50℃温度下养护48小时，再用清水测岩芯渗透率。各实施例所配制堵漏剂封堵率见表3：

封堵率=（堵前渗透率一堵后渗透率）/堵前渗透率

             不同实施例所配制堵漏剂封堵率                表3

由表3可见, 本发明的高强度堵漏剂封堵率均在96%以上，封堵效果好。

现场实验：

表4

井别	井号	应用情况
			实验井	R378	钻至Dammam层（严重漏失层）627m处发生失返性漏失，清水盲钻至684m钻穿漏层后注入高浓度复合堵漏浆38m3，井口无返出。按照实施例4配方，配制堵漏浆45 m3注入至28 m3时有间断性返出，全部注入后，起钻静止6小时，下钻探塞，从636m钻塞至684m，无漏失。耗时12小时。
实验井	R380	钻至Dammam层（严重漏失层）618m处发生失返性漏失，清水盲钻至698m钻穿漏层后按照实施例4配方，配制堵漏浆60 m3，注入至,42m3时有间断性返出，全部注入后，起钻静止6小时，下钻探塞，从641m钻塞至698m，无漏失。耗时11小时。
			对比井	R375	钻至Dammam层581m发生失返性漏失，清水盲钻至670m钻穿漏层后使用高浓度复合堵漏剂结合水泥浆方式堵漏5次（根据每次堵漏后的实际情况调整下次堵漏所用复合堵漏剂加量及浓度），共使用高浓度复合堵漏剂170m3，水泥浆79m3，耗时109小时。

综合上述实例及有关数据，本发明所述的堵漏剂具有成本低、封堵效率高、耗时短等优点，尤其适用于裸眼漏失段长，且存在多种形式裂缝或孔洞的严重漏失地层。

Claims (3)

1.高失水、可硬化、成塞堵漏剂，包括下列组分，各组分按质量百分比计：固化材料35～50%、复合堵漏剂25～35%、高失水材料5～15%、弹性膨胀材料5～10%、纤维材料10～15%；其中：复合堵漏剂为颗粒果壳：云母：棉籽壳按质量比5:2:1混合而成；固化材料为石膏：水泥：高炉矿渣：磷酸钠按质量比1:1:0.5:0.1混合而成；高失水材料为硅藻土或粉煤灰；弹性膨胀材料为覆膜吸水橡胶：覆膜吸水树脂按质量比1:1混合而成；纤维材料为9～11mm的聚丙烯腈纤维。

2.根据权利要求1所述的高失水、可硬化、成塞堵漏剂，其特征在于：硅藻土粒径为600-800目，粉煤灰粒径为600-800目，高炉矿渣粒径为200-400目，颗粒果壳粒径为6-40目的核桃壳，云母6-40目的白云母，棉籽壳粒径为2-6目。

3.根据权利要求1所述的高失水、可硬化、成塞堵漏剂，其特征在于：固化材料50%、复合堵漏剂30%、高失水材料5%、弹性膨胀材料5%、纤维材料10%。