CN105199685A - 一种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涉及一种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，由聚丙烯酰胺、磺化沥青、降滤失剂、聚合物凝胶堵漏剂、桥塞堵漏剂、橡胶粒、单向压力封堵剂、锯末、云母、蛭石、碱度控制剂和水组成，这种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，针对诱导性裂缝变化及常规桥接堵漏剂封堵范围窄的实际问题，研选弹性堵漏材料、复配胶束聚合物和填充材料防漏堵漏剂能对较宽尺寸裂缝产生有效的封堵作用，在一定程度上克服传统桥接堵漏剂对漏失通道尺寸的依赖，提高对诱导性裂缝防漏堵漏的成功率，承压能力达到4mPa，可在较短时间内有效封堵漏层，起到防漏堵漏的效果。
Description
技术领域
本发明属于钻井液领域，特别涉及一种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液。
背景技术
井漏是影响钻井作业安全的危害最严重的复杂情况之一，井漏的发生不仅会给钻井工程带来损失，也为油气资源的勘探开发带来极大困难。井漏问题一直是困扰国内外石油勘探、开发的重大工程技术难题，至今未能完全解决，目前应用最广泛的桥接堵漏剂须准确掌握地层孔隙或裂缝尺寸。但诱导性裂缝往往分布面积广，裂缝尺寸很难准确掌握，对其封堵效果更不理想。
以华庆油田为例，2008年以来，井漏问题越来越突出，发生漏失井数量、漏失量、漏失时间、漏失损失增加，华庆油田大部分为砂岩和洛河宜君地层的渗透性漏失，一次性堵漏成功率不达80%，年漏失经济损失超过几百万元。在元284区块施工过程中也发生了十余次严重的井漏，堵漏成功率不足50%，损失上佰万元。
由于诱导性裂缝往往分布面积广，裂缝尺寸很难准确掌握，而常规桥接堵漏剂封堵范围窄，因此，对诱导性裂缝的封堵效果更不理想。
发明内容
本发明的目的是针对诱导性裂缝变化及常规桥接堵漏剂封堵范围窄的实际问题，提供一种既具有很强的适应性，又具有很好的流变性的防漏堵漏钻井液。
为此，本发明提供了一种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，包括下述重量百分比的物质：
A、聚丙烯酰胺：0.3％～0.5%；
B、磺化沥青：0.5％～0.6%；
C、降滤失剂：0.3％～0.5%；
D、聚合物凝胶堵漏剂：0.2％～0.3%；
E、桥塞堵漏剂：0.3％～0.5%；
F、橡胶粒：2％～3%；
G、单向压力封堵剂：0.1％～0.2%；
H、锯末：0.5％～0.8%；
I、云母：0.3～0.5%；
J、蛭石：0.3～0.6%；
K、碱度控制剂：0.3％～0.5%；
余量为水。
该钻井液是由上述比例的化合物在常温常压下按照下述程序进行：
l）在现场配浆罐内装入上述配比的清水；
2）将上述配比的聚丙烯酰胺、磺化沥青、降滤失剂依次加入清水中混合均匀；
3）再加入上述比例的聚合物凝胶堵漏剂，搅拌使其充分溶解；
4）再分别加入上述比例的桥塞堵漏剂、橡胶粒、锯末、云母、蛭石、单向压力封堵剂，搅拌溶解；
5）加入碱度控制剂将PH调节至9～10。
所述的聚合物凝胶堵漏剂是能提供钾离子或钠离子的无机盐。
所述的聚合物凝胶堵漏剂是氯化钾或氯化纳或硝酸钾。
所述的单项压力封堵剂是粒径为300～800目的超细碳酸钙。
所述的碱度控制剂是氢氧化钠或氢氧化钾。
所述的桥塞堵漏剂粒径分布为
15～20%粒径0.05～0.1mm；
20～25%粒径0.1～0.2mm；
15～20%粒径0.2～0.3mm；
5～15%粒径0.3～0.4mm；
5～10%QD—2；
1～5%粒径0.4～0.5mm。
所述的橡胶粒粒径分布为
30～40%粒径0.01～0.1mm；
20%～30%粒径0.1～0.3mm；
20%～30%粒径0.3～0.5mm。
所述的降滤失剂是纤维素钠盐。
本发明的有益效果：本发明的这种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，针对诱导性裂缝变化及常规桥接堵漏剂封堵范围窄的实际问题，研选弹性堵漏材料、复配胶束聚合物和填充材料防漏堵漏剂能对较宽尺寸裂缝产生有效的封堵作用，在一定程度上克服传统桥接堵漏剂对漏失通道尺寸的依赖，提高对诱导性裂缝防漏堵漏的成功率，承压能力达到4mPa，可在较短时间内有效封堵漏层，起到防漏堵漏的效果。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，包括下述重量百分比的物质：
A、聚丙烯酰胺：0.3％～0.5%。
B、磺化沥青：0.5％～0.6%。
C、降滤失剂：0.3％～0.5%。
D、聚合物凝胶堵漏剂：0.2％～0.3%，
聚合物凝胶堵漏剂是能提供钾离子或钠离子的无机盐，在这里聚合物凝胶堵漏剂可以是氯化钾或氯化纳或硝酸钾。
E、桥塞堵漏剂：0.3％～0.5%，
桥塞堵漏剂粒径分布为：
15～20%粒径0.05～0.1mm；
20～25%粒径0.1～0.2mm；
15～20%粒径0.2～0.3mm；
5～15%粒径0.3～0.4mm；
5～10%QD—2；
1～5%粒径0.4～0.5mm。
F、橡胶粒：2％～3%，
橡胶粒粒径分布为：
30～40%粒径0.01～0.1mm；
20%～30%粒径0.1～0.3mm；
20%～30%粒径0.3～0.5mm。
所述的降滤失剂是纤维素钠盐。
G、单向压力封堵剂：0.1％～0.2%；
这里单项压力封堵剂是粒径为300～800目的超细碳酸钙。
H、锯末：0.5％～0.8%。
I、云母：0.3～0.5%。
J、蛭石：0.3～0.6%。
K、碱度控制剂：0.3％～0.5%，
碱度控制剂是氢氧化钠或氢氧化钾；
余量为水。
该钻井液是由上述比例的化合物在常温常压下按照下述程序进行：
l）在现场配浆罐内装入上述配比的清水；
2）将上述配比的聚丙烯酰胺、磺化沥青、降滤失剂依次加入清水中混合均匀；
3）再加入上述比例的聚合物凝胶堵漏剂，搅拌使其充分溶解；
4）再分别加入上述比例的桥塞堵漏剂、橡胶粒、锯末、云母、蛭石、单向压力封堵剂，搅拌溶解；
5）加入碱度控制剂将PH调节至9～10。
本实施例的这种钻井液的堵漏施工工艺如下：
1、做好探液面和漏失前后资料的收集，准确判断漏层。
2、根据井漏情况和漏层性质综合分析，确定适应性防漏堵漏剂类型、浓度和配备数量，堵漏浆密度应接近于钻进的井浆密度。
3、根据需要选择井浆或3-6％的膨润土浆为堵漏基浆，基浆粘度和切力要适当，控制漏斗粘度和密度为宜。
4、在地面配浆罐连续搅拌条件下，通过电动漏斗加入5～10%适应性防漏堵漏剂。配制量应以漏失地层承压，漏速大小、漏失通道形状、段长以及井眼尺寸等综合确定，通常范围为20～50m3/次。
5、采用光钻杆或带大水眼的钻具）下至漏层顶部10～50m位置，泵入已配好的堵漏浆至漏失层段，注入量以能全部覆盖漏层段并加2～10m3堵漏浆量，通常是10～25m3。
6、对于漏速小、井筒易满及不易压差卡钻的井，在井下条件允许的条件下，不起钻至安全井段，关闭防喷器提高承压能力，控制环空压力在0.5～5MPa（不能超过井口和地层破裂压力），能稳压10～30min后，开井泻压，起钻至安全井段罐满钻井液，静止4～6小时；对于漏失严重、井筒不易满及压差高的井，起钻至安全井段，关闭防喷器提高地层承压能力。若开始憋压达不到预定值，可采用分次挤入钻井液的办法，逐次将堵漏浆挤入漏失地层。若多次憋压过程中，套压一次比一次高，就表明有良好的堵漏效果。
7、堵漏浆进入地层的量应为注入量的2/3至全部。如果堵漏浆不易进入地层，为防“封门”现象，必须采取间隙法挤压，间隔时间为10～30min。
8、如能稳压，应控制环压为0.5～5MPa，并静止4h以上后，下钻至漏失井段上部，开泵循环钻井液试漏。
9、对于漏失井段长的井，可采用注入全井段较大量的堵漏浆，进行覆盖可能的全漏失井段。
本发明针对常规桥接堵漏剂的局限性，提出了适应防漏堵漏的思路，研选了组成适应防漏堵漏剂的弹性颗粒材料、胶束聚合物和填充加固剂，优选了防漏堵漏剂及其钻井液配方。
弹性材料具有较好的弹性，使其进入漏层后有一定的扩张填充和内部挤紧压实的双重作用；具有一定的可变形性，使其能够适应具有不同形状和尺寸的孔隙或裂缝。以上特点使弹性颗粒同时具有架桥和充填的双重功能。在压差的作用下，小于地层孔隙尺寸或裂缝宽度的弹性颗粒进入孔隙后，可通过架桥充填原理产生封堵；大于地层孔隙直径或裂缝宽度的弹性颗粒可通过挤压变形进入孔隙，然后通过较强的弹性作用对孔隙或裂缝产生扩张充填作用，从而对孔隙或裂缝产生较好的封堵作用。弹性颗粒材料的上述特点，克服了常规桥堵材料只能通过架桥充填封堵漏层的缺陷，适应的范围更广。在实际应用过程中，在漏层孔隙或裂缝尺寸未知的情况下，可使用较大尺寸的弹性颗粒堵漏，对孔隙直径大于弹性颗粒直径的较大孔隙，弹性颗粒可通过架桥充填起到封堵作用；对孔隙直径小于弹性颗粒直径的较小孔隙，弹性颗粒可通过挤压变形及扩张充填起到封堵作用。
胶束聚合物加入到水基钻井液中时，能够在固液界面迅速大量吸附，当达到临界浓度时，聚合物在岩石表面发生缔合，形成胶束。随着浓度的增加，胶束聚合物在固液界面（井壁）上形成大量胶束，胶束可依靠其界面吸力发展到胶束间缔合，从而在岩石表面形成封堵层，封堵地层孔隙或微裂缝。
填充加固材料的作用：在压差的作用下，填充加固材料进入由弹性材料和聚合物胶束形成的封堵层微孔隙，有利于进一步降低封堵层的渗透率，增强封堵层的强度，提高封堵层的承压能力。在实际堵漏作业过程中，较大尺寸的弹性颗粒材料可先对孔隙或裂缝产生一定程度的封堵，在此基础上胶束聚合物通过胶束形成新的封堵层，填充加固剂通过填充作用进入由弹性材料和胶束聚合物形成的封堵层的微孔隙，进一步降低封堵层的渗透率，增强封堵层的强度。
通过上述三种材料的协同作用，防漏堵漏剂在很大程度上摆脱了架桥充填理论的束缚，具有较好的适应特性，使其在较大范围内适应具有不同形状和尺寸的孔隙或裂缝，一定程度上解决了漏层对防漏堵漏材料的选择效应，弥补了常规堵漏剂颗粒级配很难达到合理要求的缺陷。特别是确保了井底地干净，保证了井下安全，节约了钻井成本。
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但下述实施例不用于限制本发明的实施范围。
长庆油田鄂尔多斯盆地洛河薄层泥岩岩屑微裂缝、裂缝尺寸主要在0.693mm—2.327mm范围，经常温浸泡24小时后严重扩大，达到3.698mm—5.012mm，扩大率高达114%—434%。导致钻井过程中出现由小型或中等程度的井漏演变为大型、特大型井漏。
实施例2：
青铜峡钠化土12%+NaOH0.6%+Na2CO30.4%+QD—22%+QD—36%+3mm橡胶粒3%+5mm橡胶粒4%+8mm橡胶粒3%+CDL—10.5%+2—4目米石6%+5—8目米石3%+5—20目米石5%。
元303-54井堵漏现场应用：漏失井深600-770m，漏失的层位为洛河组多点漏失，漏失速度在40-60m3/h，漏失量在450m3。
7月12日，23：00二开，钻进到600米突然发生有进不返性的严重漏失。在上下活动钻具，配桥塞堵漏浆40m3注入井底后，开泵50秒，有泥浆1/2量返出，循环正常后回复钻进。7月13日12：00井深670-700米液量逐渐减少，漏失量加大，当钻进到727米接单根开泵泥浆不返，开始起钻。在井口投入棉桃+锯末后，配堵漏浆40m3灌入井内，液面从井口返出。7月14日4：00开始静止堵漏；7月14日12：00下钻，有泥浆返出井口。7月14日14：30下钻到717米左右，开泵循环泥浆返出正常，当接单根钻进2米又漏失不返，漏速在40m3/h；7月14日16:00钻进至737米起钻。7月15日3:00注入水泥浆堵漏，水泥425号5吨。从7月15日至7月17日后凝。
7月17日应用防漏堵漏钻井液技术堵漏。11：00开始配堵漏浆60m3，同时下钻到590米，先进行了一个单根钻进，漏失堵漏浆40m3；12：00再次配堵漏浆50m3，反复几次注入30m3堵漏浆后，井口返出泥浆，起钻至表套底脚，关闭防喷器进行承压能力施工，经过多次开回水开泵注入10m3井口立压到达1MPa，16：00完成堵漏施工，罐满井口钻井液开始静止；1小时后观察井口看不见液面，继续在井口罐入钻井液至井口，静止后又不见液面。鉴于井上漏失减少，进行第二步堵漏。20：00开始下钻到710米左右，开始堵漏施工，注入堵漏浆10m3井口返出泥浆，停泵后开始起钻至表套脚，关闭防喷器进行地层承压能力施工，小排量多次注入堵漏浆10m3，立管压力逐渐升至3MPa；7月18日0：30静止，完成了堵漏施工。7月18日4：30-7：30下钻到底720米，开泵循环钻井液返出，经上下活动钻具循环一周后恢复钻进，解除108小时复杂。后期该井发生了掉牙轮事故，经过处理事故的多次起下钻和填井侧钻施工都没有发生钻井液不返的情况。
实施例3：
青铜峡钠化土10%+NaOH0.5%+Na2CO30.3%+QD—23%+QD—35%+5mm橡胶粒2%+8mm橡胶粒1%+CDL—10.5%+2—4目米石5%+5—20目米石4%。
元307-55井堵漏现场应用：
漏失井深572-1020m，漏失的层位为洛河组多点漏失，漏失速度在30-50m3/h，漏失量在600m3。该井有液量返出，施工井队没有给予足够重视，采用随钻堵漏钻进的方法堵漏。
8月5日21：00用清水二开，8月7日11：20钻进到572米突然发生有进不返性的严重漏失。起钻到表套角，配桥塞堵漏浆20m3注入井底后，在井口灌入12分钟10m3钻井液没有灌到井口；静止3小时后开始下钻到井底，开泵12分钟钻井液返出量有1/3，且返出量时大时小。8月8日1：00起钻到表套脚；配桥塞堵漏浆30m3注入井底后，井口返出量1/3-1/2，再次配堵漏浆30m3注入井底后，开泵返出液量正常；8月9日11：00起钻静止7.30小时，8月9日18：00下钻到562米，开泵6分钟后返出，开始改小循环用堵漏浆钻进；8月11日钻进到950米改大循环钻进。8月12日11：00钻进到1020米漏失严重，用2英寸水泵不停供液，加堵漏剂随钻堵漏钻进；8月14日24：00钻进到1410米，无钻井液起钻。
8月15日应用防漏堵漏钻井液技术堵漏。13：30配防漏堵漏浆20m3，同时下光钻杆至700米（根据井上漏失工况判断的漏失井段），分两次注入20m3后，井口返出钻井液，起钻至表套底脚开泵4分钟液量返出，罐满钻井液至井口开始静止6小时，17：00起钻。8月15日23：30准备下钻。8月16日2：30下钻到底进行开泵循环钻井液返出，上下活动钻具循环，恢复钻进。
实施例4：
青铜峡钠化土10%+磺化沥青粉0.2%+NaOH0.2%+QD—24%+QD—35%+3mm橡胶粒2%+5mm橡胶粒2%+CDL—10.2%。
元297-68井防漏现场应用：
漏失井深560-760m，漏失的层位为洛河组多点漏失，漏失速度在10-30m3/h，漏失量在300m3。因洛河组地层560米左右有微裂缝发生漏失，井漏在采用常规随钻堵漏没有见效的情况下，应用防漏堵漏钻井液技术随钻堵漏，随钻防漏堵漏钻穿漏失井段，杜绝了漏失量加剧和微裂缝的扩大。
7月22日14：00清水二开，7月23日12：00钻进到560米井口返出泥浆量减至一半。随即在上水罐加入高粘堵漏剂、PAM、混合堵漏剂和CMC材料进行随钻堵漏；21：00井深700漏失还没有减小，23：00开始应用随钻防漏堵漏钻井液技术，在上水罐加入混合堵漏剂、PAM、CMC和膨润土堵漏材料，配制防漏堵漏浆20m3堵漏；7月24日3：00井深760米，开始注入配好的随钻堵漏浆钻进，井口返出液量逐渐增大，漏失量减小，井口液量逐渐返出正常。7月25日8：00井深895米恢复正常钻进。
7月23日12：00在上水罐加入堵漏材料，反复多次加入堵漏剂后，井口返出泥浆有逐渐减小的趋势，21:00返出液量没有增加，接单根开泵返出液量的时间也在加长。23：00开始应用随钻防漏堵漏钻井液技术，在上水罐加入混合堵漏剂、PAM、CMC和膨润土堵漏材料，配制防漏堵漏浆20m3开始堵漏；7月24日15：00井深760应用了随钻堵漏施工钻进。7月24日3：00-7月25日8：00进行随钻防漏堵漏钻井液技术钻进到895米，井口返出液量恢复正常，仅用29小时钻穿漏失井段，到达了正常钻进。
综上所述，本发明的这种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，针对诱导性裂缝变化及常规桥接堵漏剂封堵范围窄的实际问题，研选弹性堵漏材料、复配胶束聚合物和填充材料防漏堵漏剂能对较宽尺寸裂缝产生有效的封堵作用，在一定程度上克服传统桥接堵漏剂对漏失通道尺寸的依赖，提高对诱导性裂缝防漏堵漏的成功率，承压能力达到4mPa，可在较短时间内有效封堵漏层，起到防漏堵漏的效果。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：包括下述重量百分比的物质：
A、聚丙烯酰胺：0.3％～0.5%；
B、磺化沥青：0.5％～0.6%；
C、降滤失剂：0.3％～0.5%；
D、聚合物凝胶堵漏剂：0.2％～0.3%；
E、桥塞堵漏剂：0.3％～0.5%；
F、橡胶粒：2％～3%；
G、单向压力封堵剂：0.1％～0.2%；
H、锯末：0.5％～0.8%；
I、云母：0.3～0.5%；
J、蛭石：0.3～0.6%；
K、碱度控制剂：0.3％～0.5%；
余量为水。
2.如权利要求1所述的诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：该钻井液是由上述比例的化合物在常温常压下按照下述程序进行：
l）在现场配浆罐内装入上述配比的清水；
2）将上述配比的聚丙烯酰胺、磺化沥青、降滤失剂依次加入清水中混合均匀；
3）再加入上述比例的聚合物凝胶堵漏剂，搅拌使其充分溶解；
4）再分别加入上述比例的桥塞堵漏剂、橡胶粒、锯末、云母、蛭石、单向压力封堵剂，搅拌溶解；
5）加入碱度控制剂将PH调节至9～10。
3.如权利要求1或2所述的诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：所述的聚合物凝胶堵漏剂是能提供钾离子或钠离子的无机盐。
4.如权利要求3所述的诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：所述的聚合物凝胶堵漏剂是氯化钾或氯化纳或硝酸钾。
5.如权利要求1或2所述的诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：所述的单项压力封堵剂是粒径为300～800目的超细碳酸钙。
6.如权利要求1或2所述的诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：所述的碱度控制剂是氢氧化钠或氢氧化钾。
7.如权利要求1或2所述的诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：所述的桥塞堵漏剂粒径分布为
15～20%粒径0.05～0.1mm；
20～25%粒径0.1～0.2mm；
15～20%粒径0.2～0.3mm；
5～15%粒径0.3～0.4mm；
5～10%QD—2；
1～5%粒径0.4～0.5mm。
8.如权利要求1或2所述的诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：所述的橡胶粒粒径分布为
30～40%粒径0.01～0.1mm；
20%～30%粒径0.1～0.3mm；
20%～30%粒径0.3～0.5mm。
9.如权利要求1或2所述的诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，其特征在于：所述的降滤失剂是纤维素钠盐。
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