CN106753279A

CN106753279A - 堵漏剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN106753279A
Application number: CN201510801934.XA
Authority: CN
Inventors: 陈军; 刘俊峰; 李有伟
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明提供一种堵漏剂及其制备方法和应用，该堵漏剂包括25～30重量份的二氧化硅、25～30重量份的碱式碳酸铜、26～29重量份的二硫化亚铁和10～15重量份的植物纤维。本发明的堵漏剂耐温性佳，遇高温稳定不分解，能够对温度高达232℃的油气井中的裂缝进行有效封堵。

Description

堵漏剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及石油开采技术，尤其涉及一种堵漏剂及其制备方法和应用。

背景技术

石油钻井作业过程中，由于地层存在微裂缝或孔隙、地层压力系数低等原因，渗漏或小漏(漏速≤15m³/h)时有发生，如果对裂缝没有进行及时封堵，会发生由于目的层油气活跃而导致油气上窜速度过快导致的井喷井漏现象。

目前针对渗漏或小漏的井内堵漏剂，虽然能够对0.5～1mm的裂缝进行封堵，但是当钻井结束对井内油气进行抽取时，堵漏剂难以清除，因此对油气的抽取输送造成一定的操作难度，并且现有的堵漏剂只针对一些中低温汽油井(≤190℃)，一旦待封堵的汽油井内温度过高，封堵剂稳定性会急剧分解、腐蚀，造成封堵失败。

发明内容

本发明提供一种堵漏剂及其制备方法和应用，用来克服现有技术中堵漏剂在油气井开采过程中遇高温容易分解、腐蚀从而造成封堵失效的现象。

本发明提供一种堵漏剂，包括25～30重量份的二氧化硅、25～30重量份的碱式碳酸铜、26～29重量份的二硫化亚铁和10～15重量份的植物纤维。

在本发明提供的堵漏剂，成分简单，状态稳定。在油气井开采中对裂缝进行封堵时，二氧化硅、碱式碳酸铜以及二硫化亚铁对高温具有较强的稳定性，因此该堵漏剂能够再温度高达232℃的深井中使用。并且该堵漏剂对碱性物质惰性较强由于钻井液都呈碱性，因此本发明的堵漏剂能够在碱性钻井液中稳定存在，不会和钻井液发生反应从未影响堵漏效果。同时，由于本发明的堵漏剂对酸性具有一定溶解性，当钻井作业结束后，可以通过向井内注入一些酸性物质接触封堵，从而将井内的油气进行抽取输送，因此使用本发明的堵漏剂能够简化油气井后续的作业操作，便于油气的抽取输送。本发明堵漏剂的上述各组成分均为普通市售。

进一步地，所述植物纤维的分子式为(C₆H₁₀O₅)_n，n＝1～14。当选用该分子式的植物纤维时，二氧化硅、碱式碳酸铜以及二硫化亚铁能够与该类植物纤维高效融合，穿插在纤维的空间内，从而有效的对裂缝进行封堵。

进一步地，所述植物纤维选自玉米芯、花生壳、锯末、玉米秸秆、高粱秸秆、稻草、麦秸和棉杆中的一种或多种。当植物纤维为上述多种物质的混合物时，本发明对各种物质之间的比例不做限制。

进一步地，述堵漏剂的粒度为44～420μm。在钻井现场多数都有40～20目的筛布，当本发明的堵漏剂随钻井液返排至地面后，可以采用40～20目的筛布对返排的钻井液进行筛选，由于本发明堵漏剂较小的粒径，因此其过筛率能够达到50％以上，所以本发明堵漏剂能够循环重复利用，大大节约了成本。同时粒径较小的堵漏剂能够通过大部分井下仪器。因此适用于各种定向井以及水平井。

本发明还提供一种上述任一所述的堵漏剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将25～30重量份的二氧化硅、25～30重量份的碱式碳酸铜、26～29重量份的二硫化亚铁和10～15重量份的植物纤维混合均匀，得到第一混合物；

2)将所述第一混合物放入温度为20～30℃水中浸泡后取出，烘干，冷却至室温后，得到第二混合物；

3)对所述第二混合物进行热压处理，制备得到厚度为0.3～0.5mm的板材；

4)将所述板材粉碎至粒度为44～420μm的颗粒，制得所述堵漏剂。

由于本发明堵漏剂中的各组分均为固体，因此上述各组分混合后，所形成的第一混合物较为松散。当将第一混合物在水中浸泡时间后，各组分会因为吸水作用而相互吸附增强混合物的强度，并且遇水浸泡后，有助于去除各组分的水溶性杂质，从而提高堵漏剂中有效成分的含量，进一步改善封堵效果。同时，经过烘干具有一定温度的第二混合物在进行热压处理前，还经历了冷却过程，并没有烘干后在高温的条件下直接进行热压操作，原因在于，该冷却步骤有助于提高混合物的物理强度。

进一步地，控制所述浸泡时间为20～30h。将浸泡时间控制在该时间范围内，能够保证植物纤维不***腐烂的前提下，既有助于各组分的融合，使各组分相互吸附改善强度，又能够大量的去除水溶性杂质。

进一步地，控制所述烘干温度为270～330℃。为了保证后续对材料的热压处理的易操作性，可以适当延长烘干时间，例如控制烘干时间为2h。

进一步地，控制所述热压处理在压力为13000～18000PSI的条件下进行。

本发明还提供上述任一所述的堵漏剂在油气井开发中的应用。具体地，在开发油气井时，可以将该堵漏剂添加在钻井液中，堵漏剂随着钻井液注入至井内，对井内的裂缝进行封堵。同时在钻井作业中，注入钻井液中的一部分堵漏剂还会随着钻井液返排至地面，由于本发明上述的堵漏剂合适的粒径，还可以对返排至地面的钻井液进行堵漏剂的回收与重复利用，节约了使用成本。

本发明还提供一种钻井液，包括上述任一所述的堵漏剂，所述堵漏剂在所述钻井液中的质量含量为0.1～10％。该钻井液不仅具有钻井液的功效，最重要的是能对高温井的裂缝进行封堵，避免高温井内由于裂缝而引起的井漏井喷现象。

本发明的实施，至少具有以下优势：

1、本发明提供的堵漏剂耐高温性强，遇高温不会发生分解软化的现象，可以在温度高达232℃的深井内对井内裂缝进行有效封堵。

2、本发明提供的堵漏剂遇碱显惰性，因此能够在钻井液中稳定存在；遇酸的分解率为36.37～62.92％之间，因此在后续可以通过向井内注入酸性物质溶解堵漏剂，从而完成井内油气的抽取输送，操作简便。

3、本发明提供的堵漏剂粒径分布在44～420μm之间，因此在40～200目的筛布下，其过筛率在48.9～86.8％之间，因此，返排至地面的堵漏剂能够通过简单的过筛作业完成回收重复利用，节约成本。并且该粒度的堵漏剂能够通过井下作业的仪器，因此适合由于各种定向井仪以及水平井。

4、本发明提供的堵漏剂在冷水、热水、甲醇、二***、n-辛醇以及丙酮中性质稳定，因此适用于各种水基钻井液中或油基钻井液中，适用范围广。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明下述实施例中所采用的原料的来源如下：

二氧化硅：石家庄广生源化工科技有限公司

碱式碳酸铜：上海程欣实业有限公司

二硫化亚铁：铜陵市赫尔矿产品有限公司

实施例1

本实施例的堵漏剂，包括如下组分：

二氧化硅：30重量份

碱式碳酸铜：30重量份

二硫化亚铁：29重量份

玉米芯：11重量份。

本实施例的堵漏剂按如下方法制备：

1)在按照上述组成配料后，将各组分混合，制得第一混合物；

2)将第一混合物放入温度为25℃水中浸泡24h后取出，在300℃的高温炉中烘干2h，冷却至室温后，得到第二混合物；

3)对第二混合物采热压板机进行热压处理，设定热压板压力为15000PSI，制备得到厚度为0.5mm的板材；

4)将板材粉碎至粒度为200～350μm的颗粒，制得上述堵漏剂。

实施例2

本实施例的堵漏剂，包括如下组分：

二氧化硅：25重量份

碱式碳酸铜：30重量份

二硫化亚铁：29重量份

花生壳：15重量份。

本实施例的堵漏剂按如下方法制备：

2)将第一混合物放入温度为20℃水中浸泡30h后取出，在280℃的高温炉中烘干2h，冷却至室温后，得到第二混合物；

3)对第二混合物采热压板机进行热压处理，设定热压板压力为13000PSI，制备得到厚度为0.4mm的板材；

4)将板材粉碎至粒度为44～200μm的颗粒，制得上述堵漏剂。

实施例3

本实施例的堵漏剂，包括如下组分：

二氧化硅：28重量份

碱式碳酸铜：25重量份

二硫化亚铁：26重量份

棉花杆：14重量份。

本实施例的堵漏剂按如下方法制备：

2)将第一混合物放入温度为30℃水中浸泡22h后取出，在330℃的高温炉中烘干2h，冷却至室温后，得到第二混合物；

3)对第二混合物采热压板机进行热压处理，设定热压板压力为18000PSI，制备得到厚度为0.3mm的板材；

4)将板材粉碎至粒度为300～420μm的颗粒，制得上述堵漏剂。

实施例4

本实施例的堵漏剂，包括如下组分：

二氧化硅：26重量份

碱式碳酸铜：28重量份

二硫化亚铁：28重量份

棉花杆、稻草以及锯末的混合物：15重量份。

本实施例的堵漏剂按如下方法制备：

2)将第一混合物放入温度为26℃水中浸泡20h后取出，在270℃的高温炉中烘干2h，冷却至室温后，得到第二混合物；

3)对第二混合物采热压板机进行热压处理，设定热压板压力为14000PSI，制备得到厚度为0.5mm的板材；

4)将板材粉碎至粒度为280～400μm的颗粒，制得上述堵漏剂。

试验例1

将实施例1制备的堵漏剂平均分为6份，每份1g，在室温下分别加入100mL冷水(5℃)、100mL热水(100℃)、100mL甲醇、100mL二***、100mL丙酮以及100mLpH＝11的NaOH溶液中，搅拌0.5～1h。采用在105±2℃恒重的玻璃滤埚分别对上述反应体系进行过滤，用40℃的热水洗涤滤渣5次后，将滤渣在105±2℃的电烘箱中干燥至恒重，并利用式1计算出溶解物的质量。

按照相同操作，处理实施例2～4制备的堵漏剂，结果见表1。

溶解物质量＝滤渣和玻璃滤埚的质量-玻璃滤埚的质量式1

表1各堵漏剂的溶解性

由表1可知：本发明提供的堵漏剂在冷水(5℃)、热水(100℃)、甲醇、二***、丙酮以及NaOH溶液(pH＝11)中不易溶解，性质稳定。因此本发明的堵漏剂能用于水基钻井液和油基钻井液中，并且对强碱性物质有较强的惰性。

试验例2

制备钻井液：

本试验例的钻井液按照重量百分含量包括如下组分：膨润土7％、烧碱(NaOH)0.2％、纯碱(Na₂CO₃)0.1％、磺化酚醛树脂(SMP-3)3％、磺化褐煤树脂(SPNH)3％、防塌剂(SYA01)2％、润滑剂(LED-2)2％、水82.7％。

取上述钻井液4份，每份1.5L。将本发明的实施例1制备的堵漏剂1分别按照0.5％、1％，2％以及3％的比例加入至钻井液中，搅拌均匀。

将上述4份钻井液以及4个1mm缝宽的切槽对应放入CDL高温高压动静态堵漏模拟实验仪器中，并设定仪器温度为232℃，压力为1MPa，当4份钻井液温度升至设定温度后，4份钻井液在压力控制下分别向4个切槽进行灌注，直至切槽被封堵后仪器停止灌注，持续施压10min后，记录在232℃，1MPa时，4份钻井液对1mm缝宽的封堵漏失量(即，灌注该漏失量后，切槽被封堵完全)。然后，调节压力参数，以相同的操作流程，分别记录在232℃，当压力为2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa时，4份钻井液对1mm缝宽的封堵漏失量。

按照相同操作，处理实施例2～4制备的堵漏剂，并测量堵漏剂2～4在温度为232℃，当压力为1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa时，各组钻井液对1mm缝宽的封堵漏失量。实验测量结果见下表2。

评价标准：

√：漏失量≤1.5L，堵漏成功；

×：漏失量＞1.5L，堵漏失败。

表2各钻井液在232℃以及不同压力下对1mm切槽的封堵漏失量

由表2可知：本发明的堵漏剂抗高温效果好，在232℃性质稳定，仍能够对裂缝进行有效封堵，封堵效果明显。

试验例3

制备钻井液

本试验例的钻井液按照重量百分含量包括如下组分：膨润土6％、烧碱(NaOH)0.2％、纯碱(Na₂CO₃)0.1％、磺化酚醛树脂(SMP-3)3％、磺化褐煤树脂(SPNH)3％、防塌剂(SYA01)2％、润滑剂(LED-2)2％、水83.7％。

取上述钻井液4份，每份200ml。将本发明的实施例1制备的堵漏剂1按照1％，2％以及3％的比例加入其中3份钻井液中，另一份作为空白对照，在室温下搅拌10min后，测定钻井液的流变性能。

具体地，按照GB/T16783.1-2006的规定，在50℃下采用六速旋转粘度计分别测定添加过堵漏剂1的钻井液的Φ₆₀₀、Φ₃₀₀、Φ₂₀₀、Φ₁₀₀、Φ₆、Φ₃的粘度以及静止10s或10min时的3r/min最大读值R₃，然后按照下述式2-式5计算表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)、动切力(YP)、以及10s/10min的静切力(G_10s/G_10min)。同时采用密度计测量添加过堵漏剂1的钻井液的密度。

AV＝0.5×Φ₆₀₀ 式2

PV＝Φ₆₀₀-Φ₃₀₀ 式3

YP＝0.51×(Φ₃₀₀-PV) 式4

G_10s/G_10min＝R₃/2 式5

按照相同操作，处理实施例2～4制备的堵漏剂，并测量堵漏剂2～4对钻井液流变性能的改变。实验测量结果见下表3。

表3各堵漏剂对钻井液流变性能的参数评价

由表3结果可知，本发明的堵漏剂的加入不会对钻井液造成影响，不会改变钻井液的流变参数，因此在使用时能够直接加入钻井液中，使用方便。

试验例4

取实施例1制备的堵漏剂4份，每份20g，分别采用40、100、200、325目的筛布过筛，过筛后测称量筛余量，根据式6计算过筛率。

按照相同操作处理实施例2～4制备的堵漏剂，实验结果见表4。

过筛率＝(样品质量-筛余量)/样品质量*100％式6

表4各堵漏剂的过筛率

由表4可知，本发明制备的堵漏剂对40目的过筛率86.8％，对200目得过筛率为48.9％，在钻井现场，大多数为40-200目筛布，因此，本发明制备的随钻堵漏剂能够采用过筛的方式进行回收，重复利用。

试验例5

取实施例1制备的堵漏剂6份，每份5g，将6份堵漏剂分别加入5％HCl、10％HCl、20％HCl、12％HCl+1％HF、12％HCl+2％HF、12％HCl+3％HF的酸液中，每份酸液50ml。在90℃恒温条件下均匀搅拌4h后，过滤，烘干，测定滤渣重量，按照式7计算本发明堵漏剂在不同浓度中的酸液得溶蚀率。

按照相同操作，处理实施例2～4制备的堵漏剂，实验结果见表5。

溶蚀率＝(样品重量-滤渣重量)/样品质量*100％式7

表5各堵漏剂在不同浓度的酸溶液中的溶蚀率

由表5可知，本发明的堵漏剂对酸性有一定的溶解率，因此钻井作业结束后，可以向井内注入一定浓度的酸性物质解封堵，从而完成油气的抽取输送操作。采用本发明的堵漏剂能够简单易行得实现后续油气的抽取输送环节，避免劳动力的浪费。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种堵漏剂，其特征在于，包括25～30重量份的二氧化硅、25～30重量份的碱式碳酸铜、26～29重量份的二硫化亚铁和10～15重量份的植物纤维。

2.根据权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述植物纤维的分子式为(C₆H₁₀O₅)_n。

3.根据权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述植物纤维选自玉米芯、花生壳、锯末、玉米秸秆、高粱秸秆、稻草、麦秸和棉杆中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的堵漏剂，其特征在于，所述堵漏剂的粒度为44～420μm。

5.权利要求1至4任一所述的堵漏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，控制所述浸泡时间为20～30h。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，控制所述烘干温度为270～330℃。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，控制所述热压处理在压力为13000～18000PSI的条件下进行。

9.权利要求1至4任一所述的堵漏剂在汽油井开发中的应用。

10.一种钻井液，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的堵漏剂，所述堵漏剂在所述钻井液中的质量含量为0.1％～10％。