CN108531146A - 一种钻井堵漏液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井堵漏液及其制备方法，属于油气勘探开发技术领域，该堵漏液按重量份数计，包括如下组分：60‑150份固化剂，1‑10份架桥剂，0.5‑2份悬浮稳定剂，0.5‑5份缓凝剂，2‑10份激活剂，2‑15份激活助剂，10‑180份密度调节剂，100份水，其中，固化剂为镍矿渣，架桥剂为改性亚麻纤维。该堵漏液流动性好，触变性强，可以有效进入不同尺度的漏失裂缝通道，并在短时间内凝固硬化形成强度，且该堵漏液与钻井液和水泥浆的化学兼容性良好，施工安全性高，其使用温度范围为25℃‑150℃，耐温性能良好。其制备方法简便易行，对于石油天然气井、煤层气井、页岩气井钻井过程中的堵漏有很好的实用性。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探开发技术领域，具体涉及一种钻井堵漏液及其制备方法。
背景技术
在石油天然气井、煤层气井、页岩气井等井中，常遇到复杂地质情况，出现断层发育、地层破碎严重、承压能力弱等状况，在此情况下，钻井过程中当钻井液密度大、黏度高、流动能力差时，常发生井漏，并且在下套管、划眼、注水泥作业过程中，由于高黏度的浆体所产生的激动压力会在井内产生附加压力，进而再一次导致漏失的发生。根据井漏发生的原因，井漏分为四大类：渗透性漏失、裂缝性漏失、溶洞性漏失和破裂性漏失。对于发生井漏的井，必须使用堵漏液进行堵漏，堵漏成功才能够使钻井、固井与完井顺利进行，其中，堵漏液能很好地进入地层并在其中停留，是堵漏成功的关键。
国内外对于堵漏材料和防漏、堵漏相关技术也做了大量的研究，主要有以下几种类型：桥塞类、高失水类、化学凝胶和无机凝胶堵漏液等。其中，最常用的是桥塞堵漏和凝胶堵漏。桥塞堵漏的技术原理是：在钻井液中加入形状和大小各异的颗粒、片状、纤维等惰性材料配制成复合堵漏浆，然后泵入地层，在地层中裂缝与孔隙相互交错、延伸的地方，大颗粒物质形成网状架桥，小颗粒材料或片状材料、纤维对微小孔隙进行嵌入和堵塞，形成架桥和填充滤失性很高的段塞，后续钻井液中固相在此快速失水形成致密的封闭段塞，达到堵漏目的。凝胶堵漏是使聚合物在界面处形成粘结，在漏失通道中吸水溶胀，交联点之间的高分子链由蜷曲状变为伸展状，根据不同的外力作用产生不同的可逆形变，起到增阻减小漏失的作用。但这些堵漏技术的缺陷在于堵漏液不能形成足够的强度，在后续钻井时容易造成新的漏失。
因此，急需一种堵漏效果好，固化后可形成高强度的钻井堵漏液。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种钻井堵漏液；目的之二在于提供一种钻井堵漏液的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种钻井堵漏液，按重量份数计，所述堵漏液包括如下组分：60-150份固化剂，1-10份架桥剂，0.5-2份悬浮稳定剂，0.5-5份缓凝剂，2-10份激活剂，2-15份激活助剂，10-180份密度调节剂，100份水；所述固化剂为镍矿渣，所述架桥剂为改性亚麻纤维。
进一步，所述镍矿渣中CaO的含量＞10wt％，SiO2的含量＞40wt％，所述镍矿渣的细度为200-325目。
进一步，所述改性亚麻纤维的制备方法为：将亚麻纤维进行低温等离子体改性。
进一步，所述改性亚麻纤维的制备方法具体为：将长度为0.5-3mm的亚麻纤维放入低温等离子体处理仪腔体内，打开真空泵，待腔体内真空度＜10Pa时按30-50cm3/min的流量通入氧气，调节高频电源功率为80-120w后开始对亚麻纤维进行低温等离子体改性，改性时间为60-300s。
进一步，所述悬浮稳定剂为羟丙基甲基纤维素或聚乙烯基吡咯烷酮。
进一步，所述缓凝剂为四硼酸钠、磷酸二氢钠、磷酸钠或多聚磷酸钠中的一种。
进一步，所述激活剂由氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠和硅酸钠按质量比3-5:1-2:2-3:3-4混合而成。
进一步，所述激活助剂由氧化钙和氢氧化钾按质量比2-5:1-3混合而成。
进一步，所述密度调节剂为钻井液用重晶石粉、固井用铁矿粉或中空玻璃微珠中的一种。
2、所述的一种钻井堵漏液的制备方法，所述方法具体为：向100份水中依次加入60-150份固化剂，1-10份架桥剂，0.5-2份悬浮稳定剂，0.5-5份缓凝剂，2-10份激活剂，2-15份激活助剂，在300-4000r/min的转速下搅拌30-50min，然后加入10-180份密度调节剂，继续在300-4000r/min的转速下搅拌20-30min，即可。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种钻井堵漏液及其制备方法，该堵漏液流动性好，触变性强，可以有效进入不同尺度的漏失裂缝通道，并在短时间内凝固硬化形成强度，抗压强度可达到7.5MPa以上，且该堵漏液与钻井液和水泥浆的化学兼容性良好，施工安全性高，其使用温度范围为25℃-150℃，耐温性能良好。其中，该堵漏液固化后的，堵漏液中的改性亚麻纤维与镍矿渣具有良好的相容性和协同作用，在镍矿渣形成胶凝强度的过程中，改性亚麻纤维发挥架桥作用，显著提高镍矿渣的抗水侵能力。另外，改性亚麻纤维在漏失裂缝通道中形成网状架桥，对微小孔隙进行嵌入和堵塞，将大大强化该堵漏液的堵漏效果。同时，根据井下温度与压力等的实际情况，通过调整该堵漏液中激活剂和激活助剂的用量比例来调整该堵漏液的凝固硬化时间与稠化时间。还可以根据井下环境条件与漏失情况，通过调整该堵漏液中密度调节剂的用量来调整该堵漏液的密度，使其密度范围为1.20g/cm3-2.50g/cm3。该堵漏液以镍矿渣为原料，拓展了工业废弃物的应用领域，不但降低工程作业成本，还有益于环境保护。该堵漏液制备方法简便易行，对于石油天然气井、煤层气井、页岩气井钻井过程中的堵漏有很好的实用性。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
(1)制备改性亚麻纤维
将长度为2mm的亚麻纤维放入低温等离子体处理仪腔体内，打开真空泵，待腔体内真空度＜10Pa时按45cm3/min的流量通入氧气，调节高频电源功率为120w后开始对亚麻纤维进行低温等离子体改性，改性时间为60s。
(2)制备钻井堵漏液
向100份水中依次加入100份CaO的含量＞10wt％，SiO2的含量＞40wt％且细度为200-325目的镍矿渣(固化剂)，1份步骤(1)中制备的改性亚麻纤维(架桥剂)，1份羟丙基甲基纤维素(悬浮稳定剂)，0.5份四硼酸钠(缓凝剂)，2份激活剂(由氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠和硅酸钠按质量比3:2:2:3混合而成)，2份激活助剂(由氧化钙和氢氧化钾按质量比2:3混合而成)，在300r/min的转速下搅拌50min，然后加入100份钻井液用重晶石粉(密度调节剂)，继续在300r/min的转速下搅拌30min，即可。
实施例2
(1)制备改性亚麻纤维
将长度为1mm的亚麻纤维放入低温等离子体处理仪腔体内，打开真空泵，待腔体内真空度＜10Pa时按40cm3/min的流量通入氧气，调节高频电源功率为100w后开始对亚麻纤维进行低温等离子体改性，改性时间为100s。
(2)制备钻井堵漏液
向100份水中依次加入150份CaO的含量＞10wt％，SiO2的含量＞40wt％且细度为200-325目的镍矿渣(固化剂)，10份步骤(1)中制备的改性亚麻纤维(架桥剂)，2份羟丙基甲基纤维素(悬浮稳定剂)，5份多聚磷酸钠(缓凝剂)，10份激活剂(由氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠和硅酸钠按质量比3:1:2:3混合而成)，15份激活助剂(由氧化钙和氢氧化钾按质量比5:1混合而成)，在2000r/min的转速下搅拌40min，然后加入30份中空玻璃微珠(密度调节剂)，继续在2000r/min的转速下搅拌25min，即可。
实施例3
(1)制备改性亚麻纤维
将长度为0.5mm的亚麻纤维放入低温等离子体处理仪腔体内，打开真空泵，待腔体内真空度＜10Pa时按50cm3/min的流量通入氧气，调节高频电源功率为80w后开始对亚麻纤维进行低温等离子体改性，改性时间为300s。
(2)制备钻井堵漏液
向100份水中依次加入60份CaO的含量＞10wt％，SiO2的含量＞40wt％且细度为200-325目的镍矿渣(固化剂)，8份步骤(1)中制备的改性亚麻纤维(架桥剂)，0.5份羟丙基甲基纤维素(悬浮稳定剂)，2份磷酸二氢钠(缓凝剂)，8份激活剂(由氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠和硅酸钠按质量比5:1:3:4混合而成)，8份激活助剂(由氧化钙和氢氧化钾按质量比4:3混合而成)，在4000r/min的转速下搅拌30min，然后加入180份固井用铁矿粉(密度调节剂)，继续在4000r/min的转速下搅拌20min，即可。
实施例4
(1)制备改性亚麻纤维
将长度为3mm的亚麻纤维放入低温等离子体处理仪腔体内，打开真空泵，待腔体内真空度＜10Pa时按30cm3/min的流量通入氧气，调节高频电源功率为90w后开始对亚麻纤维进行低温等离子体改性，改性时间为200s。
(2)制备钻井堵漏液
向100份水中依次加入120份CaO的含量＞10wt％，SiO2的含量＞40wt％且细度为200-325目的镍矿渣(固化剂)，5份步骤(1)中制备的改性亚麻纤维(架桥剂)，1份羟丙基甲基纤维素(悬浮稳定剂)，1份磷酸钠(缓凝剂)，5份激活剂(由氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠和硅酸钠按质量比4:1:2:4混合而成)，12份激活助剂(由氧化钙和氢氧化钾按质量比3:2混合而成)，在3000r/min的转速下搅拌40min，然后加入10份中空玻璃微珠(密度调节剂)，继续在3000r/min的转速下搅拌25min，即可。
按照中国国家标准GB/T 19139-2012《油井水泥试验方法》中测试水泥浆性能的方法测试实施例1-4中制备的钻井堵漏液的各项应用性能，依据中国石油天然气行业标准SY/T5840-2007《钻井液用桥接堵漏材料室内试验方法》对实施例1-4中制备的钻井堵漏液进行堵漏和防漏性能的测试，测试中缝板尺寸为2×35mm，测试结果见表1。按照中国国家标准GB/T19139-2012《油井水泥试验方法》测试实施例1-4中制备的钻井堵漏液与水泥浆和钻井液混合物的相容性，结果见表2。
表1实施例1-4中制备的钻井堵漏液的各项性能测试结果
由表1可知，实施例1-4中制备的钻井堵漏液具有良好的堵漏效果，可以实现固化性能，固化体的强度可高于7.5MPa，这可以保证堵漏后地层承压能力大幅提高。
表2实施例1-4中制备的钻井堵漏液与钻井液和水泥浆的相容性性能测试结果
由表2可知，实施例1-4中制备的钻井堵漏液与钻井液、水泥浆具有良好的相容性，不同比例的混浆的常温流动度和高温流动度均大于16cm，混浆具有良好的流动性。因此，应用该钻井堵漏液时，可以保证施工安全性。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种钻井堵漏液，其特征在于，按重量份数计，所述堵漏液包括如下组分：60-150份固化剂，1-10份架桥剂，0.5-2份悬浮稳定剂，0.5-5份缓凝剂，2-10份激活剂，2-15份激活助剂，10-180份密度调节剂，100份水；所述固化剂为镍矿渣，所述架桥剂为改性亚麻纤维。
2.如权利要求1所述的一种钻井堵漏液，其特征在于，所述镍矿渣中CaO的含量＞10wt％，SiO2的含量＞40wt％，所述镍矿渣的细度为200-325目。
3.如权利要求1所述的一种钻井堵漏液，其特征在于，所述改性亚麻纤维的制备方法为：将亚麻纤维进行低温等离子体改性。
4.如权利要求3所述的一种钻井堵漏液，其特征在于，所述改性亚麻纤维的制备方法具体为：将长度为0.5-3mm的亚麻纤维放入低温等离子体处理仪腔体内，打开真空泵，待腔体内真空度＜10Pa时按30-50cm3/min的流量通入氧气，调节高频电源功率为80-120w后开始对亚麻纤维进行低温等离子体改性，改性时间为60-300s。
5.如权利要求1所述的一种钻井堵漏液，其特征在于，所述悬浮稳定剂为羟丙基甲基纤维素或聚乙烯基吡咯烷酮。
6.如权利要求1所述的一种钻井堵漏液，其特征在于，所述缓凝剂为四硼酸钠、磷酸二氢钠、磷酸钠或多聚磷酸钠中的一种。
7.如权利要求1所述的一种钻井堵漏液，其特征在于，所述激活剂由氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠和硅酸钠按质量比3-5:1-2:2-3:3-4混合而成。
8.如权利要求1所述的一种钻井堵漏液，其特征在于，所述激活助剂由氧化钙和氢氧化钾按质量比2-5:1-3混合而成。
9.如权利要求1所述的一种钻井堵漏液，其特征在于，所述密度调节剂为钻井液用重晶石粉、固井用铁矿粉或中空玻璃微珠中的一种。
10.权利要求1-9任一项所述的一种钻井堵漏液的制备方法，其特征在于，所述方法具体为：向100份水中依次加入60-150份固化剂，1-10份架桥剂，0.5-2份悬浮稳定剂，0.5-5份缓凝剂，2-10份激活剂，2-15份激活助剂，在300-4000r/min的转速下搅拌30-50min，然后加入10-180份密度调节剂，继续在300-4000r/min的转速下搅拌20-30min，即可。
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