CN114426811B - 钻井液高滤失堵漏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液高滤失堵漏剂，包括：主体材料50‑70重量％；架桥材料15‑25重量％；助滤材料8‑15重量％；酸溶性纤维8‑12重量％；和表面活性剂0.2～0.5重量％。

Description

钻井液高滤失堵漏剂
技术领域
本发明属于油田化学剂相关技术领域，具体为一种高滤失堵漏剂。
背景技术
钻井液漏失(井漏)是石油钻探过程中普遍存在，并且至今尚未完全解决的石油工程技术难题。特别是深井、复杂地层的钻井施工，经常遇到低压、裂缝及溶洞型严重漏失的地层。据不完全统计，我国每年因处理井漏的费用高达2亿元。因此，开发出一种方便有效的油田钻井堵漏技术或提供高效实用的堵漏剂将会带来良好的经济效益和社会效益。
在钻井过程中，钻遇高渗透率地层，特别是裂缝发育或有较大孔洞存在的地层时，往往会发生较严重的井漏问题。目前，在石油钻探过程中发生井漏后，一般采取停止循环钻井液，起出钻具，在静止条件下进行堵漏施工的措施。具体地，通常采用桥接颗粒材料堵漏或用水泥浆、脲醛树脂等化学堵漏剂封堵漏失层位来进行堵漏施工。对于渗透性高地层造成漏失的堵漏施工，一般采用桥接材料进行堵漏即可满足钻井施工的技术要求。但是，对于由于钻遇压力敏感性地层、大裂缝、大溶洞等情况而造成的严重井漏，现有的桥接堵漏和使用化学堵漏剂的施工成功率低，常发生反复堵漏、越堵越漏的情况。例如，在使用水泥浆进行堵漏施工时，经常发生由于水泥浆与地层水(或钻井液)混合稀释，导致水泥浆不能凝固的现象。
目前，钻井用化学堵漏剂主要可分为固体颗粒类、纤维类、无机凝胶和阴离子聚合物凝胶等种类。例如，中国授权发明专利CN100556979C公开了一种钻井用自胶结化学堵漏剂及其制备方法，该堵漏剂采用无机颗粒和无机凝胶为堵剂，具体以铝土矿、石灰石和石膏为原料，对钻井漏失进行封堵。中国授权发明专利CN102127403B公开了一种钻井堵漏剂，通过将核桃壳粉末、锯木面、棉籽、谷壳粉末、活性封堵剂和弹性橡胶粒等混合均匀而制成，构成的组分种类较多。中国授权发明专利CN101955763B公开了一种抗高压堵漏剂，由黄豆颗粒、核桃壳粉、蛭石、花生壳粉、水泥和钻井液用絮凝包被剂(阴离子聚合物)组成；该堵漏剂利用化学剂和颗粒物质的桥接作用进行封堵，其组成较为复杂。中国发明专利CN101586023B公开了一种钻井用预交联凝胶堵漏剂及其制备方法，通过将丙烯酰胺、丙烯酸、阳离子单体、交联剂和引发剂在地面上混合，在氮气保护下发生交联聚合反应，制成不溶解、仅溶胀并具有可膨胀特性的预交联凝胶堵漏剂。其使用的阳离子单体是二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。将该堵漏剂注入地下后，依靠聚合物颗粒的持续膨胀来进行封堵；该堵漏剂通过自身膨胀特性能够起到良好的堵漏效果，但是其制备方法较为复杂，需要在氮气保护下在地面上进行聚合后再进行使用，同时由于其具有持续的膨胀作用，对使用时间也有一定的限制。
目前，针对钻井过程中的井漏，国内外对合成基钻井液高滤失堵漏剂的研究尚为不足，针对性不强，无法满足安全钻井的需求。
发明内容
本发明的目的在于基于合成基钻井液，发明了一种针对性强、效果显著的高滤失堵漏剂，满足复杂地层钻井的需求。
为了实现上述目的，本发明提供了一种钻井液高滤失堵漏剂，包括：
在本发明的进一步优选实施方式中，所述钻井液高滤失堵漏剂是由60重量％主体材料、20重量％架桥材料、10重量％助滤材料、9.5重量％酸溶性纤维、0.5重量％表面活性剂组成。
在本发明的一些优选实施方式中，所述主体材料为多孔、针状的惰性材料。优选选择不同粒级的多微孔、针状的天然矿粉作为主体材料，其具有巨大的比表面积，能够相互吸附聚集及有良好的滤失性能，在堵漏中起增大滤失和充填漏失通道的作用。
在本发明的一些优选实施方式中，所述多孔、针状惰性材料为粒径150目石英砂与200目石英砂的重量比是(4～6):(3～5)的混合物。该多孔惰性材料的作用是提供具有一定强度滤饼支撑材料、达到过滤合成基液的目的。
在本发明的一些优选实施方式中，所述架桥材料为刚性颗粒，其在泥岩裂缝或者砂岩喉道处起架桥作用，堵塞漏失微孔，有利于纤维状及固相粒子的填充，形成封堵层的骨架基础。
在本发明的进一步的优选实施方式中，所述架桥材料优选蛭石颗粒作为架桥材料(也可以称“渗滤材料”)它具有耐高温、抗挤压、可酸溶的特性。优选的，所述架桥材料的组成为粒径100～200目蛭石粉末与200～300目蛭石粉末的重量比是(2～4):(4～7)的混合物。架桥材料的作用是使固相不能过滤，而液相滤失。
在本发明的进一步的优选实施方式中，所述助滤材料为粒径200～800目的硅酸盐玻璃微珠。其作用为帮助液相达到快速滤失的作用。
在本发明的进一步的优选实施方式中，所述酸溶纤维是能够溶解于酸性溶液中的纤维，长径比为5～50:1，直径为2～20um，其抗温最高可达200℃。优选为软质悬浮纤维，其不仅在堵漏浆中起托举、悬浮作用，还在堵漏中起架桥和加强拉筋作用，同时增大堵漏剂孔隙率，增强透气透液性，质软则易于进人微小裂缝。作为单体材料可有效在合成基液中分散，达到悬浮惰性颗粒及加重剂的作用。
在本发明的进一步的优选实施方式中，所述表面活性剂为Span80或者Tween80，以分散在合成基液中。
发明的效果
利用本发明的高滤失堵漏剂用合成基液配制堵漏浆，堵漏浆注入漏层后，在压差作用下堵漏浆在近井壁端迅速滤失形成滤饼，在后续施工过程中，钻井液在滤饼的表面上形成致密的泥饼，阻止钻井液进一步漏失，井壁得到强化。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面通过实施例对本发明中的方案进行清楚完整的描述。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中若无特别说明所述符号“％”指代的是重量百分比。
实施例1
主体材料：粒径150目石英砂与200目石英砂比例为5:4，占比60％；
架桥材料：粒径100～200目蛭石粉末与200～300目蛭石粉末比重为3:5，占比20％；
助滤材料：粒径200～800目的硅酸盐玻璃微珠，占比10％；
酸溶纤维：占比9.5％；
表面活性剂：Tween80，占比0.5％。
将上述五种材料混拌均匀后，制成堵漏剂。
实施例2
主体材料：粒径150目石英砂与200目石英砂比例为5:4，占比50％；
架桥材料：粒径100～200目蛭石粉末与200～300目蛭石粉末比重为3:5，占比25％；
助滤材料：粒径200～800目的硅酸盐玻璃微珠，占比15％；
酸溶纤维：占比9％；
表面活性剂：Tween80，占比1％。
将上述五种材料混拌均匀后，制成堵漏剂。
实施例3
主体材料：粒径150目石英砂与200目石英砂比例为5:4，占比65％；
架桥材料：粒径100～200目蛭石粉末与200～300目蛭石粉末比重为3:5，占比15％；
助滤材料：粒径200～800目的硅酸盐玻璃微珠，占比10％；
酸溶纤维：占比9.5％；
表面活性剂：Tween80，占比0.5％。
将上述五种材料混拌均匀后，制成堵漏剂。
实施例4
主体材料：粒径150目石英砂与200目石英砂比例为5:4，占比60％；
架桥材料：粒径100～200目蛭石粉末与200～300目蛭石粉末比重为3:5，占比15％；
助滤材料：粒径200～800目的硅酸盐玻璃微珠，占比15％；
酸溶纤维：占比9.7％
表面活性剂：Tween80，占比0.3％。
将上述五种材料混拌均匀后，制成堵漏剂。
对比例1
主体材料：粒径150目石英砂与200目石英砂比例为5:4，占比45％；
架桥材料：粒径100～200目蛭石粉末与200～300目蛭石粉末比重为3:5，占比30％；
助滤材料：粒径200～800目的硅酸盐玻璃微珠，占比12％；
酸溶纤维：占比12.5％
表面活性剂：Tween80，占比0.5％。
将上述五种材料混拌均匀后，制成堵漏剂。
对比例2
主体材料：粒径150目石英砂与200目石英砂比例为5:4，占比75％；
架桥材料：粒径100～200目蛭石粉末与200～300目蛭石粉末比重为3:5，占比10％；
助滤材料：粒径200～800目的硅酸盐玻璃微珠，占比5％；
酸溶纤维：占比9％
表面活性剂：Tween80，占比1％。
将上述五种材料混拌均匀后，制成堵漏剂。
对比例3
主体材料：粒径150目石英砂与200目碳酸钙比例为5:4，占比60％；
架桥材料：粒径100～200目蛭石粉末与200～300目蛭石粉末比重为3:5，占比15％；
助滤材料：粒径200～800目的硅酸盐玻璃微珠，占比15％；
酸溶纤维：占比9.7％
表面活性剂：Tween80，占比0.3％。
将上述五种材料混拌均匀后，制成堵漏剂。
按体积质量比(合成基钻井液的体积：堵漏剂质量)100：3称取堵漏剂，加入基浆中，在搅拌机上搅拌20min，制成堵漏浆备用。用六速旋转粘度计测堵漏浆六速后，取500mL倒入FA无渗透滤失仪20-40目砂床中，缓慢加压至0.7MPa，稳压30min后，记录第一个评价指标-滤失量(ml)和第二个评价指标-滤液浸入深度(cm)；取2000mL加入堵漏模拟装置中(堵漏模块用0.5mm裂缝模板)，用氮气缓慢加压，加压至7MPa，稳压30min，记录第三个评价指标-30min压降(MPa)。三个评价指标都是值越低，表明堵漏浆封堵效果越好。达到封堵要求需同时满足三个指标，即：滤失量小于8.0ml；滤液浸入深度小于3.0cm；30min压降<0.5MPa。评价上述4个实施例和3个对比例共计7种配方的封堵效果，结果见表1。
表1不同配方的封堵效果
通过评价可以看出，4个实施例配方下的堵漏剂封堵效果均符合要求，其中实施例3配方下的堵漏效果较其余三种封堵效果最佳，因此优先选择配方三的配比量。3个对比例中，对比例1和对比例2的配比不在本发明比例范围内，评价指标不满足要求；对比例3的主体材料不是本发明推荐的材料，评价指标也不满足要求。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (3)

1.一种钻井液高滤失堵漏剂，包括：
主体材料50-70重量%；
架桥材料15-25重量%；
助滤材料8-15重量%；
酸溶性纤维8-12重量%；和
表面活性剂0.2~0.5重量%；
所述主体材料为粒径150目石英砂与200目石英砂按重量比(4 ~6) : (3~5)混合得到的混合物；
所述架桥材料为粒径100~200目蛭石粉末与200~300目蛭石粉末按重量比(2 ~4) : (4~7)混合得到的混合物；
所述助滤材料为粒径200~800目的硅酸盐玻璃微珠；
所述酸溶纤维是能够溶解于酸性溶液中的纤维，长径比为5~50:1，直径为2~20um，其抗温最高达200℃。
2.根据权利要求1所述的堵漏剂，其中，所述钻井液高滤失堵漏剂是由60重量%主体材料、20重量%架桥材料、10重量%助滤材料、9.5重量%酸溶性纤维、0.5重量%表面活性剂组成。
3.根据权利要求1或2所述的堵漏剂，其中，所述表面活性剂为Span80或者Tween80。
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