一種鑽井液隨鑽堵漏劑的製作方法

2023-05-30 17:10:56

專利名稱：：一種鑽井液隨鑽堵漏劑的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種鑽井液隨鑽堵漏劑。特別涉及高溫、高密度窄壓力窗口條件下用隨鑽堵漏劑。其具有防漏堵漏雙重功效。
背景技術：
：井漏是鑽井過程中經常遇到問題。井漏不僅耗費鑽井時間、損失鑽井液而且能引起卡鑽、井噴、井塌等一系列複雜情況。甚至導致井眼報廢造成重大經濟損失。井漏是主客觀因素共同作用的結果。地層空隙、裂縫的存在是井漏產生的客觀條件。而一些深井、複雜井段過高的鑽井液密度會誘發和加劇井漏的發生。因此，隨著我國勘探領域縱深發展，由高密度施工、窄壓力窗口地質條件引發的漏失現象更為普遍。特別是在我國中西部地區，由於上述原因引發的井漏已成為影響鑽井速度、增加鑽井成本的瓶頸問題之一。國內外解決井漏問題的常規方法是堵漏材料的加入。在國外，早在五十年代就開始使用堵漏材料，到八十年代時，堵漏材料應用極為廣泛，大約有90%的漏失井藉助堵漏材料成功的進行了堵漏。從堵漏劑的作用原理分，堵漏材料主要分為物理堵漏和化學堵漏兩大類。物理堵漏依靠惰性粒子在漏失孔道的喉道中起架橋、拉筋、填塞作用，對漏失地層進行機械堵塞，從而達到消除井漏的目的。其添加物多為惰性粒子，該類處理劑價錢便宜，但添加量大，一些添加組分如桃殼、鋸末、棉子殼、甘蔗渣、石棉、纖維等，投加在高密度鑽井液中，雖然也具有隨鑽堵漏的功能，但因其產品加量大，對鑽井液體系增粘顯著，同時也加大了鑽井液的摩阻係數，且使用過程中不能使用振動篩，否則會造成跑漿現象，反而增大了鑽井成本、降低鑽井速度、增加了井下事故發生的機率，因此現有的物理堵漏劑不適於高密度條件下應用。化學堵漏技術，主要通過高聚物的化學反應起到封堵的目的，這種方法涵蓋面廣，涉及聚合物的交聯反應、樹脂的固化等多種方式，但是該方法由於在井筒中的發生較為激烈的化學反應，施工、配置複雜，反應可控性受地下多種因素影響，風險性大，施工成本高，從其作用機理上看其基本不屬於隨鑽堵漏的技術範疇，在進入漏層前需停鑽、用配置好的堵漏液進行堵漏，延長了鑽井時間，幹擾了產層發現。因此，從堵漏劑的應用現狀看，現有的物理堵漏材料和化學堵漏材料並不適於高密度、窄壓力窗口條件下的堵漏。因此有必要開發結合物理-化學雙重作用的新型隨鑽堵漏齊U。該處理劑應具有加量小，封堵效果好、對鑽井液流變性影響小、不增大井下摩阻、尺寸適宜、不糊篩、不造成跑漿等特點。
發明內容本發明的目的是提供一種用於高溫高密度條件下的隨鑽堵漏劑，它藉助物理_化學雙重作用，充分利用屏蔽、填充、粘結等多種機理，在井壁內外形成滲透率較低的封堵帶，3實現良好的堵漏效果，且對鑽井液流變性影響小。本發明提供一種用於鑽井過程中的隨鑽堵漏劑，按重量份由以下組分構成(1)骨架材料植物纖維60-100重量份；(2)填充材料瀝青5-20重量份、石墨5-15重量份；(3)變形填充材料弱吸水凝膠5-20重量份；選用纖維材料作為骨架材料是因為纖維材料可在水溶液中十幾個或幾十個顆粒相互交聯，形成絮凝團。這種絮凝團在裂縫中形成封堵時，與裂縫表面呈多點接觸，從而不易被液流衝走，形成穩定的架橋，而其外形在壓力改變時，會隨之變形，形成較為穩定的封堵帶。纖維材料因其組分不同，封堵效果也不同。考慮來源難易，優選以下纖維材料的一種或幾種花生殼、棉籽殼、鋸末、核桃殼、玉米芯。架橋粒子完成架橋後，地層中的孔隙大量減少，選用合適的小粒子對更小的喉道進行逐級充填，以進一步提高封堵效果。填充材料選自瀝青及石墨的一種或幾種。選用瀝青作為填充材料，還考慮到瀝青在一定的溫度下軟化，憑藉壓差作用，瀝青粒子靠變形可擠入更微小的裂縫及孔喉。從而進一步提高封堵效果。根據其改性方法不同，瀝青的水溶性不同，封堵效果也不同，瀝青可選不同軟化點的瀝青原粉、磺化瀝青、氧化瀝青中的一種或幾種。考慮堵漏材料的尺寸不可能完全與地層孔隙匹配，在鑽井液中進一步加入可變形的填充材料-弱吸水凝膠。弱吸水凝膠與水接觸後，膨脹形成凝膠膨脹體，這種膨脹體具有較強的彈性和適度的可變形性。在壓差作用下，可進入不同形狀和尺寸的空隙，進一步提高封堵效果。這種封堵方法對漏層空隙裂縫或裂縫尺寸依賴性較小。但常規開發的吸水凝膠，吸水膨脹速度快、膨脹顆粒較軟，且加入到鑽井液中會增加鑽井液的粘度。不適於隨鑽堵漏的應用。因此，通過調整聚合方式，採用無機填料_單體聚合的方式，製備了吸水倍數較小、強度較大對鑽井液流變性影響較小的吸水凝膠。弱吸水凝膠的製備方法是按重量份將20-60份單體、0.05-1.0份過硫酸鉀、0.05-1.0份亞硫酸氫鈉、0.05-0.5份亞甲基雙丙烯醯胺、2-10份無機填料，以水溶液聚合的方式，在50-6(TC下恆溫反應8-12h。製備方法所述的單體為丙烯醯胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化銨、2-丙烯醯胺_2-甲基丙磺酸其中的一種或幾種。製備方法所述的無機填料，為膨潤土、碳酸鈣、高嶺土其中的一種或幾種。上述組分按相應配比，在混合器中混合10-30分鐘，即為本發明的高溫高密度鑽井液用隨鑽堵漏劑。該隨鑽堵漏劑的特點是(1)具有較好的充填、橋堵或封堵效果；(2)能輔助形成較好的泥餅，濾失量小，而且不增大井下摩阻；(3)對鑽井液流變性影響小，保持鑽井液穩定；(4)85%能順利通過振動篩；(5)能有效提高井眼破裂壓力和裂縫擴張阻力；4因此該堵漏劑不僅適用於一般情況下的堵漏，更適用於高密度、窄壓力窗口等複雜條件下的防漏堵漏。具體實施例實施例1在30克10%的丙烯酸溶液中加入適量氫氧化鈉進行中和，製成丙烯酸鈉溶液，在上述溶液中加入10克丙烯醯銨、12克2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸、5克安丘膨潤土及10克水，混合均勻後，充氮氣20分鐘，以驅除溶解氧，在室溫下加入0.05克過硫酸鉀、0.05克亞硫酸氫鈉、0.05克亞甲基雙丙烯醯胺，引發反應。反應產物經乾燥後，造粒、粉碎過篩100目篩，製得吸水倍數為20的產品。注吸水倍數的測試方法準確稱取一定質量的樣品，置於500ml燒杯中，加入吸水介質400ml，充分攪拌，待樣品吸水膨脹恆定後(時間大於24h)，用100目篩布過濾，稱取吸水膨脹後的樣品質量，計算其吸水膨脹倍數。計算公式為式中E-吸水膨脹倍數W廠樣品吸水後質量W「樣品吸水前質量實施例2在30克10%的丙烯酸溶液中加入適量氫氧化鈉進行中和，製成丙烯酸鈉溶液，在上述溶液中加入10克丙烯醯銨、10克二甲基二烯丙基氯化銨、5克安丘膨潤土及10克水，混合均勻後，充氮氣20分鐘，以驅除溶解氧，在室溫下加入0.05克過硫酸鉀、0.05克亞硫酸氫鈉、0.05克亞甲基雙丙烯醯胺，引發反應。反應產物經乾燥後，造粒、粉碎過篩100目篩，製得吸水倍數為38的產品。實施例3取烘乾、粉碎後過80目的玉米芯60份、實施例1的弱膠凝聚合物5重量份、瀝青原粉(140°C)20重量份、石墨15重量份在混合器中混拌均勻。實施例4取烘乾、粉碎後過80目的玉米芯60份、實施例2的弱膠凝聚合物5重量份、瀝青原粉(140°C)20重量份、石墨15重量份在混合器中混拌均勻。實施例5取烘乾、粉碎後過80目的棉籽殼60份、實施例2的弱膠凝聚合物5重量份、瀝青原粉(140°C)20重量份、石墨15重量份在混合器中混拌均勻。實施例6取烘乾、粉碎後過80目的棉籽殼60份、實施例2的弱膠凝聚合物5重量份、瀝青原粉(180°C)20重量份、石墨15重量份在混合器中混拌均勻。實施例7取烘乾、粉碎後過80目的棉籽殼70份、實施例2的弱膠凝聚合物10重量份、瀝青原粉(180°C)10重量份、石墨10重量份在混合器中混拌均勻。實施例8取烘乾、粉碎後過80目的棉籽殼70份、實施例2的弱膠凝聚合物10重量份、磺化瀝青10重量份、石墨10重量份在混合器中混拌均勻。實施例9取烘乾、粉碎後過80目的棉籽殼70份、實施例2的弱膠凝聚合物10重量份、氧化瀝青10重量份、石墨10重量份在混合器中混拌均勻。實施例10取烘乾、粉碎後過80目的棉籽殼40份、玉米芯30份，實施例2的弱膠凝聚合物5重量份、氧化瀝青15重量份、石墨10重量份在混合器中混拌均勻。實施例11取烘乾、粉碎後過80目的棉籽殼40份、核桃殼30份，實施例2的弱膠凝聚合物5重量份、氧化瀝青15重量份、石墨10重量份在混合器中混拌均勻。實施例12取烘乾、粉碎後過80目的棉籽殼40份、核桃殼30份，實施例2的弱膠凝聚合物8重量份、氧化瀝青12重量份、石墨10重量份在混合器中混拌均勻。取實施例3-12的樣品，在加量1%條件下，考察其對4%基槳流變性和封堵性的影響注砂床濾失量測試方法在可視式砂床中壓濾失儀的圓柱筒中加入350cm30.45mm-0.9mm經清水洗淨後烘乾的砂子，壓實鋪平，慢慢加入400ml鑽井液，按測試API濾失量同樣方法加壓測試30min濾失量。實施例3-實施例12的試驗結果見表1。表1實施例3-實施例12的試驗結果tableseeoriginaldocumentpage7權利要求一種鑽井液隨鑽堵漏劑，其特徵在於按重量份由以下組分構成植物纖維60-100份；瀝青5-20份、石墨5-15份；弱吸水凝膠5-20份；弱吸水凝膠是按重量份將20-60份聚合單體、0.05-1.0份過硫酸鉀、0.05-1.0份亞硫酸氫鈉、0.005-0.5份亞甲基雙丙烯醯胺、2-10份無機填料，以水溶液聚合的方式，在20-60℃下恆溫反應8-12h，經烘乾、造粒，製得平均粒徑為200-20目，吸水倍數控制在10-100g.g-1的聚合物；聚合單體為丙烯醯胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化銨、2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸中的一種或幾種；無機填料為膨潤土、碳酸鈣、高嶺土中的一種或幾種。全文摘要本發明涉及一種鑽井液隨鑽堵漏劑；按重量份由植物纖維60-100份；瀝青5-20份、石墨5-15份、弱吸水凝膠5-20份組成；弱吸水凝膠是按重量份將20-60份單體、0.05-1.0份過硫酸鉀、0.05-1.0份亞硫酸氫鈉、0.005-0.5份亞甲基雙丙烯醯胺、2-10份無機填料，以水溶液聚合的方式，在20-60℃下恆溫反應8-12h，經烘乾、造粒，平均粒徑為200-20目，吸水倍數10-100g.g-1；聚合單體為丙烯醯胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化銨、2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸中的一種或幾種；對鑽井液流變性影響小，能輔助降低AP工濾失量和鑽井液的摩阻係數，適於高密度、窄壓力窗口防漏堵漏。文檔編號C09K8/42GK101724383SQ200810224440公開日2010年6月9日申請日期2008年10月15日優先權日2008年10月15日發明者何剛,何濤,張睿達,李輝,肖紅章申請人:中國石油天然氣股份有限公司