一種鑽井液用承壓堵漏劑的製備方法與流程
2023-05-28 21:13:11
本發明涉及一種石油鑽井用助劑，尤其涉及一種鑽井液用承壓堵漏劑的製備方法，屬於石油鑽井技術領域。
背景技術：
在石油勘探開發過程中，井漏是最為常見的一種複雜現象，尤其在微裂縫地層、滲透性地層、頁巖地層、煤層、破碎帶地層及儲層，井壁失穩、井漏風險大大增加；井壁失穩通常造成井壁垮塌，引發卡鑽、填埋鑽具的風險，而井漏的發生，極大地增加了儲層損害，鑽井液配置成本，延長了鑽井周期，甚至帶來井控風險，造成極大的經濟損失。目前，行業中並無一種既能提高井壁穩定性，又能進行承壓填充、對井壁起到強化作用的防漏產品；而傳統的隨鑽堵漏劑、鋸末粉產品，由於粒徑級配效果不佳，只能夠用於處理滲透性漏失及小漏，隨鑽損耗較大，需要不斷補充；且漏失處理後容易反覆發生井漏，大大降低了鑽完井效率；該類處理劑不能達到較好的穩定井壁、預防漏失及提高井壁承壓能力的效果，且大部分產品中含有聚合物成分，對鑽井液流變性影響較大，制約了該類產品的推廣應用。
如公開號為CN105441044A，名稱為「一種油基鑽井液用堵漏劑」的發明專利，該專利公開堵漏劑包括：纖維15～20%，核桃殼10～25%，吸油聚合物顆粒20～40%，油基核殼膨脹封堵劑40～60%，將上述原料混合均勻即為油基鑽井液用堵漏劑。該專利中包含油基核殼膨脹封堵劑，屬於化學堵漏材料，其價格昂貴、施工配置複雜，仍不能得到推廣應用。且沒有考慮級配因素，無法進行隨鑽堵漏，對微裂縫的封堵不足。
又如公開號為CN102453475A，名稱為「一種石油鑽井用堵漏劑及其製備方法和應用」的發明專利，該專利公開堵漏劑包含堵漏液A和堵漏液B，堵漏液A包含海藻酸鹽、核桃殼和水，以水為100重量份計，海藻酸鹽：0.5～0.8重量份，核桃殼：0～5重量份；堵漏液B包含油井水泥、纖維和水，以水為100重量份計，油井水泥：200～250重量份，纖維：0.5～1重量份；堵漏液A和堵漏液B的體積比為1∶2～1∶3。製備方法包括：a、海藻酸鹽溶於水配成溶液，加入核桃殼，製得堵漏液A；b、油井水泥和水配成水泥漿，加入纖維，製得堵漏液B。該發明屬於凝膠堵漏和架橋堵漏混合材料，同樣未考慮材料級配，對微裂縫封堵效果不佳。
技術實現要素：
本發明旨在解決現有技術中的堵漏劑處理劑不能達到較好的穩定井壁、預防漏失、提高井壁承壓能力的效果以及成本高的問題，提出一種新的鑽井液用堵漏劑的製備方法，將特定比例的核桃殼粉、稻草裂解纖維、改性瀝青以及多種助劑的混合使用，能夠有效對微裂縫進行承壓填充，預防漏失、垮塌，提高井壁承壓能力和穩定性。
為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：
一種鑽井液用承壓堵漏劑的製備方法包括以下步驟：
（1）首先提取稻草裂解纖維：對稻草原料進行葉、杆和穗的分離，棄去葉和穗，將杆切割成3-5cm,用質量濃度為5%碳酸氫鈉液浸泡24小時，取出，保持水分含量10-15%，再通過膨化設備對杆進行膨化，得到棉球狀的稻草裂解纖維；
（2）按重量份配比計，取核桃殼粉40-50份、稻草裂解纖維30-40份、碳酸鈣粉4-8份、水解聚丙烯腈銨鹽1-3份、抗滲劑10-20份、羧甲基纖維素5-10份、可再分散乳膠粉5-10份、改性瀝青10-20份，置於攪拌設備中混合1-2小時，在60℃下恆溫烘乾、造粒，平均粒徑為20-300目，即得鑽井液用承壓堵漏劑。
所述抗滲劑由速溶矽酸鈉和硬脂酸鋁按照2:3的質量比混合而成。
所述改性瀝青由以下製備方法製得：先將360kg水與22kg十二烷基二甲基苄基氯化銨混合後，經過乳化機充分混合形成皂液並加熱到45℃～80℃；再將皂液與580kg的90#瀝青過膠體磨研磨混合得乳化瀝青，再將該乳化瀝青與加熱到30℃～50℃的38kg液體氟矽橡膠在混融器內迅速混合，並充分攪拌，得改性瀝青。
本發明的有益效果如下：
1.本發明堵漏劑的製備方法中，核桃殼粉、稻草裂解纖維、改性瀝青、碳酸鈣粉、水解聚丙烯腈銨鹽、抗滲劑、羧甲基纖維素以及可再分散乳膠粉相互配合使用，具有封堵效果好，抗高溫、高壓能力強的特點，適用於裂縫性、溶洞性、破碎性地層和不易確定漏失位置的漏層堵漏，且採用的原料主要為植物顆粒和植物裂解纖維，具有價格低廉、無環保壓力，對鑽井液的性能影響小的優點。
2.本發明採用了稻草裂解纖維，該裂解纖維在堵漏劑使用時形成網狀，使封堵效果更顯著。
3.本發明通過加入速溶矽酸鈉、硬脂酸鋁，其速溶矽酸鈉和硬脂酸鋁不斷發生結晶反應，形成不溶於水的結晶體，堵住毛細孔道，使得封堵劑的抗滲抗漏能力大大提高。
4.本發明加入的改性瀝青具有低動力粘度、高抗裂性能以及優異的膨脹性，能在封堵劑使用時形成完整的網狀結構，進一步提高了封堵劑的封堵效果。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
實施例1
一種鑽井液用承壓堵漏劑的製備方法包括以下步驟：
（1）首先提取稻草裂解纖維：對稻草原料進行葉、杆和穗的分離，棄去葉和穗，將杆切割成3-5cm,用質量濃度為5%碳酸氫鈉液浸泡24小時，取出，保持水分含量10-15%，再通過膨化設備對杆進行膨化，得到棉球狀的稻草裂解纖維；
（2）改性瀝青的製備：
先將360kg水與22kg十二烷基二甲基苄基氯化銨混合後，經過乳化機充分混合形成皂液並加熱到65℃；再將皂液與580kg的90#瀝青過膠體磨研磨混合得乳化瀝青，再將該乳化瀝青與加熱到40℃的38kg液體氟矽橡膠在混融器內迅速混合，並充分攪拌，得改性瀝青；
（3）鑽井液用承壓堵漏劑的製備
按重量份配比計，取核桃殼粉45份、稻草裂解纖維35份、碳酸鈣粉6份、水解聚丙烯腈銨鹽2份、速溶矽酸鈉4份、硬脂酸鋁6份、羧甲基纖維素7份、可再分散乳膠粉7份、改性瀝青15份，置於攪拌設備中混合1.5小時，在60℃下恆溫烘乾、造粒，平均粒徑為20-300目，即得鑽井液用承壓堵漏劑。
實施例2
稻草裂解纖維和改性瀝青的製備如實施例1。
鑽井液用承壓堵漏劑的製備
按重量份配比計，取核桃殼粉40份、稻草裂解纖維30份、碳酸鈣粉4份、水解聚丙烯腈銨鹽1份、速溶矽酸鈉4份、硬脂酸鋁6份、羧甲基纖維素5份、可再分散乳膠粉5份、改性瀝青10份，置於攪拌設備中混合1小時，在60℃下恆溫烘乾、造粒，平均粒徑為20-300目，即得鑽井液用承壓堵漏劑。
實施例2
稻草裂解纖維和改性瀝青的製備如實施例1。
鑽井液用承壓堵漏劑的製備
按重量份配比計，取核桃殼粉50份、稻草裂解纖維40份、碳酸鈣粉8份、水解聚丙烯腈銨鹽3份、速溶矽酸鈉8份、硬脂酸鋁12份、羧甲基纖維素10份、可再分散乳膠粉10份、改性瀝青20份，置於攪拌設備中混合2小時，在60℃下恆溫烘乾、造粒，平均粒徑為20-300目，即得鑽井液用承壓堵漏劑。
我們對實施例1所製得的承壓堵漏劑做了如下測試：
應用指標和理化指標如下表1：其中標準指標是以Q/72084246-4.2-2010 為標準。
表1應用指標和理化指標表
。
將實施例1所製得的承壓堵漏劑按企業標準Q/728084264-4-2001進行質量監測和封漏效果及配伍評價實驗，測定其在鈣土漿重點漏失泥漿量（ml）和封漏時間(s)，測試結果如下表2和表3：
表2漏失泥漿量（mL）
。
表3封漏時間（s）
。
將實施例1所製得的承壓堵漏劑分別在多種泥漿體系中進行配伍性試驗，配伍實驗表如下：
表4配伍實驗表
。
表4中的A漿成分包括有鈣土漿、PHP、XY-27、銨鹽、磺化瀝青，B漿成分包括鈣上漿、FA367、XY-27、SMP.1、NaHPAN；C漿成分包括鈉土漿、CUD、CPF、FRH和硫酸鋇。
表4中：P:密度，T：漏鬥粘度（s），API：濾失量，K：泥餅厚度，PV：塑性粘度，YP：動切力。
表4中的數據除漏失泥漿量、封漏時間外均為恆溫140℃，養護16小時，50℃下測得。
我們也對實施例2和3所製得的承壓堵漏劑做了與實施例1相同的試驗，試驗結果與實施例1的試驗結果並無明顯差別，故在此不作敷述。
從上述各實施例及試驗表中可以看出本暫堵劑是封漏快捷、使用高效、施工方便等特點，集承壓、屏蔽暫堵、保護油氣層、防漏、堵漏、廢物利用為一體的新型油氣層暫堵劑材料。能對環境產生較好的改善作用，能迅速、有效封漏微裂縫、空隙性地層的滲透性漏失，可隨鑽加入泥漿中，不會被振動篩篩出，對地層起到防漏、堵漏的作用。
其次，本堵漏劑採用維核桃殼粉、稻草裂解纖維以及改性瀝青等為主要原材料，因此容易相互交織形成網布，並能在洩漏點的壓差下形成多層疊加，與同類產品相比，具有更好的經濟效益和實用性，且成本更低。