專利名稱：一種在光滑裂縫漏失壁面穩定承壓的鉆井液用承壓堵漏劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于石油勘探領域，特別是油氣井鉆井過程中用于封堵光滑壁面裂縫漏層并能在裂縫內部穩定承壓的鉆井液用承壓堵漏劑。
背景技術：
井漏是鉆井工程中危害最嚴重的復雜情況之一，裂縫型井漏是最普遍的井漏類型，包括壓裂型誘導裂縫井漏和壓差型天然裂縫井漏，前者屬于防漏問題，后者屬于堵漏問題。處理裂縫性井漏的方法有橋塞堵漏、水泥漿堵漏、化學堵漏等。其中，橋塞堵漏是目前國內外應用最廣泛的鉆井液堵漏技術。但是，橋塞堵漏在泥頁巖、砂巖地層裂縫上的堵漏成功率高，但在灰巖裂縫地層的堵漏成功率較低，主要原因在于灰巖裂縫壁面比泥頁巖和砂 巖裂縫壁面光滑，橋塞材料進入裂縫后容易在壓差作用下產生滑動效應，堵漏材料整體從裂縫壁面滑脫，承不起壓或者承壓力低，導致裂縫內的承壓堵漏失敗。因此，亟需一種能夠在灰巖類致密硬地層光滑裂縫內穩定承壓的由新型材料構成的承壓堵漏劑，提高鉆井裂縫堵漏成功率和裂縫堵漏的承壓能力，對于減少井漏復雜情況、加快油氣資源的勘探開發進程具有非常重要的意義。
發明內容
本發明的目的在于提供一種在光滑裂縫漏失壁面穩定承壓的鉆井液用承壓堵漏齊IJ，該承壓堵漏劑能夠實現對漏失裂縫尤其是光滑壁面漏失裂縫的快速封堵，且在裂縫內形成的封堵段在井筒壓力波動作用下不易從裂縫壁面滑脫，該承壓堵漏劑能夠提高光滑裂縫井漏的堵漏成功率和承壓力，降低井漏復雜失效，提高勘探開發鉆井效益，其制備工藝簡便，材料來源廣，易于推廣使用。為了達到上述技術目的，本發明提供以下技術方案。一種在光滑裂縫漏失壁面穩定承壓的鉆井液用承壓堵漏劑，由10-20質量％的摩阻材料,45-50質量％的架橋材料，35-40質量％的填充材料組成。所述摩阻材料將架橋粒子連接成團，增大裂縫內形成橋塞帶的內摩擦力和橋塞材料與光滑裂縫壁面間的外摩擦力，保證堵漏材料在裂縫內站住腳，形成密集封堵帶，有效封堵光滑壁面裂縫，提高漏層承壓能力。本發明承壓堵漏劑的制備過程如下I)稱取45-50質量％的架橋材料和35-40質量％的填充材料在常溫下混合均勻；2)稱取10-20質量％的摩阻材料加入其中，常溫下混合均勻得本發明鉆井液用承壓堵漏劑。所述摩阻材料為工業用金屬篩網，即黑絲布，其目數80-200目(市售)，經機械或人工剪裁成方形片狀材料，其尺寸范圍為I. OX I. 0-3. O X 3. O毫米，厚度約O. 5毫米。該金屬篩網經剪切加工成方形片狀，過篩分選。篩網經剪切成片狀后容易在鉆井液中分散懸浮；金屬篩網碎片有高強度和高韌性，堵漏時在裂縫內通過摩擦作用將架橋材料連接成團，彼此之間形成一種內摩擦力高的籠狀結構，能夠承受極高的外壓，不容易被拆散，有效的增強橋塞段的內摩擦力和與光滑裂縫壁面間的外摩擦力；由于摩阻材料需要盡可能多點與架橋材料產生摩擦阻力，所以其尺寸不能小于架橋材料的尺寸。所述架橋材料為碳酸鈣顆粒，其分樣篩標準目數小于20目。由于碳酸鈣顆粒具有較高的硬度，作為架橋材料不容易在壓力作用下被擠碎；架橋顆粒棱角分明，顆粒之間的摩擦力大，易于在裂縫內堆積；碳酸鈣的酸溶率高，可用在儲層段堵漏；碳酸鈣來源廣，是最常用的堵漏材料之一。將碳酸鈣顆粒過篩，選取分樣篩標準目數小于20目的顆粒作為架橋材料，再根據不同的縫寬選擇相應的目數范圍。所述填充材料為碳酸鈣粉和柔性石墨粉的混合物，作為填充材料的碳酸鈣粉按其尺寸又分為三個級別，其中分樣篩標準目數為20-40目的碳酸鈣粉作為第一級填充材料，40-80目的碳酸鈣粉作為第二級填充材料，80-150目的碳酸鈣粉作為第三級填充材料，柔性石墨粉作為第四級填充材料，其分樣篩標準目數大于150目，各級填充材料的質量混合比例依次為5:2:2:1。將碳酸鈣粉細分為三個級別，能更好實現多級充填，形成致密的屏蔽 層；加入柔性石墨粉，目數大于150目，柔性石墨粉具有彈性，可以增強橋塞段的抗壓能力，保護架橋材料在顆粒間相互擠壓下不容易破碎。本發明在光滑裂縫內承壓堵漏作用機理為壓差迫使堵漏劑進入裂縫內朝裂縫內低壓處流動，當裂縫外壓力與堵漏劑和裂縫壁面的摩擦阻力相等時，堵漏劑停止滑動，多個堵漏劑迅速形成密集堆積體，密集堆積體進一步壯大形成致密堆積體，從而阻止裂縫內的流體流動和壓力傳遞。由于該致密堆積體是一種新的材料體，具有較高的抗破壞壓力，從而起到堵漏和提高漏層承壓力的作用。根據裂縫寬度的不同，多個聚集體可在壓差作用下，通過裂縫內的濃集效應，疊加形成更復雜更穩固的團狀結構，有效增大剛性顆粒間的內摩擦力。此外，摩阻材料呈片狀，表面凹凸不平，邊緣呈鋸齒狀，易于多點刮靠在光滑裂縫壁面上，既增大與光滑裂縫壁面的摩擦阻力，又增大裂縫壁面局部粗糙度，便于架橋顆粒立足，綜合摩阻材料本身的滑動摩擦力大，不易被沖走，大大增強了堵漏材料在裂縫內的穩定性和承壓性。與現有技術相比，本發明具有如下有益有利效果(I)能夠有效封堵各種裂縫包括光滑壁面裂縫，且封堵段能夠穩定承壓。本發明在裂縫內形成致密聚集體，既有效增大聚集體內剛性顆粒間的內摩擦力，又有效增大聚集體與裂縫壁面間的外摩擦力，從而防止堵漏劑被流體沖走，保證堵漏劑在裂縫內的穩定性，在井內壓力波動的情況下，比常規橋塞堵漏材料在裂縫開口外形成的堵漏堆積體更可靠，不易被鉆井液沖刷掉，形成真實的堵漏承壓能力；(2)作為關鍵特效材料的金屬摩阻材料在鉆井液中易分散懸浮，不會纏接成團，有較高的強度和韌性，易于進入裂縫漏層內部；(3)酸溶率高，可用于儲層段堵漏。該堵漏劑中的材料以酸溶性材料為主，使得該堵漏劑形成的致密堆積體能夠在酸化后被破壞而解堵，達到保護儲層原始滲透性的目的。承壓堵漏劑既可用于非儲層段漏失的堵漏又可用于儲層段漏失的堵漏；本發明體現了堵漏材料在裂縫內的摩阻為先、立足為本、多元協同、穩定性強的作用特征，可適用于不同密度鉆井液且對鉆井液流變性影響較小，能有效封堵小于5_寬裂縫，承壓強度達7MPa。
圖I是本發明承壓堵漏劑和常規堵漏劑的堵漏效果對比圖2是使用本發明承壓堵漏劑壓力對漏失量的影響圖3是使用本發明承壓堵漏劑時間對漏失量的影響圖4是使用本發明承壓堵漏劑密度對漏失量的影響圖5是使用本發明承壓堵漏劑縫寬對漏失量的影響
具體實施例方式一、本發明鉆井液用承壓堵漏劑的制備及堵漏效果實施例I選取寬度為2mm的裂縫模塊，配制堵漏基漿3. 5L，基漿配方為6%膨潤土+1%CMC-HV。堵漏劑加量為堵漏漿的6% (質量體積百分比g/ml)，堵漏劑各組分重量配比為摩阻材料10%，架橋材料50%，填充材料40%，架橋材料尺寸為分樣篩標準目數14-20目，摩阻材料尺寸為I. 0X1. 0-1. 6X1. 6mm。堵漏劑加量為摩阻材料21g ;架橋材料105g ;填充材料84g，其中第一級分樣篩標準目數20-40目的碳酸鈣粉42g，第二級分樣篩標準目數40-80目的碳酸鈣粉16. Sg，第三級分樣篩標準目數80-150目的碳酸鈣粉16. Sg，第四級分樣篩標準目數大于150目的柔性石墨粉8. 4g。成功封堵裂縫，在裂縫內部形成穩定的橋塞，承壓達到7MPa。實施例2選取寬度為3mm的裂縫模塊，配制堵漏基漿3. 5L，基漿配方為6%膨潤土+1%CMC-HV。堵漏劑加量為堵漏漿的8% (質量體積百分比g/ml)，堵漏劑各組分重量配比為摩阻材料12%，架橋材料50%，填充材料38%，架橋材料為分樣篩標準目數10-20目，摩阻材料尺寸為I. OX I. 0-2. O X 2. 0mm。堵漏劑加量為摩阻材料33. 6g ;架橋材料140g ;填充材料106. 4g，其中第一級分樣篩標準目數20-40目的碳酸鈣粉53. 2g，第二級分樣篩標準目數40-80目的碳酸鈣粉21. 3g，第三級分樣篩標準目數80-150目的碳酸鈣粉21. 3g，第四級分樣篩標準目數大于150目的柔性石墨粉10. 6g。成功封堵裂縫，在裂縫內部形成穩定的橋塞，承壓達到7MPa。實施例3選取寬度為4mm的裂縫模塊，配制堵漏基漿3. 5L，基漿配方為6%膨潤土+1%CMC-HV。堵漏劑加量為堵漏漿的9% (質量體積百分比g/ml)，堵漏劑各組分重量配比為摩阻材料15%，架橋材料48%，填充材料37%，架橋材料為分樣篩標準目數8-20目，摩阻材料尺寸為I. 0X1. 0-2. 5X2. 5mm。堵漏劑加量為摩阻材料47. 2g ;架橋材料151. 2g ;填充材料116. 6g，其中第一級分樣篩標準目數20-40目的碳酸鈣粉58. 3g，第二級分樣篩標準目數40-80目的碳酸鈣粉23. 3g，第三級分樣篩標準目數80-150目的碳酸鈣粉23. 3g，第四級分樣篩標準目數大于150目的柔性石墨粉11. 7g。成功封堵裂縫，在裂縫內部形成穩定的橋塞，承壓達到7MPa。實施例4選取寬度為5mm的裂縫模塊，配制堵漏基漿3. 5L，基漿配方為6%膨潤土+1%CMC-HV。堵漏劑加量為堵漏漿的10% (質量體積百分比g/ml)，堵漏劑各組分重量配比為摩阻材料17%，架橋材料48%，填充材料35%，架橋材料為分樣篩標準目數6-20目，摩阻材料尺寸為I. OX I. 0-3. O X 3. Omm0堵漏劑加量為摩阻材料59. 5g ;架橋材料168g ;填充材料122. 5g，其中第一級分樣篩標準目數20-40目的碳酸鈣粉61. 3g，第二級分樣篩標準目數40-80目的碳酸鈣粉24. 5g，第三級分樣篩標準目數80-150目的碳酸鈣粉24. 5g，第四級分樣篩標準目數大于150目的柔性石墨粉12. 2g。成功封堵裂縫，在裂縫內部形成穩定的橋塞，承壓達到7MPa。二、本發明鉆井液用承壓堵漏劑的性能測試在室內采用模擬實驗對所發明的承壓堵漏劑進行了性能評價。實驗采用長度30cm的鋼制裂縫模塊，裂縫壁面光滑，裂縫模塊可以組合成不同的裂縫寬度，對堵漏劑在不同裂縫寬度條件下進行堵漏效果評價。采用模擬裂縫堵漏試驗裝置，對比了本發明承壓堵漏劑(加入摩阻材料)和常規堵漏劑(未加入摩阻材料)的堵漏效果；選擇影響承壓堵漏性能的主要因素(壓力、時間、縫 寬)，改變其中一個量，恒定其它條件，進行堵漏效果評價，通過漏失量的變化來反映對承壓堵漏劑封堵效果的影響，基漿組成4%膨潤土 +1%CMC-HV，堵漏漿總的量為3500ml。I、本發明承壓堵漏劑和常規堵漏劑的堵漏效果對比實驗對比了本發明承壓堵漏劑(加入摩阻材料)和常規堵漏劑(未加入摩阻材料)的堵漏效果。使用常規堵漏劑，即未加摩阻材料時，漏失量大，堵漏劑主要位于光滑裂縫的尾部，堵漏材料進入裂縫后在壓力作用下滑動到尾部，尾部縫寬小，在尾部卡住，沒能成功的封堵裂縫；使用本發明承壓堵漏劑，即加入摩阻材料，堵漏劑的封堵性能明顯提高，漏失量減小，封堵狀態主要為裂縫內開口至中間部位封堵，實現了對裂縫的成功封堵。結果見表I和圖I。表I承壓堵漏劑和常規堵漏劑的堵漏效果對比
權利要求
1.一種在光滑裂縫漏失壁面穩定承壓的鉆井液用承壓堵漏劑，由10-20質量％的摩阻材料,45-50質量％的架橋材料，35-40質量％的填充材料組成，其特征在于,所述摩阻材料為工業用金屬篩網，即黑絲布，其尺寸范圍為I. OX I. 0-3. 0X3. O毫米，厚度約O. 5毫米；所述架橋材料為碳酸鈣顆粒，其分樣篩標準目數小于20目；所述填充材料為碳酸鈣粉和柔性石墨粉的混合物。
2.如權利要求I所述的鉆井液用承壓堵漏劑，其特征在于，所述填充材料的碳酸鈣粉分為三個級別，分樣篩標準目數為20-40目的碳酸鈣粉為第一級填充材料，40-80目的碳酸鈣粉為第二級填充材料，80-150目的碳酸鈣粉為第三級填充材料，分樣篩標準目數大于150目的柔性石墨粉為第四級填充材料，各級填充材料的質量混合比例為5:2:2: I。
全文摘要
本發明涉及一種在光滑裂縫漏失壁面穩定承壓的鉆井液用承壓堵漏劑，由10-20質量%的摩阻材料，45-50質量%的架橋材料，35-40質量%的填充材料組成，所述摩阻材料為工業用金屬篩網，其尺寸范圍為1.0×1.0-3.0×3.0毫米，厚度約0.5毫米；所述架橋材料為碳酸鈣顆粒，其分樣篩標準目數小于20目；所述填充材料為碳酸鈣粉和柔性石墨粉的混合物，碳酸鈣粉又細分為三個級別，實現多級充填，形成致密屏蔽層，柔性石墨粉目數大于150目，增強橋塞段的抗壓能力。本發明能夠提高光滑裂縫井漏的堵漏成功率和承壓力，降低井漏復雜失效，提高勘探開發鉆井效益，其制備工藝簡便，材料來源廣，易于推廣使用。
文檔編號C09K8/42GK102876303SQ20121033331
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者蒲曉林, 趙正國, 賀明敏, 王貴, 蘇俊霖 申請人:西南石油大學