抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑：按重量份由植物纖維30-80重量份；礦物纖維10-40重量份；果殼10-40重量份；滑石粉0-10重量份；硅基凝膠變形顆粒3-10重量份組成；硅基凝膠變形顆粒是按重量份將1.4-2.5份的乙烯基三乙氧基硅烷單體乳化分散到由18-24份的丙烯酰胺，0.0025-0.005份的N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺，0.7-1.25份OP-10和0.1-0.17份十二烷基苯磺酸鈉，0.003份乙二胺四乙酸二鈉，0.009-0.012份過硫酸銨和0.009-0.012份亞硫酸氫鈉水溶液中，進行膠束共聚合，將聚合物烘干、造粒、粉碎即成平均粒徑為80-200目的硅基凝膠變形顆粒；能有效封堵易漏高滲地層及微裂縫，不影響鉆井液流變參數(shù)，可降低鉆井液摩阻系數(shù)，保護儲層，適用于150℃以下易漏、裂縫地層及儲層防漏堵漏。
【專利說明】抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井領(lǐng)域的鉆井液隨鉆堵漏劑，特別涉及150°C高溫條件下使用的、能在第一時間封堵地層小裂縫及滲漏層，對井漏
起到預(yù)防和控制作用的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]井漏是鉆井過程中普遍而常見的技術(shù)難題，井漏會造成鉆井液的大量流失導(dǎo)致鉆井成本的上升，同時會導(dǎo)致井底壓力變化，誘發(fā)井壁失穩(wěn)、井塌、井涌、井噴等復(fù)雜事故的發(fā)生。
[0003]隨鉆堵漏，是指在鉆遇可能發(fā)生漏失的地層前，將堵漏材料加入到鉆井液中，在鉆井的同時發(fā)揮堵漏材料封堵作用，第一時間封堵小裂縫及滲漏層，對漏失起到預(yù)防和控制的作用。由于隨鉆堵漏是在鉆井過程中完成的，不像其他堵漏一樣影響鉆井生產(chǎn)，因此隨鉆堵漏極大地降低了鉆井施工的成本。
[0004]目前在鉆井現(xiàn)場應(yīng)用的隨鉆堵漏材料普遍存在下列問題:1、封堵性能差，起不到預(yù)期的封堵效果，不能實現(xiàn)隨鉆堵漏；2、抗溫性差，在地層溫度高于120°C時，封堵性能變差，溫度達到150°C時，材料失效；3、加入隨鉆堵漏材料后，鉆井液嚴(yán)重增稠；4、加入堵漏材料后，鉆井液摩阻扭矩變大；5、因鉆井液增黏或堵漏材料顆粒過大，出現(xiàn)的糊振動篩的現(xiàn)象。這些問題在一定程度上限制了隨鉆堵漏劑的應(yīng)用。
[0005]因此，有必要開發(fā)一種抗高溫、不增黏、不增加摩阻，同時具有較強封堵性能的新型隨鉆堵漏劑。
[0006]中國專利CN101724383B公開了 “一種鉆井液隨鉆堵漏劑”，這種堵漏劑在其變形填充材料合成過程中加入膨潤土、碳酸鈣、高嶺土等填料,雖然對提高材料抗溫性有一定作用，但合成出的顆粒較脆，吸水后容易破碎，造成使用上的缺陷；另外該體系中的有機材料(植物纖維、浙青、變形填充材料)比例過高，難以滿足150°C高溫條件下的應(yīng)用要求。
[0007]本發(fā)明采用硅基凝膠變形顆粒，即在聚合物合成過程中加入乙烯基三乙氧基硅烷進行共聚，從而提高了顆粒的抗溫性和機械強度；另外，在體系中加入較大比例的抗溫?zé)o機礦物纖維，使體系的抗溫性進一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決【背景技術(shù)】難以滿足150°C高溫條件下的應(yīng)用要求的問題，本發(fā)明提供一種充分利用剛、柔兩種性質(zhì)的材料，實現(xiàn)屏蔽暫堵，在滲漏地層形成薄而韌的濾餅，實現(xiàn)良好的封堵效果用于150°C條件下的多元高性能的一種抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑及其制備方法。
[0009] 解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，所述的堵漏劑由架橋纖維、填充材料、有機凝膠填充顆粒組成，按照重量份計，架橋纖維10-80份，填充材料10-40份，硅基凝膠變形顆粒3-10重量份，上述物質(zhì)按重量份數(shù)比例，放入混合器中混合25-40分鐘，即為抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑。
[0010]進一步，所述的架橋纖維由植物纖維和礦物纖維組成，按照重量份計，植物纖維30-80份、礦物纖維10-40份。
[0011]進一步，所述的填充材料由果殼、滑石粉組成，按照重量份計，果殼10-40份、滑石粉0-10份。
[0012]進一步，所述的堵漏劑按重量份由以下組分構(gòu)成，植物纖維55份，礦物纖維25份；果殼25份；滑石粉5份；硅基凝膠變形顆粒6份，將上述組分按重量份數(shù)比例，放入混合器中混合30分鐘，即為抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑。
[0013]進一步，所述的植物纖維材料選用稻殼、玉米稻桿、木屑、棉籽殼的一種或幾種混
入
口 ο
[0014]進一步，所述的礦物纖維材料選用方解石、硅灰石、海泡石的一種或幾種混合。
[0015]進一步，所述的填充材料的果殼是榛子殼、核桃殼、花生殼的一種或幾種混合。
[0016]進一步，所述的硅基凝膠變形顆粒是按重量份將1.4-2.5份的乙烯基三乙氧基硅烷單體乳化分散到 由18-24份的丙烯酰胺，0.0025-0.005份的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，0.7-1.25份0P-10和0.1-0.17份十二烷基苯磺酸鈉，0.003份乙二胺四乙酸二鈉，
0.009-0.012份過硫酸銨和0.009-0.012份亞硫酸氫鈉水溶液中，進行膠束共聚合，聚合反應(yīng)條件為:體系PH為6-8，反應(yīng)溫度40-50°C，反應(yīng)時間8-10小時，將聚合物烘干、造粒、粉碎即成平均粒徑為80-200目的硅基凝膠變形顆粒。
[0017]進一步，所述的植物纖維、礦物纖維、果殼、滑石粉分別為80-100目。
[0018]一種抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑的制備方法，根據(jù)防漏堵漏施工狀況，制備鉆井液隨鉆堵漏劑，分為鉆至易漏地層前用堵漏劑和井漏用堵漏劑，具體制備方法是:
a.鉆至易漏地層前用堵漏劑:按照重量份取100目的植物纖維30-80份、礦物纖維10-40份、果殼10-40份、滑石粉0-10份，150-200目的有機凝膠填充顆粒3_10份，放入混合器中混合25-40分鐘，即為鉆至易漏地層前用堵漏劑；
b.井漏用堵漏劑:按照重量份取80目的植物纖維30-80份、礦物纖維10-40份、果殼10-40份、滑石粉0-10份，80-200目的有機凝膠填充顆粒3_10份，放入混合器中混合25-40分鐘，即為用于鉆井液漏速< 5方/小時時的井漏用堵漏劑；
按照重量份取60目的植物纖維30-80份、礦物纖維10-40份、果殼10-40份、滑石粉0-10份，80-200目的有機凝膠填充顆粒3-10份，放入混合器中混合25-40分鐘，即為用于鉆井液漏速> 5方/小時時井漏用堵漏劑。
[0019]選用纖維類材料架橋，是利用纖維材料進入地層孔隙或裂縫時，可將大孔喉分隔為小孔喉的特點，同時，纖維類材料可有效改善泥餅質(zhì)量。
[0020]植物纖維材料根據(jù)封堵效果的要求，優(yōu)選以下纖維材料中的一種或幾種:稻殼、玉米秸桿、木屑、棉籽殼。
[0021]礦物纖維根據(jù)其架橋封堵、承壓能力不同優(yōu)選以下材料的一種或幾種:方解石、硅灰石、海泡石。
[0022]填充材料起到填充孔道和二次架橋的作用，使漏失通道孔、縫更小，其中果殼材料根據(jù)與架橋纖維的配伍性，封堵性特點，優(yōu)選下材料的一種或幾種:榛子殼、核桃殼、花生殼。
[0023]有機凝膠填充顆粒吸水膨脹后可變形，能與孔隙或裂縫大小、形狀很好匹配形成穩(wěn)定的封堵層，有效阻止鉆井液向地層深處滲透。根據(jù)實際需求，合成了高強度，具有優(yōu)良抗溫性能的硅基凝膠變形顆粒。
[0024]采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能有效封堵易漏高滲地層及微裂縫，不影響鉆井液流變參數(shù)，可降低鉆井液摩阻系數(shù)，保護儲層，適用于150°C以下易漏、裂縫地層及儲層防漏堵漏。其顯著效果在于:
(1)強封堵，具有較強的隨鉆封堵能力；
(2)不增黏，隨鉆堵漏劑加入鉆井液中，不會使黏度上升；
(3)抗高溫，可滿足150°C下鉆井隨鉆堵漏的需求；
(4)降摩阻，隨鉆堵漏劑加入鉆井液中，可有效降低泥漿的潤滑系數(shù)。
[0025](5)不停鉆，堵漏過程不需停鉆，不影響鉆井生產(chǎn)進度； (6)保護儲層，選取的無機纖維、滑石粉為可酸溶材料；有機凝膠填充顆?？稍谝欢〞r間后自動降解。該體系具有較好的儲層保護特性，可在油層段鉆井中使用。
【具體實施方式】
[0026]實施例1
將50g丙烯酰胺，0.01g N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，0.008g乙二胺四乙酸二鈉，2g0P-10和0.3g十二烷基苯磺酸鈉完全溶解于215g去離子水中。然后向上述溶液中加入4g乙烯基三乙氧基硅烷超聲乳化15min,通氮除氧20min后,再依次加入2.5g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的過硫酸銨溶液和2.5g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的亞硫酸氫鈉溶液，繼續(xù)通氮15min，密封后置于45°C水溶鍋中引發(fā)聚合。反應(yīng)9小時后，將反應(yīng)產(chǎn)物取出，經(jīng)干燥、粉碎、過篩后制得目數(shù)為80-200目的硅基凝膠變形顆粒。
[0027]實施例2
按重量份取烘干、粉碎過后過80目的稻殼50份、娃灰石20份、核桃殼20份、滑石粉5份、實施例1的100目有機凝膠填充顆粒5份，在混合器中混拌30分鐘，混拌均勻制得成
品O
[0028]實施例3
按重量份取烘干、粉碎過后過80目的玉米稻桿50份、娃灰石20份、核桃殼25份、滑石粉5份、實施例1的150目有機凝膠填充顆粒6份，在混合器中混拌40分鐘，混拌均勻制得成品。
[0029]實施例4
按重量份取烘干、粉碎過后過80目的木屑30份、娃灰石40份、核桃殼30份、滑石粉8份、實施例1的80目有機凝膠填充顆粒5重量份在混合器中混拌25分鐘，混拌均勻制得成
品O
[0030]實施例5
按重量份取烘干、粉碎過后過80目的棉籽殼80份、硅灰石40份、核桃殼10份、滑石粉10份、實施例1的200目有機凝膠填充顆粒10份在混合器中在混合器中混拌35分鐘，混拌均勻制得成品。[0031]實施例6
按重量份取烘干、粉碎過后過80目的木屑30份、方解石20份、核桃殼20份、滑石粉2份、實施例1的150目有機凝膠填充顆粒3份在混合器中混拌25分鐘，混拌均勻制得成品。
[0032]實施例7
按重量份取烘干、粉碎過后過100目的木屑60份、海泡石10重量份、核桃殼30重量份、實施例1的150目有機凝膠填充顆粒3份，在混合器中混拌35分鐘，混拌均勻制得成品。
[0033]實施例8
按重量份取烘干、粉碎過后過80目的木屑50份、海泡石20份、榛子殼20份、滑石粉5份、實施例1的120目有機凝膠填充顆粒5份，在混合器中混拌35分鐘，混拌均勻制得成品。
[0034]實施例9
按重量份取烘干、粉碎過后過90目的木屑40份、海泡石30重量份、花生殼10份、滑石粉8份、實施例1的140目有機凝膠填充顆粒7份，在混合器中混拌40分鐘，混拌均勻制得成品。
[0035]實施例10
按重量份取烘干、粉碎過后過80目的木屑50份、海泡石20份、核桃殼21份、滑石粉4份、實施例1的130目有機凝膠填充顆粒5份，在混合器中混拌30分鐘，混拌均勻制得成品。
[0036]根據(jù)防漏堵漏施工狀況，制備鉆井液隨鉆堵漏劑，分為鉆至易漏地層前用堵漏劑和井漏用堵漏劑，具體制備方法實施例:
實施例11
鉆至易漏地層前用堵漏劑:按重量份取烘干、粉碎過后過80目的木屑55份、海泡石25份、核桃殼25，份、滑石粉5，份、實施例1的150目有機凝膠填充顆粒6份，放入混合器中混合30分鐘，即為鉆至易漏地層前用堵漏劑。
[0037]實施例12 井漏用堵漏劑:
鉆井液漏速< 5方/小時時的井漏用堵漏劑
按照重量份取烘干、粉碎過后過100目的木屑48份、海泡石24份、核桃殼19份、滑石粉4份、實施例1的100目有機凝膠填充顆粒5份，放入混合器中混合攪拌30分鐘，即為用于鉆井液漏速< 5方/小時的井漏用堵漏劑劑。
[0038]實施例13
鉆井液漏速> 5方/小時時井漏用堵漏劑
按照重量份取烘干、粉碎過后取60目的植物纖維40份、礦物纖維20份、果殼15份、滑石粉3份，150目的有機凝膠填充顆粒6份，放入混合器中混合25分鐘，即為用于鉆井液漏速> 5方/小時的井漏用堵漏劑。
[0039]取實例2-11的樣品，在加量3%的情況下，考察其對4%膨潤土漿流變性、潤滑性、封堵性影響。
[0040]注砂床濾失量、侵入深度測試方法
在無滲透濾失儀(可視砂床)圓筒柱中加入350cm3的直徑范圍0.45-0.9mm石英砂,壓實鋪平，慢慢加入400ml鉆井液，按API標(biāo)準(zhǔn)加壓0.7MPa測試30分鐘，記錄侵入深度及濾失量。[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的堵漏劑由架橋纖維、填充材料、有機凝膠填充顆粒組成，按照重量份計，架橋纖維10-80份，填充材料10-40份，硅基凝膠變形顆粒3-10重量份，上述物質(zhì)按重量份數(shù)比例，放入混合器中混合25-40分鐘，即為抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的架橋纖維由植物纖維和礦物纖維組成，按照重量份計，植物纖維30-80份、礦物纖維10-40份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的填充材料由果殼、滑石粉組成，按照重量份計，果殼10-40份、滑石粉0-10份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的堵漏劑按重量份由以下組分構(gòu)成，植物纖維55份，礦物纖維25份；果殼25份；滑石粉5份；硅基凝膠變形顆粒6份，將上述組分按重量份數(shù)比例，放入混合器中混合30分鐘，即為抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的植物纖維材料選用稻殼、玉米稻桿、木屑、棉籽殼的一種或幾種混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的礦物纖維材料選用方解石、硅灰石、海泡石的一種或幾種混合。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的填充材料的果殼是榛子殼、核桃殼、花生殼的一種或幾種混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的硅基凝膠變形顆粒是按重量份將1.4-2.5份的乙烯基三乙氧基硅烷單體乳化分散到由18-24份的丙烯酰胺，0.0025-0.005份的N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，0.7-1.25份OP-1O和0.1-0.17份十二烷基苯磺酸鈉，0.003份乙二胺四乙酸二鈉，0.009-0.012份過硫酸銨和0.009-0.012份亞硫酸氫鈉水溶液中，進行膠束共聚合，聚合反應(yīng)條件為:體系PH為6-8,反應(yīng)溫度40-50 °C,反應(yīng)時間8-10小時，將聚合物烘干、造粒、粉碎即成平均粒徑為80-200目的硅基凝膠變形顆粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑，其特征在于，所述的植物纖維、礦物纖維、果殼、滑石粉分別為80-100目。
10.一種如權(quán)利要求1所述的抗溫鉆井液隨鉆堵漏劑的制備方法，其特征在于，根據(jù)防漏堵漏施工狀況，制備鉆井液隨鉆堵漏劑，分為鉆至易漏地層前用堵漏劑和井漏用堵漏劑，具體制備方法是: a.鉆至易漏地層前用堵漏劑:按照重量份取100目的植物纖維30-80份、礦物纖維10-40份、果殼10-40份、滑石粉0-10份，150-200目的有機凝膠填充顆粒3_10份，放入混合器中混合25-40分鐘，即為鉆至易漏地層前用堵漏劑； b.井漏用堵漏劑:按照重量份取80目的植物纖維30-80份、礦物纖維10-40份、果殼10-40份、滑石粉0-10份，80-200目的有機凝膠填充顆粒3_10份，放入混合器中混合25-40分鐘，即為用于鉆井液漏速< 5方/小時的井漏用堵漏劑； c.按照重量份取60目的植物纖維30-80份、礦物纖維10-40份、果殼10-40份、滑石粉0-10份，80-200目的有機凝膠填充顆粒3-10份，放入混合器中混合25-40分鐘，即為用于鉆井液漏速> 5方/小時時井漏用堵漏劑。
【文檔編號】C09K8/44GK103937471SQ201410107828
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】盧淑芹, 張藝馨, 朱寬亮, 徐偉, 姜薇, 左劉明, 任小強, 邢麗潔, 顏菲, 郭吉清 申請人:中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司鉆采工藝研究院