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CN113528098A - 裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系及其制备方法 - Google Patents

裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系及其制备方法，通过在可循环泡沫钻井液加入聚合物表面改性的韧性颗粒，利用韧性颗粒的良好的形变和承压能力，自匹配裂缝尺度封堵裂缝，通过聚合物表面改性可以提高韧性颗粒自身及与地层表面的粘接能力，提高封堵结构的稳定性和颗粒在裂缝内的滞留能力，通过在体系中加入破胶剂即可实现韧性颗粒封堵结构的解除，颗粒随返排液返出，颗粒可共循环使用。本发明所制备的裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系具有自匹配裂缝宽度，封堵承压强度大，不伤害储层、操作方法简单、可循环使用等特点，适用于裂缝性漏失钻井堵漏、油气井储层暂堵压裂改造等过程。

Description

裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系及其制备方法。
背景技术
裂缝型地层钻井作业过程中，井漏是最为常见的井下复杂情况，井漏会给钻井企业带来巨大的经济损失，同时还可能造成钻井施工中出现卡钻、井喷、井塌等安全事故，甚至造成井眼报废，严重影响钻井施工进程。
针对钻井过程中的裂缝性漏失，现场通常使用桥塞堵漏材料，由于漏失裂缝开度预测难度大，导致常规桥塞堵漏材料如碳酸钙、核桃壳等与漏层裂缝开口的匹配关系无法准确判断。此外，裂缝内部粒子群的滞留困难、稳定性差，导致随钻堵漏效果往往不理想。
发明内容
本发明提出一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系及其制备方法，该体系具有自匹配裂缝宽度，封堵承压强度大，不伤害储层、操作方法简单、可循环使用等特点，适用于裂缝性漏失钻井堵漏、油气井储层暂堵压裂改造等过程。
为了达到上述技术目的，本发明具体通过以下技术方案来实现：
一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系的制备方法，具体包括以下步骤，以下份数均为质量份：
步骤一、制备磷酸酯改性的韧性颗粒：将5份韧性颗粒和2.5份磷酸酯溶解于100份水中，充分搅拌，50℃条件下，使韧性颗粒分散在磷酸酯中，搅拌老化30min，取出，低温烘干，备用；
步骤二、制备可循环泡沫钻井液：在100份水中，加入0.5~4.5份可溶性聚合物和0.1~2.0份pH值调节剂，高速充分搅拌，得到可循环泡沫钻井液；
步骤三、制备一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系：将0.1-5.0份步骤一制得的磷酸酯改性的韧性颗粒加入100份步骤二制得的可循环泡沫钻井液中，充分混合均匀后，即形成所需的韧性颗粒封堵体系。
上述韧性颗粒为比重0.75~0.90g/cm3，拉伸模量2.0~8.0MPa，抗张强度8.0~15.0MPa，伸长率500%~1000%，弯曲量10.0~20.0MPa，软化温度不高于55℃；粒径范围为2μm-10mm之间分布，颗粒形貌为椭圆形、圆形、菱形、三叶草型、锯齿形和锥子型、不规则多面体中的一种或多种。
上述磷酸酯为磷酸酯类表面活性剂、磷酸盐与聚丙烯酰胺类复合体系或磷酸盐与多元醇类复合体系，所述复合体系中的磷酸盐为磷酸、磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。上述可溶性聚合物为羧甲基纤维素钠、双三乙醇胺二异丙基钛酸酯、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠、聚丙烯酰胺、羧乙基纤维素钠、十二烷基苯磺酸钠、黄原胶、羟乙基淀粉、羟甲基纤维素，羟乙基纤维素、三乙醇胺中的一种或多种。
所述pH值调节剂为偏铝酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。
根据上述制备方法制得的一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，韧性颗粒具有可变形能力，处理钻进过程裂缝型漏失地层时，一方面颗粒能够适应漏失地层通道尺寸，在流体携带下自匹配进入地层，实现架桥封堵，同时韧性颗粒经磷酸根-聚合物复合表面改性后，磷酸基团与体系中含氧不饱和键通过共价键结合，在地层漏失作用和温度条件下，体系不断失水，颗粒间聚合物浓度不断提高，分子间不断发生自组装和疏水缔和作用，形成稳定的粘弹性网格结构，在漏失通道中形成稳定的桥堵结构。封堵结构形成后，体系含磷羟基的聚合物与岩石表面硅氧基和铝氧基充分接触，发生粘附粘接作用，因而封堵体及封堵体与岩石壁面之间都形成一层承压能力良好的封堵结构，实现地层漏失封堵。随着生产的恢复和破胶剂的作用，封堵结构可以不断接触并实现返排，通过颗粒的再处理，改性后的韧性颗粒可供循环再使用。
本发明提出一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系及其制备方法，通过在可循环泡沫钻井液加入聚合物表面改性的韧性颗粒，利用绒囊的悬浮性、润滑性等特性将韧性颗粒携带入井，利用韧性颗粒的良好的形变和承压能力，自匹配裂缝尺度封堵裂缝，通过聚合物表面改性可以提高韧性颗粒自身及与地层表面的粘接能力，提高封堵结构的稳定性和颗粒在裂缝内的滞留能力，通过在体系中加入破胶剂即可实现韧性颗粒封堵结构的解除，颗粒随返排液返出，颗粒可共循环使用。该体系具有自匹配裂缝宽度，封堵承压强度大，不伤害储层、操作方法简单、可循环使用等特点，适用于裂缝性漏失钻井堵漏、油气井储层暂堵压裂改造等过程。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式包括但不限于以下实施例表示的范围。
实施例1
室内环境下，称取10g比重为0.82g/cm3，拉伸模量3.0 MPa，抗张强度8.0MPa，伸长率500%，弯曲模量10.0，软化温度40℃，粒径2mm的椭圆形韧性颗粒，称取5g异辛醇磷酸酯，溶解在200mL水中，充分搅拌，50℃条件下，将韧性颗粒分散在异辛醇磷酸酯中，搅拌老化30min，取出，低温烘干，得到异辛醇磷酸酯改性的颗粒。
在1000mL水中，添加50g羧甲基纤维素钠，20g双三乙醇胺二异丙基钛酸酯，30g月桂酸钠，20g十二烷基磺酸钠，20g偏铝酸钠，10g碳酸氢钠，在不低于600r/min高速搅拌机下充分搅拌形成可循环泡沫携带体系。
将制得的的异辛醇磷酸酯改性的颗粒加入到1000mL液体体系中，充分混合均匀后，即形成所需的韧性颗粒封堵体系。
室内利用含人工裂缝岩心测试体系封堵裂缝过程中封堵承压能力。
上述室内裂缝性漏失封堵承压实验测试方法具体步骤如下：
1、室内切割制作含5mm/1mm楔形缝，岩心直径为Φ38mm的人工岩心，模拟地层中裂缝性漏失。
2、利用产能伤害评价设备，将含楔形缝岩心装入岩心夹持器中，将韧性颗粒封堵体系装入流体罐，地层和流体体系缓慢升温至模拟地层温度65℃。
3、加围压，加回压，恒流量法驱替，流体流量为5mL/min，围压与驱压的差值为2.5MPa，回压设置为0.5MPa，记录压力变化和流出液体的体积。
结果表明，当压力超过35MPa后，出液端开始大量渗液，实验停止。该体系的封堵承压能力达35MPa。
实施例2
室内环境下，称取10g比重为0.82g/cm3，拉伸模量3.0 MPa，抗张强度8.0MPa，伸长率500%，弯曲模量10.0，软化温度40℃。粒径1mm的圆形韧性颗粒，称取5g磷酸酯淀粉，溶解在200mL水中，充分搅拌，50℃条件下，将韧性颗粒分散在磷酸酯淀粉中，搅拌老化30min，取出，低温烘干，备用。
在1000mL水中，添加50g羧甲基纤维素钠、60g聚丙烯酰胺、20g双三乙醇胺二异丙基钛酸酯、30g羧乙基纤维素钠，20g十二烷基苯磺酸钠，10g碳酸钠，在不低于600r/min高速搅拌机下充分搅拌形成可循环泡沫携带体系。
将磷酸酯淀粉表面改性的颗粒加入到1000mL液体体系中，充分混合均匀后，即形成所需的韧性颗粒封堵体系。
如上文所述，进行室内裂缝性漏失封堵承压实验测试，结果表明，当压力超过30MPa后，出液端开始大量渗液，实验停止。该体系的封堵承压能力为30MPa。
实施例3
室内环境下，称取10g比重为0.79g/cm3，拉伸模量4.0 MPa，抗张强度10.0MPa，伸长率650%，弯曲模量12.0，软化温度45℃。粒径3mm的三叶草形韧性颗粒，称取5g十二烷基磷酸酯，溶解在200mL水中，充分搅拌，50℃条件下，将韧性颗粒分散在十二烷基磷酸酯水溶液中，搅拌老化30min，取出，低温烘干，备用。
在1000mL水中，添加50g羧甲基纤维素钠、40g羧乙基纤维素、25g黄原胶、30g羧乙基纤维素钠，20g十二烷基硫酸钠，10g三乙醇胺，10g碳酸氢钠，在不低于600r/min高速搅拌机下充分搅拌形成可循环泡沫携带体系。
将磷酸酯淀粉表面改性的颗粒加入到1000mL液体体系中，充分混合均匀后，即形成所需的韧性颗粒封堵体系。
如上文所述，进行室内裂缝性漏失封堵承压实验测试，结果表明，当压力超过32MPa后，出液端开始大量渗液，实验停止。该体系的封堵承压能力为32MPa。

Claims (6)

1.一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系的制备方法，其特征在于：
具体包括以下步骤，以下份数均为质量份：
步骤一、制备磷酸酯改性的韧性颗粒：将5份韧性颗粒和2.5份磷酸酯溶解于100份水中，充分搅拌，50℃条件下，使韧性颗粒分散在磷酸酯中，搅拌老化30min，取出，低温烘干，备用；
步骤二、制备可循环泡沫钻井液：在100份水中，加入0.5~4.5份可溶性聚合物和0.1~2.0份pH值调节剂，高速充分搅拌，得到可循环泡沫钻井液；
步骤三、制备一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系：将0.1-5.0份步骤一制得的磷酸酯改性的韧性颗粒加入100份步骤二制得的可循环泡沫钻井液中，充分混合均匀后，即形成所需的韧性颗粒封堵体系。
2.根据权利要求1所述的裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系的制备方法，其特征在于：
所述韧性颗粒为比重0.75~0.90g/cm3，拉伸模量2.0~8.0MPa，抗张强度8.0~15.0MPa，伸长率500%~1000%，弯曲量10.0~20.0MPa，软化温度不高于55℃；粒径范围为2μm-10mm之间分布，颗粒形貌为椭圆形、圆形、菱形、三叶草型、锯齿形和锥子型、不规则多面体中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系的制备方法，其特征在于：
所述磷酸酯为磷酸酯类表面活性剂、磷酸盐与聚丙烯酰胺类复合体系或磷酸盐与多元醇类复合体系，所述复合体系中的磷酸盐为磷酸、磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。
4.根据权利要求1所述的裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系的制备方法，其特征在于：
所述可溶性聚合物为羧甲基纤维素钠、双三乙醇胺二异丙基钛酸酯、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠、聚丙烯酰胺、羧乙基纤维素钠、十二烷基苯磺酸钠、黄原胶、羟乙基淀粉、羟甲基纤维素，羟乙基纤维素、三乙醇胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系的制备方法，其特征在于：
所述pH值调节剂为偏铝酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。
6.如权利要求1所述制备方法制得的一种裂缝性漏失钻井堵漏用韧性颗粒封堵体系。
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