一种承压堵漏剂及其应用.pdf

本发明提供一种承压堵漏剂，主要由以下质量份数的原料制备而成：桥塞材料35-45份、纤维细颗粒材料25-34份、压敏性可变形膨胀材料18-22份、多功能承压封堵剂6-14份。该承压堵漏剂综合不同的堵漏机理，具有良好的协同作用，可以根据漏失通道形状、大小能够自动调节自身的大小和形状与之匹配，以达到封堵严密、承压效果好、强度高的效果，可有效预防地层漏失，并提高易漏失层的承压能力。

1.  一种承压堵漏剂，其特征在于，主要由以下质量份数的原料制备而成：桥塞材料35-45份、纤维细颗粒材料25-34份、压敏性可变形膨胀材料18-22份、多功能承压封堵剂6-14份。

2.  如权利要求1所述承压堵漏剂，其特征在于，所述桥塞材料包括果壳与贝壳，其中果壳与贝壳的质量比为2-5:1。

3.  如权利要求2所述承压堵漏剂，其特征在于，所述果壳为核桃壳，所述贝壳包括贝类外壳、蚌蟹壳、海螺壳。

4.  如权利要求2或3所述承压堵漏剂，其特征在于，所述果壳按不同粒度分为粗型果壳颗粒、中型果壳颗粒和细型果壳颗粒三种，其中粗型果壳颗粒指粒径介于1.88mm-5.00mm之间的颗粒，在果壳颗粒中所占比例在5%wt-15%wt；中型果壳颗粒指粒径介于0.42mm-1.88mm之间的颗粒，在果壳颗粒中所占比例为40%wt-60%wt；细型果壳颗粒是指粒径介于0.15mm-0.42mm之间的颗粒，在果壳颗粒中所占比例介于30% wt -50% wt；
所述贝壳按不同粒度分为粗型贝壳颗粒、中型贝壳颗粒和细型贝壳颗粒三种，其中粗型贝壳颗粒指粒径介于1.88mm-5.00mm之间的颗粒，在贝壳颗粒中所占比例在5%wt-15%wt；中型贝壳颗粒指粒径介于0.42mm-1.88mm之间的颗粒，在贝壳颗粒中所占比例在40%wt-60%wt；细型贝壳颗粒是指粒径介于0.15mm-0.42mm之间的颗粒，在贝壳颗粒中所占比例介于30% wt -50% wt。

5.  如权利要求1所述承压堵漏剂，其特征在于，所述纤维细颗粒材料包括木粉、蛭石、海泡石、报纸纤维、云母片。

6.  如权利要求5所述承压堵漏剂，其特征在于，所述木粉为木材加工产生的锯末，粒径应介于0.18mm-0.25mm之间；
所述蛭石分为粗型和细型两种；其中粗型颗粒，粒径在0.38mm-0.83mm之间，在蛭石中占55-65% wt；细型颗粒，粒径在0.25mm-0.38mm之间，在蛭石中占35-45% wt；
所述海泡石粒径颗粒介于0.25mm-0.83mm之间；
所述报纸纤维为废报纸经过粉碎之后的纤维颗粒，粒径在0.38-0.83mm之间；
所述云母分为粗型和细型两种，其中粗型云母，粒径在0.38mm-0.83mm之间，在云母中比例占55-65% wt；细型云母，粒径在0.25mm-0.38mm之间，在云母中占35-45% wt。

7.  如权利要求1所述承压堵漏剂，其特征在于，所述压敏性可变形膨胀材料为体膨颗粒和橡胶颗粒。

8.  如权利要求7所述承压堵漏剂，其特征在于，所述体膨颗粒为预交联凝胶体膨颗粒调驱剂；其中，所述预交联凝胶体膨颗粒调驱剂分为粗型和细型两种；
其中粗型颗粒，粒径介于1mm-3mm，在预交联凝胶体膨颗粒调驱剂中所占比例为8-12% wt；细型颗粒，粒径为小于1mm，在预交联凝胶体膨颗粒调驱剂中所占比例为88-92% wt；
所述橡胶颗粒分为粗型和细型两种，其中粗型颗粒，粒径在0.25mm-0.42mm之间，在橡胶颗粒中所占比例为75-85% wt；细型颗粒，粒径为0.15-0.2mm，在橡胶颗粒中所占比例为15-25% wt。

9.  如权利要求1-8任一项所述承压堵漏剂在处理钻井过程储层井漏中的应用。

10.  如权利要求9所述应用，其特征在于，所述承压堵漏剂在处理钻井过程储层井漏时，与钻井液按质量比为1:10-20混合均匀，配制成堵漏浆用于钻井堵漏。

一种承压堵漏剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种石油钻井工程中的钻井液处理剂，特别涉及一种承压堵漏剂及应用。
背景技术
在油气田钻井过程中，经常会发生钻井液的漏失。对于此类易漏失地层，主要分为人工诱导漏失地层（地层被压裂）和天然漏失地层（天然裂缝）。针对这两类地层采取的方法是防漏和堵漏。针对各种不同漏失类型的地层，已有各种不同机理的堵漏方法，如桥接堵漏、凝胶堵漏、高吸水性材料堵漏、液体套管等，其在处理各种不同类型的地层漏失时各有优势。但是，以上诸多的堵漏剂堵漏机理单一、效果参差不齐，不同堵漏剂适用地层要求也较为苛刻，在此严重限制了堵漏剂不同堵漏机理的良好的协同作用及其堵漏承压效果。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种承压堵漏剂及应用。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种承压堵漏剂，主要由以下质量份数的原料制备而成：桥塞材料35-45份、纤维细颗粒材料25-34份、压敏性可变形膨胀材料18-22份、多功能承压封堵剂6-14份。
根据本发明实施方式之一，所述桥塞材料包括果壳与贝壳，其中果壳与贝壳的质量比为2-5：1。
优选地，所述果壳为核桃壳。
优选的，所述果壳按不同粒度分为粗型果壳颗粒、中型果壳颗粒和细型果壳颗粒三种，其中粗型果壳颗粒指粒径介于1.88mm-5.00mm之间的颗粒，在果壳颗粒中所占比例在5%wt-15%wt；中型果壳颗粒指粒径介于0.42mm-1.88mm之间的颗粒，在果壳颗粒中所占比例在40%wt-60%wt；细型果壳颗粒是指粒径介于0.15mm-0.42mm之间的颗粒，在果壳颗粒中所占比例介于30% wt -50% wt。
优选的，所述贝壳包括贝类外壳、蚌蟹壳、海螺壳。
优选的，所述贝壳按不同粒度分为粗型贝壳颗粒、中型贝壳颗粒和细型贝壳颗粒三种，其中粗型贝壳颗粒指粒径介于1.88mm-5.00mm之间的颗粒，在贝壳颗粒中所占比例在5%wt-15%wt；中型贝壳颗粒指粒径介于0.42mm-1.88mm之间的颗粒，在贝壳颗粒中所占比例在40%wt-60%wt；细型贝壳颗粒是指粒径介于0.15mm-0.42mm之间的颗粒，在贝壳颗粒中所占比例介于30% wt -50% wt。
桥塞材料在漏失地层中起到架桥、堆砌作用，其质地坚硬，强度大，通过与裂缝、孔隙的腔壁产生较大的摩擦、挂阻和滞流作用在漏失通道形成网状架桥。
根据本发明另一实施方式，所述纤维细颗粒材料包括木粉、蛭石、海泡石、报纸纤维、云母片。
优选的，所述木粉为木材加工产生的锯末，粒径应介于0.18mm-0.25mm之间 。
优选的，所述蛭石分为粗型和细型两种。其中粗型颗粒，粒径在0.38mm-0.83mm之间，在蛭石中占55-65% wt；细型颗粒，粒径在0.25mm-0.38mm之间，在蛭石中占35-45% wt。
优选的，所述海泡石粒径颗粒应介于0.25mm-0.83mm之间。
优选的，所述报纸纤维为废报纸经过粉碎之后的纤维颗粒，粒径在0.38-0.83mm之间，为降低成本，所述报纸优选废旧报纸。
报纸经过造纸过程的各种处理，具有一定的吸水膨胀性，粉碎后的纤维颗粒其外观同时呈现为纤维和片状颗粒形状，柔软而有一定弹性。同时，该纤维颗粒与钻井液中的自由水具有很好的亲和性。在室内堵漏实验和现场应用中，对漏失介质和漏失地层具有很好的封闭效果，与其它纤维相比具有很强的对比优势。
优选的，所述云母分为粗型和细型两种，其中粗型云母，粒径在0.38mm-0.83mm之间，在云母中比例占55-65% wt；细型云母，粒径在0.25mm-0.38mm之间，在云母中占35-45% wt。
纤维材料在漏失层进入形成的网状架桥之中，利用自身柔软、曲张变形的特点，经过疏通、刮拔、挤压达到填缝堵孔的作用。
根据本发明再一实施方式，所述压敏性可变形膨胀材料为体膨颗粒和橡胶颗粒。
优选的，所述体膨颗粒为预交联凝胶体膨颗粒调驱剂。
所述预交联凝胶体膨颗粒调驱剂，是由聚丙烯酰胺和膨润土在交联剂作用下形成的无机-有机复合物，聚丙烯酰胺与膨润土的比例为1:4。利用膨润土颗粒表面的硅羟基等官能团和聚丙烯酰胺分子的酰胺基进行缩合交联反应制备而成，主要目的是降低材料成本，同时利用膨润土颗粒本身的吸水膨胀性能。
优选的，所述预交联凝胶体膨颗粒调驱剂分为粗型和细型两种。其中粗型颗粒，粒径介于1mm-3mm，在预交联凝胶体膨颗粒调驱剂中所占比例为8-12% wt；细型颗粒，粒径为小于1mm，在预交联凝胶体膨颗粒调驱剂中所占比例为88-92% wt。
优选的，所述橡胶颗粒分为粗型和细型两种。其中粗型颗粒，粒径在0.25mm-0.42mm之间，在橡胶颗粒中所占比例为75-85% wt；细型颗粒，粒径为0.15-0.2mm，在橡胶颗粒中所占比例为15-25% wt。
所述橡胶颗粒可由报废的橡胶轮胎粉碎制得，颗粒具有一定的弹性和柔韧性，可在压力作用下对漏失通道实现变形封堵。
所述体膨材料具有吸水膨胀的特点，膨胀倍数可达几倍至十几倍。其在形成的网架结构及纤维材料填充之后在剩余的间隙中，随着时间的延长，体积不断扩大，将剩余间隙进一步填充、挤压，直至形成致密的堵漏带。
根据本发明再一实施方式，所述多功能承压封堵剂为钻井液用多功能承压封堵剂HFD-1。
钻井液用多功能承压封堵剂HFD-1为市售产品，与普通的封堵剂相比，HFD-1在对井壁产生封堵作用的同时，还具有一定的提高地层承压能力的作用、保护油气层、防井塌、防卡钻等作用。
优选的，所述多功能承压封堵剂HFD-1粒径介于0.25mm-0.83mm之间。
所述多功能承压封堵剂HFD-1，在井壁及堵漏材料形成的堵漏带上形成致密封闭膜，薄而坚韧，从而起到良好的封闭、承压作用。
本发明还提供了上所述承压堵漏剂在处理钻井过程储层井漏中的应用。
使用时，根据将各原料混合均匀即可。根据钻井现场要求，结合钻井液或完井液漏失速度和地层漏失通道的情形来确定使用不同粒径的各种堵漏材料。一般情况下各种粒径堵漏材料应混合使用。钻井液漏失速度低于50m³/h或裂缝宽度小于2mm的漏失，桥塞类颗粒以细型和中型占主要比例，粗型所占比例降低。钻井液漏失速度高于50m³/h或裂缝宽度大于2mm的漏失，桥塞类颗粒粗型和中型占主要比例，细型所占比例降低。其余纤维材料、膨胀材料和多功能承压封堵剂在各种漏失情况下的比例保持不变。
根据本发明，所述承压堵漏剂在处理钻井过程储层井漏时，与钻井液按质量比为1:10-20混合均匀，配制成堵漏浆用于钻井堵漏。
本发明所述钻井液为用于钻进油气储层的水基钻井液，用于钻井堵漏的其它操作均为本领域的公知技术。
本发明所述承压堵漏剂配制成堵漏浆，在堵漏压差作用下对漏失通道产生高强度堵塞，其中的果壳和贝壳类颗粒刚性大，强度高，在漏失通道中形成桥塞；纤维材料具有一定的柔性，可对裂缝通道产生分割变为小孔隙，纤维材料本身也可以变形产生软封堵；压敏性可变形膨胀颗粒进一步镶嵌桥塞堵墙空隙，随着时间延长，体积膨胀，进一步挤压漏失空间；多功能承压封堵剂在井壁及堵漏材料形成的堵漏带上形成致密封闭膜，阻止液相渗滤，从而起到良好的封闭、承压作用。上述组分在漏失通道中形成的堵墙，在堵漏压差下进一步被压实，堵墙更加致密，因此能够显著提高低压易漏失地层的承压能力。其具体作用效果可以归纳为以下几个方面：
（1）       对于易漏失弱胶结地层可以提高地层的承压能力，防止地层漏失；
（2）       对于孔隙性及裂缝性漏失可以迅速堵塞漏失通道，恢复地层承压能力，防止二次漏失；
（3）       形成的致密、坚韧封闭膜，有利于阻止井筒中的液体、固体进入储层，具有良好的储层保护效果。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1（漏失速度>50m³/h或裂缝宽度>2mm）：
a) 桥塞材料：果壳30质量份，其中，粗型：15% wt，中型：55% wt，细型：30% wt；贝壳10质量份   ，其中，粗型：15% wt，中型：55% wt，细型：30% wt；
b) 纤维材料：木粉 6质量份；蛭石 6质量份，其中，粗型：60% wt，细型：40% wt；海泡石6质量份；报纸纤维  6质量份；云母 10质量份，其中，粗型：60% wt，细型：40% wt；
c) 膨胀材料：体膨颗粒（预交联凝胶体膨颗粒调驱剂RGT-7，由天津润格助剂科技有限公司生产，执行标准Q/12JH 5180-2013）8质量份，其中，粗型：10% wt  细型：90% wt；橡胶颗粒10质量份，其中，粗型：80% wt  细型：20% wt；
d) 多功能承压封堵剂（钻井液用多功能承压封堵剂HFD-1，由山东瀚海科技有限公司生产，执行标准Q/371402AHH022-2013）14质量份；
采用双螺旋漏斗混合均匀即可。
实施例2（漏失速度<50m³/h或裂缝宽度<2mm）：
a) 桥塞材料：果壳50质量份，其中，粗型：5% wt，中型：45% wt，细型：10% wt；贝壳10质量份，其中，粗型：5% wt，中型：45% wt，细型：50% wt；
b) 纤维材料：木粉 3质量份；蛭石 3质量份，其中，粗型：60% wt，细型：40% wt；海泡石5质量份；报纸纤维5质量份；云母10质量份，其中，粗型：60% wt，细型：40% wt；
c) 膨胀材料：体膨颗粒（预交联凝胶体膨颗粒调驱剂RGT-7，由天津润格助剂科技有限公司生产，执行标准Q/12JH 5180-2013）10质量份，其中，粗型：10% wt，细型：90% wt；橡胶颗粒10质量份，其中，粗型：80% wt，细型：20% wt；
d) 多功能承压封堵剂（钻井液用多功能承压封堵剂HFD-1，由山东瀚海科技有限公司生产，执行标准Q/371402AHH022-2013）10质量份。
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。