封堵地下岩层用封堵液制造技术

一种用于封堵井眼周围地下岩层的封堵液，由含有多糖含水液体组成，其特征在于，它由含以下成分的乳液组成： ａ）５～５０％（体）连续相，含有： ８００～９９８．５毫升／升憎水液体， ０．５～１００毫升／升乳化剂， １～１００克／升用于多糖的交联剂， ｂ）５０～９５％（体）不连续相，含有： ９５０～９９７毫升／升水， ３～５０克／升多糖。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种乳液基封堵液、它的制备方法以及封堵井眼穿透的地下岩层的方法。在本领域中，在石油和天然气开采井的钻探中，例如在井液漏失到岩层或者液体或气体从岩层流入井中的情况下，大量生成凝胶的组合物用作压井液是大家熟悉的。在这些已知的生成凝胶的组合物中，将多糖用于增稠是已知的，参见挪威专利116667和161635、美国专利4634538和英国专利1406513。利用所谓的“向流性的”液体作封堵液也是已知的。这些液体当受到高的剪切应力时会变稠。向流性液体必须具有这样的物理特性当岩层中出现漏失时，它能很容易通过泥浆循环系统(条件1)泵送到钻头。当液体强制通过钻头的喷嘴时产生剪切应力在喷头处压降在约50至120巴范围内必须使该液体变稠(条件2)。但是，稠化前的那段时间必须足以使液体进入岩层并使岩层封闭。美国专利4663366(Carr公司)公开了一种具有这样性质的向流性液体以及控制该液体稠化的乳化技术。根据所述的专利，使用一种含多羧酸的油包水型乳液，其中—油相含有分散在其中的能水合的水溶胀憎水粘土如膨润土，另外还含有由多胺衍生物组成的加溶的表面活性剂，以及—水相含有溶于其中的聚丙烯酰胺和多羧酸。在所需的液体稠化开始以前，使膨润土与水分开是很重要的。为此，每一滴分散的水相都用聚合物材料膜覆盖，这些液滴是由于水相分散或乳化在乳液的油相中而形成的。膜是由于油相中的多胺衍生物与分散水相中的聚丙烯酰胺和多羧酸之间的界面相互作用形成的。当乳液受到高剪切力作用时，乳液中分散液滴周围的保护膜破裂，使膨润土与水接触，从而使膨润土溶胀，因此使液体稠化。但是，对于美国专利4663366的向流性液体来说，在条件2下液体的稠度与条件1下液体的稠度可达到的比值低于所需要的比值。在压井操作中，需要改进封堵液，(1)在条件1下，即受到高剪切力以前，封堵液应有尽可能最低的粘度，(2)在受到高剪切力后，在条件2下，封堵液稠化到高稠度，(3)长期保持所达到的稠度，(4)由于乳液在贮存过程中逐渐破坏或者乳液在井眼中通过钻头的喷嘴前有一段时间，封堵液在条件1下产生的稠化应尽可能最小。本专利技术的目的是提供一种与目前可得到的封堵液相比显著改进各种性质的封堵液。因此，本专利技术提供了一种用于封堵井眼周围地下岩层的新型封堵液，它由含多糖的含水液体组成。该封堵液的特征在于，它由一种含以下成分的乳液组成a)5～50％(体)连续相，含有800～998.5毫升/升憎水液体，0.5～100毫升/升乳化剂，1～1 00克/升用于多糖的交联剂，b)50～95％(体)不连续相，含有950～997毫/升水，3～50克/升多糖。与上述美国专利4663366的乳液一样，新乳液利用一种包括各反应物分开贮存的乳液技术，在乳液的每一相有一种反应物。当新乳液中所用的反应物，即多糖和交联剂在乳液受高剪切力作用后相互接触时，多糖发生交联，使乳液凝结成凝胶状固体物质。新封堵液的凝结原理与美国专利4663366的封堵液不同。它是多糖交联引起乳液凝结，而在美国专利4663366的乳液中由于膨润土与水接触时由于膨润土溶胀而产生稠化。本专利技术的新封堵液产生的凝结是基本上不可逆的凝结，并在正常的钻机操作的时间范围内有良好的持久性。用于钻井和岩层处理操作的泥浆循环系统由许多单元组成，每一单元都对流动的液体施加或大或小的剪切应力。该剪切应力与每一单个单元中的压降密切相关。例如，在钻头中喷嘴的通道或在下入井中的完井钻柱孔中，产生最大的压降，因此产生最大的剪切应力。本专利技术封堵液的应用基于这一条件只有钻头的喷嘴或类似的节流处才对反应物(多糖和交联剂)产生足够高的剪切应力，使它们相互接触，使多糖产生交联，从而液体凝结。本专利技术封堵液的憎水液优选选自矿物油、植物油、酯类和醚类。它根据传统的标准选择，如粘度、稳定性、与钻井泥浆的相容性、环境因素和可供性等。用于使乳液达到所需的硬度的多糖例如可选自以前用于压井的多糖中任一种多糖。现在最优选的多糖是苍耳烷、藻酸盐和硬葡聚糖，由于它们有良好的交联性质和粘度特性的组合。可使用任何一种常用于多糖的交联剂，特别是那些在pH值11～13范围内稳定的交联剂。优选的一类交联剂由含有两价或三价金属离子作为活性部分的交联剂构成。这样的交联剂的例子是Ca(OH)2、CaSO4和Al2(SO4)3。另一类优选的交联剂由醛类构成，如戊二醛。除上面提到的主要成分外，本专利技术的封堵液还可在连续相中也就是在“油相”中含有吸水物质。作为吸水物质，粘土矿物是优选的，特别是膨润土。由于加在“油”相中，吸水物质在乳液受高剪切力作用而破坏以前，将与在水相中所含的水分开。此后，吸水物质与乳液水相中所含的水接触，并吸收过量的水，因此所述的吸水物质将溶胀，正如在上述美国专利4663366的封堵液讨论中说明的。但是，在新封堵液中，吸水物质的主要功能是在乳液破坏后用来吸收游离水，因此防止该物质在条件2下收缩。本专利技术优选的封堵液含有a)20～40％(体)连续相，含有900～997毫升/升憎水液体，1～50毫升/升乳化剂，2～50克/升用于多糖的交联剂，b)60～80％(体)不连续相，含有970～995毫升/升水，5～30克/升多糖。本专利技术特别优选的封堵液由含以下成分的油包水型乳液组成a)约25％(体)油相，含有约968毫升/升低芳烃灯油，约12毫升/升甘油三酯基乳化剂，约16克/升膨润土和约24克/升氢氧化钙，b)约75％(体)水相，含有约992毫升/升水和约8克/升苍耳烷。根据本专利技术的一个改型，上述种类的封堵液除已提到的组分外还可含有加重物质，因此该封堵液可用于阻止或防止在井中或从井中发生不希望的井喷。在封堵液中使用加重物质的目的是要增加其密度，以便使封堵液处于更好的状态下，以承受井中的井喷压力。在钻井过程中或在从井中开采石油和天然气中可能出现的一个严重问题是井喷。当钻头钻进高压天然气、石油或水层时，有可能喷出钻井泥浆，并且在严重的情况下，甚至钻柱连同钻头和其他设备一起喷出，这时出现地面井喷，并造成严重损坏。当一多孔岩层中的流体流入井眼，然后从井眼流入另一多孔岩层时，出现地下井喷。试图制止井喷的通用方法包括用加重物质如重晶石的浆液给井加负载，在压力和这样的条件下，以致重晶石均匀地沉降到井的底部，形成硬塞，然后与水泥浆液一起以便得到更坚硬和更耐用的塞。另一方法是使用一种干粉状的膨润土的柴油浆液。当这种浆液与适量水混合时，膨润土将水合，得到一种粘稠浆。如果在适当的时间和地点形成，它可能对井提供一种有效的堵塞，例如参见美国专利3082823。美国专利2890169公开了用以下步骤制备的一种封堵液来封堵井首先制成亲有机膨润土和水泥在油中的浆液，然后将生成的浆液与表面活性剂和水混合，得到一种油包水型乳液，其中亲有机的膨润土和水泥分散在连续油相中。当这一乳液泵送下井眼时，油膨胀使膨润土絮凝，在适当的条件下，它在要封堵的井眼表面形成滤饼。然后产生引起乳液破坏的过滤作用，从而使乳化水与水泥产生接触，并与水泥反应，在滤饼上形成固体涂层，使封堵完成。当与加重物质一起使用上述新型封堵液(可能有任何必要的小修改)时，业已发现，可达到比以前用于封堵井眼的含加重物质的浆液和乳液更好的封堵效果。因此，本专利技术还提供一种用于压井的乳液基封堵液，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：E·桑德，H·K·琼森，
申请(专利权)人：挪威国家石油公司，
类型：发明
国别省市：