高失水堵漏剂制造技术

本申请提供了一种高失水堵漏剂，包括由水泥、水玻璃、缓凝剂配比的固化材料；由陶粒、粉煤灰配比的高失水材料；表面具有亲水基团的改性碳纤维；微胶囊结构的产气材料，以及纤维材料。本申请通过产气材料使固化材料内部形成气孔结构，配合长度较短、强度较高的改性碳纤维与长度较长的纤维材料交错形成的类网状结构，使堵漏块具有较优的可塑性、凝结强度和一定的弹性变形能力。同时，由于改性碳纤维表面亲水基团与混合体系液相的作用，当液相自井漏裂缝终端漏失时，部分改性碳纤维被截留于裂缝表面。通过改性碳纤维与纤维材料、固化材料、高失水材料间的作用，使本申请所提供的高失水堵漏剂还具有较好的、与裂缝地层附着的能力。与裂缝地层附着的能力。与裂缝地层附着的能力。

【技术实现步骤摘要】
高失水堵漏剂


[0001]本申请涉及石油钻井
，尤其是涉及一种高失水堵漏剂。

技术介绍

[0002]在钻井、固井完井、测试或修井等各种井下作业过程中，各种工作液在压差的作用下流进地层，形成井漏。井漏的发生会引起卡钻、井喷、井塌等一系列钻井工程不便，同时，还会导致钻井周期的延长，以及产层的损害，引发的经济损失极大。井漏的产生原因极为复杂，一直是困扰国内外石油勘探、开发的重大工程技术难题，每年与井漏相关的经济损失高达数亿美元。
[0003]现有井漏的处理方法已有静止堵漏、颗粒桥塞堵漏、高失水浆液堵漏、暂堵法、无机胶凝物质堵漏法、复合堵漏技术、强行钻进套管封隔技术等，针对漏层特性和引起井漏的原因，采用对应的处理方法，可获得较好的堵漏效果。其中，高失水浆液堵漏因其具有易于操作、施工周期短等优势，而得以广泛应用。
[0004]高失水浆液堵漏技术的核心在于高失水堵漏剂的性能。高失水堵漏剂多是由纤维状材料及聚凝剂等复合而成的粉剂，其与水混合后，即成为一种具有流动性、悬浮性和可泵性的悬浊堵漏液，具有良好的渗滤性。现有高失水堵漏剂主要依赖于其高失水材料在井漏裂缝内的快速失水压实，形成堵塞块，通过对裂缝的填充实现堵漏。上述堵塞块与井漏裂缝表面的相互作用主要表现为挤压。当该处地层因自身结构或后续钻探振动而发生结构改变时，堵塞块极易脱落，从而再次产生井漏。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种高失水堵漏剂，用以解决现有高失水堵漏剂易于自井漏裂缝中脱出、失效，从而导致再次井漏的技术问题。r/>[0006]本申请所提供的高失水堵漏剂，包括以下组分：固化材料，由水泥、水玻璃和缓凝剂按质量份数比50：（8~10）：（2~5）配比而成；高失水材料，由粒径不大于1mm的陶粒和粉煤灰按质量份数比（1~3）：10配比而成；改性碳纤维，具有亲水基团，长度不大于0.3mm；纤维材料，长度为2mm~15mm；产气材料，微胶囊结构，囊壁随温度升高而破裂，囊芯遇水产气；其中，固化材料、高失水材料、改性碳纤维、纤维材料和产气材料的体积份数比为5：（1~2）：（2~3）：3：（1~3）。
[0007]本申请所提供的高失水堵漏剂为粉状材料，使用时，可采用一定浓度加入钻井液中或由清水搅拌混合成堵漏液等两种方法进行使用。
[0008]本申请中，固化材料由水泥、水玻璃和缓凝剂组成。水玻璃能够促进水泥浆料凝固。缓凝剂可采用磷酸二氢钠，用于控制水泥浆料起始凝固时间。根据井漏发生的具体情况，通过调整水玻璃和缓凝剂与水泥的用量配比，使固化材料能够充分进入井漏裂缝后迅速凝固。
[0009]本申请中，高失水材料由陶粒和粉煤灰组成。其中，陶粒采用球形或近球形，较之
不规则形状的陶粒，具有更加稳定的接触面，其在失水过程中，当存在相互间接触关系时，彼此抵紧，有利于形成更为稳定的压实结构；同时，由于弧形表面对粉煤灰具有更少的截留和更好的导向，使粉煤灰易于对陶粒间隙进行填充，有利于进一步提高压实结构的稳定性。
[0010]本申请中，改性碳纤维表面具有亲水基团，能够更好地在混合液体系中进行分散，且具有更多地分散于混合体系的液相（水）中的趋势，从而可在加压失水堵漏时，于井漏裂缝终端形成集聚结构。同时，由于改性碳纤维具有高强度、高模量，加之本申请所采用的改性碳纤维长度较短，使该集聚结构具有较优的力学性能，能够高效、稳定地对体系内的纤维材料进行截留、支撑，从而使纤维材料聚集而形成密集的网络结构。该网络结构有利于更好地截留体系中固化材料浆料，以减少固化材料浆料由裂缝终端漏失。
[0011]改性碳纤维除易于在井漏裂缝终端处形成集聚结构外，其也分布于固化材料、高失水材料等固相体系中，与体系中的纤维材料配合，在压实的高失水材料和凝固的固化材料等定型结构的内部形成类网状结构，有利于提高上述定型结构的力学性能。
[0012]本申请中，产气材料主要作用于固化材料，其囊芯遇水产气。产气材料囊壁在井内温度的作用下破裂，使囊芯暴露。囊芯与混合液体系的液相（水）反应，从而在体系中释放气体。当固化材料浆料进入井漏裂缝内进行凝固时，在浆料内部的产气材料所释放出的气体，使浆料内部充气，体积略有膨胀，从而有利于提高固化浆料与裂缝表面贴合度。凝固的浆料内部具有气孔结构，其与前述改性碳纤维、纤维材料配合，能够增加固化材料凝固结构的弹性，以便更好地适应后续钻井内压力、振动等的波动，避免堵漏块脱落或失效。
[0013]本申请所提供的高失水堵漏剂较之现有方案，采用产气材料使固化材料内部形成气孔结构，配合长度较短、强度较高的改性碳纤维与长度较长的纤维材料交错形成的类网状结构，使主要由固化材料和高失水材料形成的堵漏块具有较优的可塑性、凝结强度和一定的弹性变形能力。同时，由于改性碳纤维表面亲水基团与混合体系液相的作用，当液相自井漏裂缝终端漏失时，部分改性碳纤维被截留于裂缝表面。通过改性碳纤维与纤维材料、固化材料、高失水材料间的作用，使本申请所提供的高失水堵漏剂还具有较好的、与裂缝地层附着的能力。
[0014]本申请公开的一个实施例中，改性碳纤维表面具有的亲水基团包括但不限于羟基、羧基。
[0015]上述改性碳纤维的制备方法包括以下步骤：A1.清洗碳纤维表面后，将碳纤维置于盛有水的容器内分散；A2.对步骤A1中盛装于容器中的碳纤维进行等离子体表面改性处理，处理电压为7kV~9kV，氩气流量1.8L/min~2.3L/min；A3.将完成步骤A2处理的碳纤维取出、干燥。
[0016]对碳纤维表面进行改性处理为现有技术，处理方法可概括为表面清洗除杂、刻蚀降低表面平整度、引入官能团等三个步骤。其中，引入官能团处理中，可根据需要选用气相氧化法、液相氧化法、接枝、表面涂层等多种方法实现。
[0017]本申请公开的一个实施例中，纤维材料采用玄武岩纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯晴纤维中的任意一种或多种。
[0018]本申请中，纤维材料的主要作用是与改性碳纤维配合形成更为密集的网状结构，一方面用以截留固化浆料，降低其在井漏裂缝中的流速、以减少固化材料的损耗，另一方
面，留存于固化材料凝固结构和高失水材料压实结构中，以碳纤维的高模量、高强度和纤维材料的柔韧性，提高堵漏块的力学性能，使堵漏块具有更高的凝结强度和一定的弹性变形能力。
[0019]本申请公开的一个实施例中，产气材料的囊芯为碳酸氢钠产气材料的囊壁采用凝固点不低于10℃、熔点不高于60℃的油脂。
[0020]本申请公开的一个实施例中，产气材料的制备方法包括以下步骤：B1.按质量份数比（10~15）：1配制由石蜡（牌号低于60）和变性淀粉组成的混合壁材，将混合壁材投入55℃~65℃乙醇中溶解、分散；B2.将60目～100目碳酸氢钠粉末投入步骤B1所得溶液体系中，搅拌制得混悬液；B3.采用离心喷雾干燥机对步骤B2所得混悬液进行造粒。
[0021]其中，步骤B1中混合壁材与步骤B2中碳酸氢钠粉末的质量份数比为（3~5）：1。
[0022]其中，筛选步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高失水堵漏剂，其特征在于，包括以下组分：固化材料，由水泥、水玻璃和缓凝剂按质量份数比50：（8~10）：（2~5）配比而成；高失水材料，由粒径不大于1mm的陶粒和粉煤灰按质量份数比（1~3）：10配比而成；改性碳纤维，具有亲水基团，长度不大于0.3mm；纤维材料，长度为2mm~15mm；产气材料，微胶囊结构，囊壁随温度升高而破裂，囊芯遇水产气；其中，固化材料、高失水材料、改性碳纤维、纤维材料和产气材料的体积份数比为5：（1~2）：（2~3）：3：（1~3）。2.根据权利要求1所述的高失水堵漏剂，其特征在于，所述改性碳纤维表面具有的亲水基团包括但不限于羟基、羧基。3.根据权利要求2所述的高失水堵漏剂，其特征在于，所述改性碳纤维的制备方法包括以下步骤：A1.清洗碳纤维表面后，将所述碳纤维置于盛有水的容器内分散；A2.对步骤A1中盛装于容器中的所述碳纤维进行等离子体表面改性处理，处理电压为7kV~9kV，氩气流量1.8L/min~2.3L/min；A3.将完成步骤A2处理的碳纤维取出、干燥。4.根据权利要求1所述的高失水堵漏剂，其特征在于，所述纤维材料采用玄武岩纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯晴...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋芳，徐兴华，肖刚，宋波，
申请(专利权)人：成都西油华巍科技有限公司，
类型：发明
国别省市：