一种适用于破碎地层的井壁修复剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钻井工程技术领域的一种适用于破碎地层的井壁修复剂及其制备方法和应用。所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，包括重量份数计的以下组分：超细水泥100份，弹性胶结剂10

【技术实现步骤摘要】
一种适用于破碎地层的井壁修复剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钻井工程
，更进一步说，涉及一种适用于破碎地层的井壁修复剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着勘探开发逐渐向深层特深层进军，深部油气藏已经成为国内外石油公司增储上产的重要阵地，而在深部钻探过程中，钻遇破碎性地层造成的井壁失稳给工程技术带来巨大挑战。如中石化西北油田分公司的顺北区块，由于钻遇深部(井深7000-8000m、温度140-170℃)白云岩、碳酸盐岩破碎带导致的坍塌掉块、频繁卡钻及侧钻复杂，5口井共损失钻井周期900余天，深井、超深井破碎地层井壁失稳世界难题至今未能解决。
[0003]目前，针对超深井破碎性地层钻进难题主要依靠钻井液的应力支撑、强化封堵、控制粘切等技术措施，但都不能有效根除复杂，掉块卡钻时有发生。因此，钻遇破碎带并且严重影响钻进时，通常会打水泥塞回填并重新侧钻，绕过破碎带。这样做不仅浪费进尺，还会增加钻井周期，另外重新侧钻还是有可能钻遇破碎地层。针对破碎地层钻井复杂，目前还没有合适的解决方案。
[0004]中国专利CN109207131A公开了一种井壁修补强化剂及其制备方法，其是使用烯基单体、交联剂等在引发剂作用下聚合生成高分子凝胶的方式来修补井壁破碎地层。但是凝胶的强度、与碳酸盐岩界面的粘接强度是难以达到井壁强化剂固化后的效果。
[0005]中国专利CN109423263A公开了一种胶结型井壁加固剂及制备方法，其中主要是使用环氧树脂与固化剂在地层温度压力条件下固化的方式来解决破碎地层坍塌掉块的复杂。其环氧树脂井壁加固剂，固化后脆性大，在钻杆的连续碰撞下，有可能会出现掉块或者破损的情况。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种适用于破碎地层的井壁修复剂。具体地说涉及一种适用于破碎地层的井壁修复剂及其制备方法和应用。本专利技术的适用于破碎地层的井壁修复剂克服了常规水泥与碳酸盐岩粘接性能较差、固化后硬、脆、不抗冲击，且不能用于破碎地层井壁修复的缺点。本专利技术的目的在于，创新性的提出了使用强粘接、高弹韧性、耐高温的井壁修复剂解决深井、超深井破碎地层钻井难题，本专利技术的井壁修复剂固化后与灰岩、碳酸盐等岩石粘接强度高，弹韧性好，不会出现钻杆碰撞后破损掉块的问题，同时，本专利技术中提到的井壁修复剂，滤失到地层之后，在高温、高压、碱性等环境下会固化，而且固化时间可控，可提高深部破碎地层岩石粘接强度及岩石完整性，该技术可解决破碎地层坍塌掉块造成的卡钻复杂，保障后期的安全钻进。
[0007]本专利技术目的之一是提供一种适用于破碎地层的井壁修复剂，可包括重量份数计的以下组分：
[0008]超细水泥100份，
[0009]高温稳定剂1-35份，优选10-35份，
[0010]弹性胶结剂10-30份，
[0011]界面增强剂1-10份，优选3-10份，
[0012]水40-70份。
[0013]其中，
[0014]所述弹性胶结剂可为高分子纳米复合乳液，包含弹性环氧树脂、环氧树脂乳化剂、潜伏性固化剂、纳米材料在内的组分。具体可由包括以下步骤在内的方法制备：将弹性环氧树脂加热后，向其中加入包含环氧树脂乳化剂、潜伏性固化剂、纳米材料在内的组分进行搅拌，并加入水后搅拌乳化得到。
[0015]所述材料重量比可为弹性环氧树脂：环氧树脂乳化剂：潜伏性固化剂：纳米材料：水＝100:(8-40):(4-12)：(0.1-1)：(40-80)，优选为100:(8-30):(4-10)：(0.1-1)：(40-70)；
[0016]所述加热温度为40-70℃；搅拌速度3000-10000r/min。
[0017]所述的弹性环氧树脂可为普照生化科技有限公司的MS-1086H弹性环氧树脂、美国瀚森迈图的EPON58005弹性环氧树脂中的至少一种。
[0018]所述的环氧树脂乳化剂可为广州环氧材料科技有限公司生产的K-5019型水性环氧树脂乳化剂、广州格凌贸易有限公司GL8661环氧树脂乳化剂中的至少一种。
[0019]所述的潜伏性固化剂可为超细双氰胺，粒径小于10μm。
[0020]所述的纳米材料可为氧化石墨烯、碳纳米管中的至少一种。
[0021]所述界面增强剂可为活性纳米二氧化硅溶液与超细矿渣质量比1:(0.1-1)，优选1：(0.5-1)进行混合，其中活性纳米二氧化硅平均粒径为1-100nm，超细矿渣粒径4-15μm。
[0022]所述超细水泥粒径可小于10μm。
[0023]所述高温稳定剂可为纯度大于98％的二氧化硅粉末，粒径可为0.1-1um。
[0024]所述的适用于破碎地层的井壁修复剂还可包括密度调节剂；
[0025]以所述超细水泥为100重量份计，所述密度调节剂为0-200重量份；所述密度调节剂为加重剂或减轻剂，所述加重剂可为碳酸钙、重晶石或铁矿粉中的至少一种；所述减轻剂可为天然漂珠、中空玻璃微珠或聚合物中空微珠中的至少一种。
[0026]所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，还可包含降滤失剂；以所述超细水泥为100重量份计，所述降滤失剂为0.5-5重量份，优选0.5-3重量份；所述降滤失剂具体可为AMPS聚合物、CMC类(羧甲基纤维素)衍生物或PVA(聚乙烯醇树脂)类聚合物中的至少一种。
[0027]所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，还可包含缓凝剂；以所述超细水泥为100重量份计，所述缓凝剂为0-10重量份，优选3-9重量份，所述缓凝剂具体可为AMPS聚合物、羟基羧酸类缓凝剂中的至少一种。
[0028]所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，还可包含分散剂；以所述超细水泥为100重量份计，所述分散剂为0-3重量份，优选1-2重量份；所述分散剂可选自木质素磺酸盐类、聚羧酸类减水剂或萘系分散剂中的至少一种。
[0029]所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，还可包含消泡剂；以所述超细水泥为100重量份计，所述消泡剂可为0.1-0.5重量份，优选0.2-0.4重量份；所述消泡剂具体可选自中国石化石油工程技术研究院生产的DZX消泡剂。
[0030]所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，还可包含增韧剂；以所述超细水泥为100重量份计，所述增韧剂可为0.1-1.0重量份，优选0.3-0.7重量份；所述增韧剂可为碳纤维，长度1-3mm。
[0031]本专利技术目的之二是提供一种所述的适用于破碎地层的井壁修复剂的制备方法，可包括以下步骤：
[0032]将包含所述超细水泥、高温稳定剂、弹性胶结剂、界面增强剂、水在内的组分按所述用量混合、搅拌，制得所述的适用于破碎地层的井壁修复剂。
[0033]本专利技术目的之三是提供一种所述的适用于破碎地层的井壁修复剂在深井破碎地层井壁修复中的应用。
[0034]本专利技术创新性的提出了使用强粘接、高弹性、高韧性井壁修复剂修复粘接破碎地层，提高岩石完整性，解决深井破碎地层钻井难题。本专利技术的井壁修复剂到达破本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于破碎地层的井壁修复剂，包括重量份数计的以下组分：超细水泥100份，弹性胶结剂10-30份，高温稳定剂1-35份，界面增强剂1-10份，水40-70份；其中，所述弹性胶结剂包含弹性环氧树脂、环氧树脂乳化剂、潜伏性固化剂、纳米材料在内的组分。2.根据权利要求1所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，其特征在于：所述界面增强剂为活性纳米二氧化硅溶液与超细矿渣质量比1:(0.1-1)混合，其中活性纳米二氧化硅平均粒径为1-100nm，超细矿渣粒径4-15μm；和/或，所述超细水泥粒径小于10μm。3.根据权利要求1所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，其特征在于：所述弹性胶结剂由包括以下步骤在内的方法制备：将弹性环氧树脂加热后，向其中加入包含环氧树脂乳化剂、潜伏性固化剂、纳米材料在内的组分进行搅拌，并加入水后搅拌乳化得到。4.根据权利要求3所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，其特征在于：所述弹性环氧树脂：环氧树脂乳化剂：潜伏性固化剂：纳米材料：水的重量比为100:(8-40):(4-12)：(0.1-1)：(40-80)；所述加热温度为40-70℃。5.根据权利要求3所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，其特征在于：所述的潜伏性固化剂为超细双氰胺，粒径小于10μm；和/或，所述的纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管中的至少一种。6.根据权利要求1所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，其特征在于：所述高温稳定剂为纯度大于98％的二氧化硅粉末，粒径0.1-1um。7.根据权利要求1所述的适用于破碎地层的井壁修复剂，其特征在于包括密度调节剂；以所述超细...

【专利技术属性】
技术研发人员：金军斌，李大奇，李凡，王伟吉，刘金华，赵素丽，吴雪鹏，张栋，张亚云，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：