一种破碎地层段塞固壁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破碎地层段塞固壁剂及其制备方法和应用。所述破碎地层段塞固壁剂，包含重量份数计的以下组分：水泥100份，胶结强化剂5

【技术实现步骤摘要】
一种破碎地层段塞固壁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，涉及一种破碎地层段塞固壁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。但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。针对破碎地层钻井的复杂问题，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破碎地层段塞固壁剂。具体地说涉及一种破碎地层段塞固壁剂及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术的目的在于，创新性的提出了使用强粘接、高弹韧性的段塞固壁剂解决深井破碎地层钻井难题，本专利技术的段塞固壁剂固化后与灰岩、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超细水泥、胶结强化剂等，进入到地层之后，在高温、高压、碱性等环境下会固化，可提高深部破碎地层岩石粘接强度及岩石完整性，同时，段塞固壁剂中的微胶囊固化剂还可进一步固化树脂，具有一定的自愈合能力，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。
[0008]本专利技术目的之一是提供一种破碎地层段塞固壁剂，可包含重量份数计的以下组分：
[0009]水泥100份，
[0010]胶结强化剂5-30份，优选15-30份，
[0011]表面改性微胶囊固化剂2-10份，优选4-8份，
[0012]界面强化剂6-25份，
[0013]水35-60份。
[0014]其中，
[0015]所述的表面改性微胶囊固化剂为微胶囊结构，所述表面改性微胶囊固化剂包含囊芯和囊壁；
[0016]所述囊芯选自潜伏性固化剂。
[0017]所述水泥可为油井G级水泥与超细水泥混合而成；所述油井G级水泥与超细水泥的重量比可为1:(0.5-2)；其中超细水泥粒径可小于10μm。
[0018]所述胶结强化剂为高分子纳米复合乳液；
[0019]所述胶结强化剂可由包括以下步骤在内的方法制成：
[0020]在一定温度条件下将包含弹性环氧树脂与环氧树脂乳化剂、纳米材料在内的组分进行搅拌，并加入一定量的水后搅拌乳化得到。
[0021]其中，搅拌温度可为45-65℃；搅拌速度可为5000-10000r/min；
[0022]弹性环氧树脂可为MS-1086T；
[0023]环氧树脂乳化剂可为深圳凯思特新材料有限公司生产的EPR-125型增韧水性环氧树脂乳化剂、广州格凌贸易有限公司生产的GL8661环氧树脂乳化剂中的至少一种；
[0024]纳米材料可为氧化石墨烯、碳纳米管中的至少一种；
[0025]所述弹性环氧树脂：环氧树脂乳化剂：纳米材料：水的重量比为100:(10-30):(0.1-1)：(50-90)。
[0026]所述表面改性微胶囊固化剂可为微胶囊结构；微胶囊包含囊芯和囊壁；
[0027]所述表面改性微胶囊固化剂微胶囊粒径为100-500μm，壁厚10-400nm。
[0028]所述表面改性微胶囊固化剂中，以表面改性微胶囊固化剂总重量为100％计，所述囊芯的重量含量为50-90％；所述囊芯为潜伏性固化剂；所述潜伏性固化剂可选自DDS(二氨基二苯基砜)、DDM(二胺基二苯甲烷)、胺基酰亚胺等中的至少一种；
[0029]所述囊壁的材料可选自聚砜树脂。
[0030]考虑到本申请所述固壁剂的适用范围为140-180℃，常规固化剂的时间短，不合适，所以选用潜伏固化剂，潜伏性固化剂属于高温固化剂，在高温的时候才会固化环氧树脂，更适用于高温地层环境。
[0031]所述表面改性微胶囊固化剂可由包括以下步骤在内的方法制备而成：
[0032]将微胶囊固化剂和缓冲液混合，于25℃-30℃恒温条件下搅拌，搅拌过程中加入一定量的多巴胺，继续搅拌反应4-10h。搅拌结束后离心分离，用去离子水、乙醇清洗微胶囊，除去未反应的杂质等，采用冷冻干燥得到多巴胺改性的微胶囊固化剂，即为所述的表面改性微胶囊固化剂。
[0033]所述缓冲液可选自Tris-HCl缓冲液；所述Tris-HCl缓冲液的浓度可为0.04-0.06mol/L，pH可为7.5-9，优选8-8.5；具体可由包括以下步骤在内的方法制备而成：将40-60mL浓度为0.1mol/L的Tris溶液与8.5mL浓度为0.1mol/L的盐酸混匀并稀释至100mL。
[0034]微胶囊固化剂：Tris-HCl缓冲液：多巴胺的质量比可为1:(10-30):(0.3-1)，优选为1:(15-25):(0.3-1)。
[0035]其中，
[0036]所述微胶囊固化剂的制备方法包括以下步骤：将10-30g聚砜树脂、20-60g潜伏性固化剂加入到100-1000ml二氯甲烷中，超声分散为油相；配制0.5-2wt％的聚乙烯醇为水相。边搅拌边将油相滴加到1000-3000ml水相中，一边搅拌一边让二氯甲烷慢慢挥发，停止搅拌，静置，倾倒上层透明无色液体，水、乙醇洗涤多次，抽滤，干燥得到所述微胶囊固化剂粉末。
[0037]优选地，
[0038]所述界面强化剂可包含界面强化剂A和界面强化剂B；
[0039]以所述水泥的用量为100重量份数计，所述界面强化剂A的用量可为5-20重量份，优选为8-15重量份；所述界面强化剂B的用量可为1-5重量份，优选2-4重量份；所述界面强化剂A可为一级粉煤灰、矿渣、偏高岭土以重量比1:(0.5-3):(1-5)混合复配而成；所述界面强化剂B可为活性纳米二氧化硅溶液，平均粒径可为1-80nm。
[0040]所述的破本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破碎地层段塞固壁剂，包含重量份数计的以下组分：水泥100份，胶结强化剂5-30份，表面改性微胶囊固化剂2-10份，界面强化剂6-25份，水35-60份；其中，所述的表面改性微胶囊固化剂包含囊芯和囊壁；所述囊芯选自潜伏性固化剂。2.根据权利要求1所述的破碎地层段塞固壁剂，其特征在于：所述胶结强化剂为高分子纳米乳液；所述胶结强化剂由包括以下步骤在内的方法制成：将包含弹性环氧树脂与环氧树脂乳化剂、纳米材料在内的组分搅拌，并加入水后搅拌乳化得到；其中，搅拌温度为45-65℃；所述纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管中的至少一种；所述弹性环氧树脂：环氧树脂乳化剂：纳米材料：水的重量比为100:(10-30):(0.1-1)：(50-90)。3.根据权利要求1所述的破碎地层段塞固壁剂，其特征在于：所述表面改性微胶囊固化剂的粒径为100-500μm，壁厚10-400nm；所述潜伏性固化剂选自DDS、DDM、胺基酰亚胺中的至少一种；所述囊壁的材料选自聚砜树脂。4.根据权利要求3所述的破碎地层段塞固壁剂，其特征在于：所述表面改性微胶囊固化剂由包括以下步骤在内的方法制备而成：将微胶囊固化剂和缓冲液混合搅拌，再加入多巴胺，继续搅拌反应、提纯、冷冻干燥得到多巴胺改性的微胶囊固化剂，即为所述的表面改性微胶囊固化剂；其中，微胶囊固化剂：缓冲液：多巴胺的质量比为1:(10-30):(0.3-1)。5.根据权利要求4所述的破碎地层段塞固壁剂，其特征在于：所述的微胶囊固化剂由包括以下步骤的方法制备而成：将10-30g聚砜树脂、20-60g潜伏性固化剂加入到100-1000mL二氯甲烷中，超声分散为油相；配制0.5-2wt％的聚乙烯醇为水相；边搅拌边将油相滴加到1000-3000mL水相中，静置，倾倒上层液体，洗涤、抽滤，干燥，得到所述微胶囊固化剂。6.根据权利要求1所述的破碎地层段塞固壁剂，其特征在于还包含界面强化剂；所述界面强化剂包含界面强化剂A...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大奇，李凡，陈曾伟，王伟吉，宋碧涛，赵素丽，张杜杰，王立双，张凤英，
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：