一种破碎性地层化学固壁剂及其制备方法、应用和超前注入施工方法技术

本发明专利技术公开一种破碎性地层化学固壁剂及其制备方法、应用和超前注入施工方法。所述化学固壁剂包括矿渣、膨润土、水玻璃、石膏和超细方解石。本发明专利技术所述超前注入施工方法包括步骤：在近钻头上部加入封隔器；开展深部破碎性地层钻前预测；揭开破碎带适合深度，超前注入所述化学固壁剂；将化学固壁剂驱替进入地层；候凝等待；钻揭破碎带。本发明专利技术通过向破碎性地层中超前注入化学固壁剂，整体提高岩体力学强度，提高长裸眼段井壁稳定性，显著降低卡钻、埋钻风险，是一种大幅度提高深部破碎性地层井壁稳定的方法。稳定的方法。稳定的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种破碎性地层化学固壁剂及其制备方法、应用和超前注入施工方法


[0001]本专利技术涉及石油、天然气钻探领域，具体地说，是涉及一种破碎性地层化学固壁剂及其制备方法、应用和超前注入施工方法，用于破碎性地层钻井液井壁稳定性能强化工作中。

技术介绍

[0002]随着全球能源消耗的持续扩大，常规油气资源无法满足日益增长的世界能源需求，油气勘探开发目的层从中浅层向深部地层快速延伸。全球深层超深层油气资源非常丰富，自1952年美国在4500m以下发现Carter-Knox油气田以来，截至目前，全球已经成功开发了1000多个埋深在4500m以深的油气田。就我国而言，2018年我国油气对外依存度分别攀升至66.67％和45.30％，而我国70％剩余石油天然气资源位于深部地层还没有得到有效开发。为了加快推进我国能源生产和消费革命，增强能源安全自主保障能力，开发深部油气资源势在必行。近年来，随着塔里木盆地碳酸盐岩、四川盆地深层海相碳酸盐岩领域获得重大油气突破。深部油气藏逐步成为我国极具现实勘探开发意义的油气资源领域。然而，深层油气藏地质情况特殊、地应力条件复杂，在长时间、多期次、强构造运动及高地应力作用下，深部地层中通常发育不同损伤程度的损伤带，即破碎性地层。在高温、高压、高地应力以及钻井过程中的高扰动应力作用下，深部破碎性地层井壁失稳问题突出。以顺北油气田为例(见表1)，该油气田施工过程中在钻进奥陶系碳酸盐岩破碎性地层时，掉块严重，严重影响钻井时效。据不完全统计，工区完钻的5口勘探评价井因井壁坍塌、掉块严重共侧钻了10余次，单井损失时间达最长达242d，累积损失时间超过669d，处理井筒周期占钻井总周期最高可达48.2％。
[0003]表1顺北区块钻井复杂及处置时间
[0004][0005]不难看出，深部破碎性碳酸盐岩油气层井壁失稳问题已经成为制约此类油气藏高效建井的突出问题。综合矿场钻探实际，破碎性层段井壁失稳体现为：
①
刚揭开地层就发生显著井壁掉块；
②
钻进过程中提高钻井液密度能够一定程度缓解井壁失稳情况，但多次发
生漏失。分析认为，深部破碎性岩层受到期次构造运用，地层天然裂缝发育，岩体强度低。揭开地层即失稳主要是由于岩体强度低，且普遍储存较大应变能，因此在刚揭开地层时，由于岩石强度不足导致应变能发生释放；提高钻井液密度造成井漏主要是由于破碎性地层岩体强度低，承压能力差，提高钻井液密度极易超过地层承压能力造成漏失。因此，控制深部破碎性地层井壁稳定的关键是在尽可能在钻揭地层前适当提高岩体强度，达到抑制地层应力释放、提高地层承压能力的效果。
[0006]化学固结堵漏技术是提高疏松地层及缝洞性地层强度的常用堵漏方法。采用固结堵漏方法时，不需要考虑漏失通道的大小，并且固结堵漏浆液的凝固时间调整范围大，浆液的渗滤能力较强，滤液也能固化，成功率较高。目前，成熟的化学固结堵漏技术主要针对揭开地层进行，即揭开地层发生漏失后，采用随钻堵漏浆强钻揭穿漏失层段，随后再对漏失点进行化学固结专项堵漏作业。然而，目前深部破碎性地层层厚大，部分井井型甚至设计为水平井井型，钻遇破碎性层段长。如果采用常规的强钻后化学固结堵漏，将浪费大量随钻堵漏浆，降低纯钻时效，同时增大卡钻、埋钻风险。因此，提出一种破碎性地层化学固壁剂及其制备方法和超前注入施工方法，提前且大范围的提高深部破碎性易失稳地层岩石强度，以缓解其井壁失稳问题。

技术实现思路

[0007]鉴于目前深部破碎性地层层厚大，部分井井型甚至设计为水平井井型，钻遇破碎性层段长。如果采用常规的强钻后化学固结堵漏，将浪费大量随钻堵漏浆，降低纯钻时效，同时增大卡钻、甚至埋钻等风险。本专利技术提出一种破碎性地层化学固壁剂及其制备方法和超前注入施工方法，通过提出一种破碎性地层化学固壁剂，建立化学固壁剂的注入时机和化学固壁剂的注入及憋压流程，形成一种超前的、大范围、固结强度大的化学固结井壁稳定方法，以提高深部破碎性地层井壁稳定性，降低井壁失稳风险。
[0008]本专利技术目的之一为提供一种破碎性地层化学固壁剂，包括矿渣、膨润土、水玻璃、石膏和超细方解石。
[0009]所述化学固壁剂还包括水。
[0010]所述化学固壁剂包括水、矿渣、膨润土、水玻璃、石膏和超细方解石，其中以100重量份的水为基准，矿渣为10～20重量份，膨润土为3～10重量份，水玻璃为3～10重量份，石膏为0.5～1.5重量份，超细方解石为2～12重量份。
[0011]优选地，以100重量份的水为基准，矿渣为15～20重量份，膨润土为3～5重量份，水玻璃为3～6重量份，石膏为0.5～1重量份，超细方解石为2～10重量份。
[0012]所述矿渣及超细方解石颗粒粒径远小于地层天然裂缝宽度，优选地，所述矿渣的粒径小于50μm，更优选为10～30μm；
[0013]优选地，所述超细方解石的粒径小于30μm，更优选为5～25μm。
[0014]所述水玻璃的模数为1.5～3.5，浓度为30～43Be；优选地，所述水玻璃的模数为1.5～3.0，浓度为35～43Be。
[0015]本专利技术所述化学固壁剂的固相粒度相比现有化学固结剂固相粒度更细，能够在较小驱替压力下侵入岩石裂缝深部。
[0016]本专利技术目的之二为提供所述破碎性地层化学固壁剂的制备方法，包括将包含矿
渣、膨润土、水玻璃、石膏和超细方解石在内的组分混合均匀。
[0017]优选地，所述制备方法包括向水中加入矿渣、膨润土、水玻璃、石膏和超细方解石颗粒，混合均匀。
[0018]更优选地，所述破碎性地层化学固壁剂的制备方法可包括步骤：在搅拌条件下，向100重量份的水中加入10～20重量份的矿渣，3～10重量份的膨润土，3～10重量份的水玻璃，0.5～1.5重量份的石膏及2～12重量份的超细方解石颗粒，充分进行搅拌直至混合均匀。
[0019]最优选地，所述制备方法可包括步骤：在搅拌条件下，向100重量份的水中加入15～20重量份的矿渣，3～5重量份的膨润土，3～6重量份的水玻璃，0.5～1重量份的石膏及2～10重量份的超细方解石颗粒，充分进行搅拌直至混合均匀。
[0020]本专利技术目的之三为提供所述破碎性地层化学固壁剂在石油、天然气钻探中的应用。
[0021]应用本专利技术所述破碎性地层化学固壁剂可提高深部破碎性地层井壁稳定性。
[0022]本专利技术目的之四为提供一种破碎性地层化学固壁剂超前注入的施工方法，包括在揭开破碎带适合深度后，将所述化学固壁剂注入破碎性地层中，直至所述化学固壁剂凝固。
[0023]本专利技术方法中，在化学固壁剂超前注入之前进行深部破碎性地层钻前预测，根据预测结果确定揭开破碎地层的适合深度，然后注入化学固壁剂。
[0024]优选地，所述破碎性地层化学固壁剂超前注入的施工方法包括以下步骤：
[0025](1)在近钻头上部加入封隔器；
[0026](2)开展深部破碎性地层钻前预测；
[0027](3)揭开破碎带适合深度，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破碎性地层化学固壁剂，包括矿渣、膨润土、水玻璃、石膏和超细方解石。2.根据权利要求1所述的破碎性地层化学固壁剂，其特征在于所述化学固壁剂还包括水，其中以100重量份的水为基准，矿渣为10～20重量份，膨润土为3～10重量份，水玻璃为3～10重量份，石膏为0.5～1.5重量份，超细方解石为2～12重量份。3.根据权利要求2所述的破碎性地层化学固壁剂，其特征在于：以100重量份的水为基准，矿渣为15～20重量份，膨润土为3～5重量份，水玻璃为3～6重量份，石膏为0.5～1重量份，超细方解石为2～10重量份。4.根据权利要求1～3之任一项所述的破碎性地层化学固壁剂，其特征在于：所述矿渣的粒径小于50μm；和/或，所述超细方解石的粒径小于30μm；和/或，所述水玻璃的模数为1.5～3.5，浓度为30～43Be。5.根据权利要求4所述的破碎性地层化学固壁剂，其特征在于：所述矿渣的粒径为10～30μm；和/或，所述超细方解石的粒径为5～25μm；和/或，所述水玻璃的模数为1.5～3.0，浓度为35～43Be。6.一种根据权利要求1～5之任一项所述破碎性地层化学固壁剂的制备方法，包括将包含矿渣、膨润土、水玻璃、石膏和超细方解石在内的组分混合均匀。7.根据权利要求1～5之任一项所述破碎性地层化学固壁剂在石油、天然气钻探中的应用。8.一种根据权利要求1～5之任一项所述破碎性地层化学固壁剂超前注入的施工方法，包括在揭开破碎带适合深度后，将所述化学固壁剂注入破碎性地层中，直至所述化学固壁剂凝固。9.根据权利要求8所述的化学固壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杜杰，金军斌，李大奇，林永学，刘金华，陈曾伟，
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：