一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料及其制备方法，该堵漏材料中各组分质量百分数为：以水的质量为100％，膨润土5～7％，羧甲基纤维素钠0.5～0.7％，无水碳酸钠0.2～0.4％，核桃壳7～9％，橡胶粒0.5～1.5％，云母1.5～2.5％，玄武岩纤维0.25～0.35％，其中，核桃壳、橡胶粒和云母具有不同的粒径级配。本发明专利技术的堵漏材料可对花岗岩裂隙进行有效封堵，封堵层承压范围在3MPa以上，能够满足高海拔地区山体定向钻进施工需要；可降低泥浆体积漏损率，减少泥浆中有效成分漏损；该配方所使用的玄武岩纤维在泥浆中分散性良好，不会对循环设备产生不良影响，且配置简单，易操作，材料无毒无害，便于推广使用，对于一般裂隙型地层，该泥浆体系同样适用。该泥浆体系同样适用。该泥浆体系同样适用。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水平定向钻进
，尤其是一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年，国内外长输管道的建设规模日益增大，山体地区管道建设的规模也越来越大。在高海拔地区钻进导向孔及扩孔过程中，泥浆的喷射压力一般为1～3MPa，由于地层中存在裂隙，很容易引起泥浆的漏失，造成钻探事故，包括钻具磨损严重、岩屑返排效果差等。
[0003]针对上述高海拔地区破碎地层漏失难题，目前已形成多种类型堵漏工艺。根据所使用堵漏材料的类型，主要分为桥接堵漏、凝胶堵漏、水泥堵漏、复合材料堵漏和机械堵漏等工艺。但现场实践结果表明，桥接堵漏、水泥、凝胶以及复合堵漏工艺还存在以下问题：
[0004](1)常规桥塞封堵隔墙形成与承压破坏机理研究不足，地层适应性较差；
[0005](2)传统方法及传统堵漏材料一次性堵漏成功率较低，易发生重复漏失，堵漏作业周期长；
[0006](3)堵漏材料的几何形态、配比、浆液浓度与封堵隔墙的形成及其极限承压能力的关系尚不明确，封堵体承压能力预测不准，已封堵漏层易因承压能力不足而导致重复漏失；
[0007](4)针对裂隙性漏失可采取措施较少，凝胶类或其它化学类堵漏材料成功率较高，但需要特殊材料复配形成，堵漏工艺较为复杂。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料及其制备方法，用于克服现有技术中地层适应性不足、堵漏作业周期长、封堵体承压能力不足、堵漏工艺复杂等缺陷。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提出一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，所述堵漏材料中各组分质量百分数为：以水的质量为 100％，膨润土5～7％，羧甲基纤维素钠0.5～0.7％，无水碳酸钠0.2～0.4％，核桃壳7～9％，橡胶粒0.5～1.5％，云母1.5～2.5％，玄武岩纤维0.25～0.35％；所述核桃壳、橡胶粒和云母具有不同的粒径级配以适应花岗岩裂隙的形态。
[0010]为实现上述目的，本专利技术还提出一种如上述所述适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1：以水的质量为100％，按质量百分比膨润土5～7％，羧甲基纤维素钠0.5～0.7％，无水碳酸钠0.2～0.4％，核桃壳7～9％，橡胶粒0.5～1.5％，云母1.5～2.5％，玄武岩纤维0.25～0.35％，称取原料；
[0012]S2：将膨润土加入到水中，以2000～3000r/min的转速在室温条件下搅拌5～10min，加入无水碳酸钠，以2000～3000r/min的转速在室温条件下搅拌5～10min，加入羧甲基纤维素钠，以3000～5000r/min 的转速在室温条件下搅拌40～60min，得到泥浆；
[0013]S3：向所述泥浆中加入玄武岩纤维，以3000～5000r/min的转速在室温条件下搅拌20～30min，加入云母，以3000～5000r/min的转速在室温条件下搅拌20～30min，加入橡胶粒，以3000～5000r/min的转速在室温条件下搅拌20～30min，加入核桃壳，以3000～5000r/min 的转速在室温条件下搅拌20～30min，得到堵漏材料。
[0014]为实现上述目的，本专利技术还提出一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料的应用，将上述所述的堵漏材料或者上述所述制备方法制备的堵漏材料应用于高海拔地区山体花岗岩裂隙的堵漏。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
[0016]本专利技术提供的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料中，各组分质量百分数为：以水的质量为100％，膨润土5～7％，羧甲基纤维素钠0.5～0.7％，无水碳酸钠0.2～0.4％，核桃壳7～9％，橡胶粒0.5～1.5％，云母1.5～2.5％，玄武岩纤维0.25～0.35％，其中，核桃壳、橡胶粒和云母具有不同的粒径级配。在水平定向钻进过程中，孔内泥浆压力p
w
＞裂隙尖端流体压力p
t
，在压差的作用下，桥接颗粒(核桃壳、橡胶粒和云母)及玄武岩纤维随泥浆进入花岗岩地层裂隙中，纤维易搭接成网，形成堵漏纤维与颗粒聚集体，当纤维受压差作用产生相对位移趋势时，与之相交的纤维会增加剪切应力，从而减少其空间位移，随着纤维浓度增加，纤维间交叉部分明显增多，泥浆漏失量明显减少。玄武岩纤维在泥浆中分散性良好，增大泥浆在裂隙中的流动阻力，可有效降低裂隙性漏失，且处理裂隙性漏失井况的成功率较高，一次堵漏成功率和多次重复堵漏成功率高，堵漏周期短，堵漏方法容易复制。玄武岩纤维复合堵漏泥浆能对花岗岩裂隙进行有效封堵，封堵层承压范围在3MPa以上，能够满足高海拔地区山体定向钻进施工需要。
[0017]堵漏材料中膨润土、羧甲基纤维素钠、无水碳酸钠和水等组分混合，可形成综合性能较好的泥浆，泥浆酸碱度和粘度适中；针对花岗岩裂隙特征，堵漏材料中核桃壳、橡胶粒和云母等桥接颗粒合理级配，提高了裂隙性漏失井况堵漏的成功率和多次重复堵漏成功率。本专利技术的堵漏材料可对花岗岩裂隙进行有效封堵，封堵层承压范围在3MPa 以上，能够满足高海拔地区山体定向钻进施工需要；可降低泥浆体积漏损率，减少泥浆中有效成分漏损；该配方所使用的玄武岩纤维在泥浆中分散性良好，不会对循环设备产生不良影响，且配置简单，易操作，材料无毒无害，便于推广使用，对于一般裂隙型地层，该泥浆体系同样适用。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术提供的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料的堵漏机理图；
[0020]图2为本专利技术提供的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料的实物图。
[0021]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0024]无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
[0025]本专利技术提出一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，所述堵漏材料中各组分质量百分数为：以水的质量为100％，膨润土5～7％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，其特征在于，所述堵漏材料中各组分质量百分数为：以水的质量为100％，膨润土5～7％，羧甲基纤维素钠0.5～0.7％，无水碳酸钠0.2～0.4％，核桃壳7～9％，橡胶粒0.5～1.5％，云母1.5～2.5％，玄武岩纤维0.25～0.35％；所述核桃壳、橡胶粒和云母具有不同的粒径级配。2.如权利要求1所述的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，其特征在于，所述膨润土中蒙脱石含量≥85％。3.如权利要求2所述的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，其特征在于，所述膨润土中蒙脱石含量为85～90％。4.如权利要求1所述的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠为中性高粘度羧甲基纤维素钠，分子量为60000～90000。5.如权利要求1所述的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，其特征在于，所述核桃壳的粒径为6～8目、8～10目、10～16目、16～20目、20～40目和40～60目中的两种或三种。6.如权利要求1所述的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，其特征在于，所述橡胶粒的粒径为1～2mm、3～4mm和5～6mm中的一种。7.如权利要求1所述的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，其特征在于，所述云母的粒径为20目和40目中的一种。8.如权利要求1所述的适用于花岗岩裂隙的玄武岩纤维堵漏材料，其特征在于，所述玄武岩纤维的粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏卫锋，左雷彬，孙平贺，刘思萌，周生伟，曹函，王心龙，夏余宏烨，韦帮第，何瑜瑞，
申请(专利权)人：中国石油天然气管道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：