鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑。主要解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的固井二界面膠結(jié)強(qiáng)度及固井界面封固質(zhì)量差的問(wèn)題。其特征在于：其組分及配比按重量百分比如下：清潔劑8-12%、硬化劑37-45%、耦合劑9-12%、誘導(dǎo)劑16-20%、反應(yīng)劑8-14%、螯合劑6-12%。該鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑，在鉆井中完井階段，對(duì)泥餅性能進(jìn)行本質(zhì)改變，使泥餅本身硬化并與水泥環(huán)親和，提高固井界面封固質(zhì)量及固井二界面膠結(jié)強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及石油鉆井工程領(lǐng)域使用的一種鉆井液添加劑，尤其是一種鉆井泥餅硬 化增強(qiáng)劑。

【背景技術(shù)】：
[0002] 固井二界面質(zhì)量問(wèn)題十分突出的根本原因是鑲嵌于水泥漿與地層壁面之間的泥 餅。研究表明，只要有泥餅存在，不管多薄，水泥環(huán)與地層巖石之間都會(huì)存在不同程度的剝 離而形成微裂縫，導(dǎo)致界面膠結(jié)強(qiáng)度下降。目前已有的以下幾種改善固井界面膠結(jié)質(zhì)量的 技術(shù)方法都存在弊端，不能根本上解決固井二界面膠結(jié)質(zhì)量問(wèn)題。
[0003] (1)常用的物理或機(jī)械法
[0004] 應(yīng)用紊流頂替、壁面剪切、活動(dòng)套管、用刮泥器、膨脹擠壓、纖維增韌等固井技術(shù)方 法。這些方法對(duì)油氣井環(huán)空封隔十分有益，但鑒于固井二界面問(wèn)題的復(fù)雜性和現(xiàn)場(chǎng)施工條 件的局限性，面對(duì)實(shí)鉆井眼泥餅質(zhì)量較差和井徑不規(guī)則這兩大客觀事實(shí)，它們各自所能達(dá) 到的效果是比較有限的，表現(xiàn)為固井二界面膠結(jié)質(zhì)量問(wèn)題依然較為突出。
[0005] (2)特殊的MTC泥漿轉(zhuǎn)化為水泥漿法
[0006] 20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了 MTC固井技術(shù)，解決了鉆井液與水泥漿的相容性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn) 了 MTC漿-多功能鉆井液泥餅-地層的整體膠結(jié)，顯著提高了固井二界面的膠結(jié)質(zhì)量，也降 低了鉆后鉆井液的處理成本。但是，MTC固化體脆裂、高溫性能變異等固有問(wèn)題又可能會(huì)因 射孔等作業(yè)而導(dǎo)致更為嚴(yán)重的層間互竄，影響油氣開(kāi)采效果甚至報(bào)廢井，這在一定程度上 嚴(yán)重制約了 MTC技術(shù)的綜合應(yīng)用效果和推廣應(yīng)用。因此，目前MTC大多用來(lái)固技術(shù)套管或 作充填漿，而用來(lái)固油層套管則沒(méi)有很好的效果。
[0007] (3)鉆井液改性法
[0008] 為了解決鉆井液與地層壁面巖石的親和性問(wèn)題，應(yīng)用多元硅醇鉆井液提高泥餅質(zhì) 量，也有應(yīng)用鉆井液添加劑提高泥餅致密性，這些方法對(duì)解決固井二界面問(wèn)題無(wú)疑是十分 有益的，但因此類方法僅能改善鉆井液泥餅質(zhì)量，不能提高固井二界面膠結(jié)強(qiáng)度，因此，仍 難以有效解決固井二界面封隔這一復(fù)雜性問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0009] 本發(fā)明在于克服固井二界面膠結(jié)強(qiáng)度及固井界面封固質(zhì)量差的問(wèn)題，而提供一種 鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑。該鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑，在鉆井中完井階段，對(duì)泥餅性能進(jìn)行本質(zhì)改 變，使泥餅本身硬化并與水泥環(huán)親和，提高固井界面封固質(zhì)量及固井二界面膠結(jié)強(qiáng)度。
[0010] 本發(fā)明解決其問(wèn)題可通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)達(dá)到：該鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑，其組 分及配比按重量百分比如下：其組分及配比按重量百分比如下：清潔劑8-12%、硬化劑 37-45%、耦合劑9-12%、誘導(dǎo)劑16-20%、反應(yīng)劑8-14%、螯合劑6-12%。
[0011] 該鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑各組分作用機(jī)理為：
[0012] (1)清潔劑作用機(jī)理：能夠包被泥漿顆粒，破壞顆粒之間的結(jié)構(gòu)，壓縮吸附水和自 由水；覆蓋巖石表面，形成致密吸附層，阻止泥漿顆粒的再吸附；能與水泥漿形成化學(xué)反應(yīng) 膜，為水泥石膠結(jié)創(chuàng)造條件。
[0013] (2)硬化劑作用機(jī)理：餅硬化劑具有特殊的晶體結(jié)構(gòu)，它能在固井條件下形空間 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使泥餅發(fā)生硬化，從而提高強(qiáng)度，增加抗浸蝕沖刷能力，改善固井質(zhì)量。
[0014] (3)耦合劑的作用機(jī)理為：通過(guò)物理和化學(xué)鍵作用提高水泥與巖石和鋼鐵表面的 膠結(jié)力，它可以增大兩界面的相互滲透，促進(jìn)兩相的結(jié)合，從而達(dá)到提高界面膠結(jié)強(qiáng)度的目 的。
[0015] (4)誘導(dǎo)劑作用機(jī)理：誘導(dǎo)劑中的納米超細(xì)晶體可以在泥餅中留存，作為水泥硬 化結(jié)晶的晶種，吸引水泥漿濾液中的硅酸根離子和鈣離子在泥餅的孔隙中結(jié)晶生長(zhǎng)，并逐 漸使泥餅硬化并與水泥石相結(jié)合。誘導(dǎo)劑中半剛性纖維能夠封堵添塞地層孔道，幫助形成 致密的泥餅，并防止泥餅的破壞和濾液的流失。
[0016] (5)反應(yīng)劑作用機(jī)理：反應(yīng)劑就是通過(guò)加入能和鈣離子作用的有機(jī)高分子，與之 形成穩(wěn)定的水和硅酸鹽并且與水泥石及巖石表面牢固結(jié)合。這種高分子會(huì)形成層面的結(jié) 構(gòu)，具有良好的捕捉鈣離子能力，并能覆蓋在巖石的表面。
[0017] (6)螯合劑的作用機(jī)理為：螯合劑高分子化合物與水泥濾液中的Ca2+通過(guò)螯合 作用，生成穩(wěn)定的螯合物，使水泥與泥餅具有相親性，進(jìn)而改變水泥石界面和泥餅界面的性 質(zhì)，增強(qiáng)了二者的膠接強(qiáng)度。
[0018] 本發(fā)明與上述【背景技術(shù)】相比較可具有如下有益效果：該鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑，要 求在鉆井完鉆通井按照重量體積比1. 5-3 %的比例加入到鉆井液當(dāng)中，加量少。不僅使泥餅 硬化，又能使疏松的泥餅變成既能與油井水泥漿膠結(jié)又能與地層（礦物巖石）膠結(jié)的凝餅 (凝固了的泥餅），實(shí)現(xiàn)油井水泥漿-泥餅-地層巖石的整體膠結(jié)，提高固井界面封固質(zhì)量 及固井二界面膠結(jié)強(qiáng)度。與常規(guī)井相比，優(yōu)質(zhì)率提高了 30. 6個(gè)百分點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】：
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 稱取羥基乙叉二磷酸鈉-聚丙烯酸鈉9g、改性硅酸鈣鎂晶須40g、鈦酸酯偶聯(lián)劑 JTW-201為llg、水合二氧化硅18g、聚醚有機(jī)二硅酸鈉12g、聚羧酸類梳狀大分子MF-508為 l〇g混合配制成鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑。
[0022] 實(shí)施例2
[0023] 稱取羥基乙叉二磷酸鈉-聚丙烯酸鈉12g、改性硅酸鈣鎂晶須37g、鈦酸酯偶聯(lián)劑 JTW-201為12g、水合二氧化硅16g、聚醚有機(jī)二硅酸鈉13g、聚羧酸類梳狀大分子MF-508為 l〇g混合配制成鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑。
[0024] 實(shí)施例3
[0025] 稱取羥基乙叉二磷酸鈉-聚丙烯酸鈉8g、改性硅酸鈣鎂晶須41g、鈦酸酯偶聯(lián)劑 JTW-201為9g、水合二氧化硅17g、聚醚有機(jī)二硅酸鈉13g、聚羧酸類梳狀大分子MF-508為 12g混合配制成鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑。
[0026] 實(shí)施例所使用的各組分均為市售，鈦酸酯偶聯(lián)劑JTW-201的生產(chǎn)廠家為南京品寧 偶聯(lián)劑有限公司，聚羧酸類梳狀大分子MF-508的生產(chǎn)廠家為秦皇島市砼建外加劑有限公
【權(quán)利要求】
1. 一種鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑，其組分及配比按重量百分比如下：清潔劑8-12%、硬化劑 37-45%、耦合劑9-12%、誘導(dǎo)劑16-20%、反應(yīng)劑8-14%、螯合劑6-12%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于：所述的清潔劑9%、硬化劑 40%、耦合劑11%、誘導(dǎo)劑18%、反應(yīng)劑12%、螯合劑10%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆井泥餅硬化增強(qiáng)劑，其特征在于：所述的清洗劑為 羥基乙叉二磷酸鈉-聚丙烯酸鈉；硬化劑為改性硅酸鈣鎂晶須；耦合劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑 JTW-201 ;誘導(dǎo)劑為水合二氧化硅；反應(yīng)強(qiáng)劑為聚醚有機(jī)二硅酸鈉；螯合劑為聚羧酸類梳狀 大分子MF-508。
【文檔編號(hào)】C09K8/03GK104119843SQ201410315515
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】劉鐵卜, 劉澤旭 申請(qǐng)人:劉鐵卜