本發(fā)明屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種纖維塑凝固化劑及制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
鉆井生產(chǎn)過程中,當鉆遇漏層時,由于漏層承壓能力較低,頻繁發(fā)生漏失,嚴重制約了鉆井時效,增加了井下施工風險,同時大幅增加了油氣開發(fā)成本,影響了漏失區(qū)塊的油氣勘探開發(fā)進度。目前堵漏的主要技術(shù)難題突出表現(xiàn)為:1.易漏易塌層同屬于一個裸眼段,堵漏承壓要求高;2.不同漏層同屬于同一裸眼段,漏層位置難以準確判斷;3.一次堵漏成功率低,且容易復發(fā);4.現(xiàn)有堵漏技術(shù),堵漏成本高,堵漏時效長,大幅增加了鉆井費用,降低了生產(chǎn)時效。
近幾年,國內(nèi)外在鉆井防漏堵漏技術(shù)的研究與發(fā)展方面發(fā)展較快,提出了多種解決方法,同時研制和開發(fā)了一些新型堵漏材料和防漏堵漏體系。常見的堵漏技術(shù)有:1.高分子凝膠堵漏、2.凝膠橋塞漿擠封堵漏、3.注速凝水泥堵漏、4.填充石子側(cè)鉆避漏層、5.高固相橋塞漿擠封堵漏等。近些年又開發(fā)了多種新型堵漏技術(shù),例如:1.絨囊工作液防漏堵漏技術(shù)、2.物理防漏堵漏技術(shù)、3.鉆井液預處理防漏堵漏技術(shù)、4.MPD技術(shù)等。于此同時,多種新型堵漏劑產(chǎn)品應(yīng)運而生,例如:抗高壓堵漏劑、復合堵漏劑XFD、自適應(yīng)防漏堵漏劑、微復合有機/無機凝膠、特種凝膠ZND等。這些堵漏技術(shù)和堵漏劑產(chǎn)品存在如下問題:一次堵漏成功率低、堵漏劑價格高、堵漏工藝復雜、漏層承壓能力提高幅度小、環(huán)保指標差。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題,在短時間內(nèi)固化膠結(jié),形成良好的封固墻,提高堵塞墻抗壓強度和承壓能力,各組分來源廣、價格低廉,生產(chǎn)工藝簡單便捷,能有效降低堵漏劑的成本。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
一種纖維塑凝固化劑,由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成:礦物纖維2-4%,木質(zhì)纖維1-3%,云母粉3-7%,石膏2-4%,油井G級水泥85-92%。
一種纖維塑凝固化劑,由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成:礦物纖維4%,木質(zhì)纖維3%,云母粉5%,石膏3%,油井G級水泥85%。
所述礦物纖維為石棉纖維、水鎂石纖維、海泡石纖維中的一種或幾種,纖維類型為縱纖維,絨長為3-5mm。
所述木質(zhì)纖維是松木纖維、楊木纖維、榕木纖維中的一種或幾種,纖維長度為2-6mm。
所述云母粉是片巖型云母、斑巖蝕變型云母、粘土巖型云母中的任一種或幾種。
本發(fā)明還提供了一種纖維塑凝固化劑的制備方法,包括以下步驟:
步驟1)在干燥環(huán)境下,先按照配方量將礦物纖維、木質(zhì)纖維、云母粉三種材料均勻混拌,并加熱至50-70℃,干燥1-2h;
步驟2)將步驟1)得到的三種材料混合物與配方量的石膏、油井G級水泥均勻混拌,并加熱至60-70℃,干燥1-2h后,裝入具有防潮功能的包裝袋內(nèi)密封,即得纖維塑凝固化劑。
本發(fā)明還提供了一種纖維塑凝固化劑的應(yīng)用,用于鉆井過程中漏層的堵漏。
堵漏時堵漏漿包括纖維塑凝固化劑和水,其中,水和纖維塑凝固化劑的質(zhì)量比為0.6-0.7。
本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明提供的這種纖維塑凝固化劑,礦物纖維、木質(zhì)纖維和云母粉三者搭配,不同的纖維長度、不同的形狀結(jié)構(gòu),進入漏層裂縫或空隙后,能夠形成橋塞結(jié)構(gòu),在近井壁地帶形成堵塞,降低漏失速度。油井G級水泥具有剛性顆粒的特性,可以填充到橋塞結(jié)構(gòu)的微孔隙中,進一步降低堵塞墻的滲透率。同時水泥具有膠結(jié)固化的效果,可以將堵塞墻內(nèi)的礦物纖維、木質(zhì)纖維和云母固化為一體,提高堵塞墻抗壓強度和承壓能力;
2、各組分來源廣、價格低廉,生產(chǎn)工藝簡單便捷,能有效降低堵漏劑的成本;配制工藝簡單、便捷,能夠降低現(xiàn)場配制堵漏漿的人工勞動強度;
3、對于中型、大型漏失具有良好的堵漏效果,能明顯地提高一次堵漏成功率,大幅提高漏層承壓能力,降低后期井漏復發(fā)幾率。
下面將做進一步詳細說明。
具體實施方式
實施例1:
本實施例提供了一種纖維塑凝固化劑,由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成:礦物纖維2-4%,木質(zhì)纖維1-3%,云母粉3-7%,石膏2-4%,油井G級水泥85-92%。
制備過程:
步驟1)在干燥環(huán)境下,先按照配方量將礦物纖維、木質(zhì)纖維、云母粉三種材料均勻混拌,并加熱至50-70℃,干燥1-2h;
步驟2)將步驟1)得到的三種材料混合物與配方量的石膏、油井G級水泥均勻混拌,并加熱至60-70℃,干燥1-2h后,裝入具有防潮功能的包裝袋內(nèi)密封,即得纖維塑凝固化劑。
本發(fā)明原理:礦物纖維、木質(zhì)纖維和云母粉三者搭配,不同的纖維長度、不同的形狀結(jié)構(gòu),進入漏層裂縫或空隙后,能夠形成橋塞結(jié)構(gòu),在近井壁地帶形成堵塞,降低漏失速度。油井G級水泥具有剛性顆粒的特性,可以填充到橋塞結(jié)構(gòu)的微孔隙中,進一步降低堵塞墻的滲透率。同時水泥具有膠結(jié)固化的效果,可以將堵塞墻內(nèi)的礦物纖維、木質(zhì)纖維和云母固化為一體,提高堵塞墻抗壓強度和承壓能力。
實施例2:
在實施例1的基礎(chǔ)上,本實施例提供了一種纖維塑凝固化劑,由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成:礦物纖維2%,木質(zhì)纖維1%,云母粉4%,石膏2%,油井G級水泥92%。
制備過程:步驟1)在干燥環(huán)境下,先按照配方量將礦物纖維、木質(zhì)纖維、云母粉三種材料均勻混拌,并加熱至50℃,干燥2h;
步驟2)將步驟1)得到的三種材料混合物與配方量的石膏、油井G級水泥均勻混拌,并加熱至60℃,干燥1h后,裝入具有防潮功能的包裝袋內(nèi)密封,即得纖維塑凝固化劑。
本實施例中,礦物纖維為石棉纖維、水鎂石纖維、海泡石纖維的復配物(質(zhì)量比為2:1:1),纖維類型為縱纖維,絨長為3-5mm;木質(zhì)纖維為松木纖維和楊木纖維(質(zhì)量比為1:1),纖維長度為2-6mm;云母粉為片巖型云母(40-80目);石膏為二水石膏,油井G級水泥為油井G級高抗水泥。
實施例3:
在實施例1的基礎(chǔ)上,本實施例提供了一種纖維塑凝固化劑,由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成:礦物纖維3%,木質(zhì)纖維2%,云母粉4%,石膏3%,油井G級水泥88%。
制備過程:步驟1)在干燥環(huán)境下,先按照配方量將礦物纖維、木質(zhì)纖維、云母粉三種材料均勻混拌,并加熱至60℃,干燥2h;
步驟2)將步驟1)得到的三種材料混合物與配方量的石膏、油井G級水泥均勻混拌,并加熱至65℃,干燥1h后,裝入具有防潮功能的包裝袋內(nèi)密封,即得纖維塑凝固化劑。
本實施例中,礦物纖維為水鎂石纖維和石棉纖維(質(zhì)量比為2:1),纖維類型為縱纖維,絨長為3-5mm;木質(zhì)纖維為松木纖維,纖維長度為2-6mm;云母粉為片巖型云母、粘土巖型云母和斑巖蝕變型云母的復配物(質(zhì)量比為2:1:1,均為40-80目);石膏為二水石膏,油井G級水泥為油井G級低抗水泥。
實施例4:
在實施例1的基礎(chǔ)上,本實施例提供了一種纖維塑凝固化劑,由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成:礦物纖維4%,木質(zhì)纖維3%,云母粉5%,石膏3%,油井G級水泥85%。
制備過程:步驟1)在干燥環(huán)境下,先按照配方量將礦物纖維、木質(zhì)纖維、云母粉三種材料均勻混拌,并加熱至60℃,干燥2h;
步驟2)將步驟1)得到的三種材料混合物與配方量的石膏、油井G級水泥均勻混拌,并加熱至65℃,干燥2h后,裝入具有防潮功能的包裝袋內(nèi)密封,即得纖維塑凝固化劑。
本實施例中,礦物纖維為水鎂石纖維,纖維類型為縱纖維,絨長為3-5mm;木質(zhì)纖維為松木纖維、楊木纖維和榕木纖維的復配物(質(zhì)量比為1:1:1),纖維長度為2-6mm;云母粉為片巖型云母和粘土巖型云母(質(zhì)量比為3:1,均為40-80目);石膏為二水石膏,油井G級水泥為油井G級高抗水泥。
實施例5:
在實施例1的基礎(chǔ)上,本實施例提供了一種纖維塑凝固化劑的應(yīng)用,用于鉆井過程中漏層的堵漏。堵漏時堵漏漿包括纖維塑凝固化劑和水,其中,水和纖維塑凝固化劑的質(zhì)量比為0.6-0.7。
漏層堵漏施工工藝為:利用鉆井隊循環(huán)罐對實施例3和實施例4制備的纖維塑凝固化劑分別進行堵漏漿配制,纖維塑凝固化劑配漿時的水灰比(水的質(zhì)量/纖維塑凝固化劑的質(zhì)量)為0.7,配制堵漏漿總量為40m3。光鉆桿下深為漏層井深以上50m的位置,泵入漏層段的堵漏漿量為35m3,用鉆井液頂替鉆桿水眼至內(nèi)外液面平衡后(鉆具水眼內(nèi)的堵漏漿液面高度=環(huán)空堵漏漿液面高度),將光鉆桿起至堵漏漿液面以上30m,關(guān)封井器的半封閘板,將堵漏漿擠入漏層10-15m3,待套壓將為0MPa后,開井,起鉆,候凝18h。之后下鉆循環(huán)鉆井液,測試堵漏后的鉆井液漏速,并與堵漏前鉆井液的漏速進行對比。
本實施例現(xiàn)場實施地點選在川慶鉆探工程有限公司負責的宜川氣田,由實施例3制備的纖維塑凝固化劑配制的堵漏漿,對宜39井進行漏層堵漏施工作業(yè),由實施例4制備的纖維塑凝固化劑配制的堵漏漿對宜47井進行漏層堵漏施工作業(yè)。
宜川39井,漏層井深1710m,地層層位:石千峰,鉆井液密度:1.09g/cm3,鉆井液粘度:39S,漏層漏速:20-30m3/h,采用橋塞堵漏劑1堵漏3次,純水泥堵漏3次,均無果,漏層漏速沒有降低。采用纖維泥塑固化劑,按照0.7的水灰比配制41m3堵漏劑,泵入漏層36m3,堵漏漿密度1.66g/cm3,擠入漏層15m3,候凝18h,漏層漏速降低為0m3/h,判斷漏層堵漏成功。對比數(shù)據(jù)見表1。
宜川47井,漏層井深1860m,地層層位:劉家溝,鉆井液密度:1.11g/cm3,鉆井液粘度:44S,漏層漏速:15-20m3/h,采用橋塞堵漏劑2次,純水泥堵漏3次,均無果,漏層漏速沒有降低。采用纖維泥塑固化劑,按照0.7的水灰比配制41m3堵漏劑,泵入漏層36m3,堵漏漿密度1.65g/cm3,擠入漏層15m3,候凝19h,漏層漏速降低為0m3/h,判斷漏層堵漏成功。對比數(shù)據(jù)見表1。
注1:橋塞堵漏劑,該堵漏采用的材料為單向壓力封堵劑、鋸末、核桃殼、棉絨和膨潤土,施工過程與纖維塑凝固化劑的堵漏施工過程一致,但是該堵漏方法在漏層無法形成高強度的封堵墻,堵漏效果差。
本實施例獲得的實驗結(jié)果如表1所示,利用纖維塑凝固化劑配制的堵漏漿能較好的封固漏層孔隙,大幅降低漏層漏速,且一次堵漏成功,而其它堵漏方法多次堵漏均未成功封堵漏層。
表1纖維塑凝固化劑堵漏實驗數(shù)據(jù)
以上各實施例沒有詳細敘述的方法和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知常識,這里不一一敘述。
以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明,并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護范圍的限制,凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。