CN111218262B - 一种钻井承压封堵用热塑性复合聚合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井承压封堵用热塑性复合聚合物。主要解决了现有桥接封堵材料容易引起封堵不牢以及反复漏失的问题。其特征在于：包括A型复合聚合物，其组分分别为：A型复合聚合物包括超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂、磺化沥青和超细橡胶颗粒。该钻井承压封堵用热塑性复合聚合物，能够防止井漏发生，一旦发生漏失时能形成具有较高强度的封堵层，堵漏效果好。
Description
技术领域：
本发明涉及油田钻井技术领域，尤其是一种钻井承压封堵用热塑性复合聚合物。
背景技术：
随着钻探领域的拓展以及新老油田的进一步开发，裂缝发育地层、破碎性地层、窄或负安全密度窗口地层等钻探工作越来越多。在这些地层钻井时常常出现持续性井漏、漏溢同层、井壁坍塌等难题。通常的做法是“以防为主、防堵结合”，通过设计合理的井身结构、减少钻井液压力激动、实施安全的机械钻速、调整钻井液性能提高地层承压能力、降低钻井液密度，以及提前向钻井液中添加防漏封堵材料预防井漏的发生，漏失发生后根据漏失情况加入堵漏材料封堵漏层裂缝，减少钻井液漏失量，直至漏失停止。常规封堵材料为桥接封堵材料，即通过刚性粒子架桥，填充颗粒对架桥形成的孔隙进行充填，最后纤维材料拉筋串联封堵裂缝。在裂缝性或破碎性等对地层压力比较敏感的地层，桥接封堵材料的封堵效果受到桥接材料级配、桥接浆液浓度以及施工时的挤替压力等因素的影响，容易引起“封门”，封堵不牢，以及反复漏失等问题。
发明内容：
本发明在于克服背景技术中存在的现有桥接封堵材料容易引起封堵不牢以及反复漏失的问题，而提供一种钻井承压封堵用热塑性复合聚合物，该钻井承压封堵用热塑性复合聚合物，能够防止井漏发生，一旦发生漏失时能形成具有较高强度的封堵层，堵漏效果好。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该钻井承压封堵用热塑性复合聚合物，包括A型复合聚合物，其组分分别为：超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂、磺化沥青和超细橡胶颗粒。
A型复合聚合物包括超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂、磺化沥青和超细橡胶颗粒。
还包括B型复合聚合物，其组分分别为：A型复合聚合物、热塑性弹性体、吸水树脂和双性纤维。
所述A型复合聚合物各组分配比质量比如下超细碳酸钙、随钻堵漏剂为801、非渗透封堵剂、磺化沥青和超细橡胶颗粒为7：2：6：2：1。
所述B型复合聚合物各组分质量比如下：超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂、磺化沥青、超细橡胶颗粒、热塑性弹性体、吸水树脂和双性纤维为4：3：3：1：1：2：1：1。
超细橡胶颗粒为丁基橡胶，粒径为200目；超细碳酸钙粒径为800目和1250目；吸水树脂为丙烯酸高吸水树脂；非渗透封堵剂为非渗透封堵剂FST-2。
该钻井承压封堵用热塑性复合聚合物由两种不同型号的钻井承压封堵用热塑性复合聚合物，即A型复合聚合物DQ-FL-240和B型复合聚合物DQ-DL-3000，随同钻井液注入井底提前预防易漏地层发生钻井液漏失，以及钻井过程中发生漏失后的堵漏处理。
所述的钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240，主要成分为超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂、磺化沥青和超细橡胶颗粒，具有较好的弹性和挂阻特征，进入裂缝后各种物质合力作用可形成较高的桥塞强度。所述的超细碳酸钙，典型的粒径为800目和1250目，即15μm和10μm；磺化沥青受热软化填充孔隙裂缝；超细橡胶颗粒主要成分为丁基橡胶，典型的粒径为200目，即74μm，改变各种材料的粒度和配比，可形成不同粒度分布的防漏材料。非渗透封堵剂为一种可以降低钻井液滤失量，封堵地层孔隙的由超细碳酸钙、纤维材料等组成的封堵材料。
所述的钻井承压封堵用热塑性复合聚合物B型DQ-DL-3000，主要成分为A型DQ-FL-240配合热塑性弹性体、吸水树脂和双性纤维，作为发生漏失时的堵漏材料。所述吸水树脂为以丙烯酸和丙烯酰胺为主要原料合成出的遇水可膨胀的堵漏产品，吸水树脂吸水膨胀后在压差作用下挤入裂缝和孔隙；双性纤维由有机高分子纤维和合金纤维或碳纤维以及表面活性剂组成，刚性纤维增加了架桥的能力，有利于柔性纤维的截留和滞留，纤维长度0.5～10.0mm可调；热塑性弹性体为合成烯烃橡胶，耐热性和拉伸强度较高，粒径可调，是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的高分子环保材料，其分子链由硬段和软段构成，硬段即树脂段，常温下链间作用力恢复形成物理交联，高温作用下呈现塑性可软化，软段即橡胶段，具有较大自由旋转能力，弹性和可变现性较强，兼具桥塞架桥和软化封堵的作用，各种材料协同作用，即可形成具有较高强度的封堵层。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该钻井承压封堵用热塑性复合聚合物根据作用目的分为两种型号，即A型复合聚合物DQ-FL-240和B型复合聚合物DQ-DL-3000，A型DQ-FL-240随钻井液一同打入井底，不影响钻井液性能，起到防止井漏发生的目的，B型DQ-DL-3000作为发生漏失时的堵漏材料，可有效减缓和制止渗透性漏失和裂缝性漏失等井下漏失情况。
附图说明：
附图1为本发明实施例1、2钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240粒度分析图；
附图2为本发明实施例1、2钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240的防漏封堵效果图；
附图3为本发明实施例3钻井承压封堵用热塑性复合聚合物B型DQ-DL-3000的堵漏效果图。
具体实施方式：
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：
该钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240配制方法为：取适量超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂FST-2、磺化沥青和超细橡胶颗粒进行机械搅拌混合均匀，分别进行粒度分析实验、钻井液配伍性实验和防漏封堵实验。
钻井承压封堵用热塑性复合聚合物B型DQ-DL-3000配制方法为：取适量超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂、磺化沥青、超细橡胶颗粒以及热塑性弹性体、丙烯酸高吸水树脂和双性纤维，加入土浆或现场浆中8000r/min搅拌20分钟后进行不同裂缝宽度的堵漏实验。
实施例1.
称取超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂FST-2、磺化沥青和超细橡胶颗粒配制钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240，质量比为7：2：2：2：1，混合均匀后进行粒度分析实验，结果见附图1.a。加入现场浆中8000r/min搅拌20分钟后进行配伍性评价实验，评价实验结果见表1。现场浆加入钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240后进行防漏封堵实验，微观观察图见附图2.a。从表1、附图1.a和附图2.a可以看出钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240与钻井液配伍性良好，且可以对100μm内的微裂缝实施较好封堵。
实施例2.
称取超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂FST-2、磺化沥青和超细橡胶颗粒配制钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240，质量比为7：2：6：2：1，混合均匀后进行粒度分析实验，结果见附图1.b。加入现场浆中8000r/min搅拌20分钟后进行配伍性评价实验，评价实验结果见表1。现场浆加入钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240后进行防漏封堵实验，微观观察图见附图2.b。从表1、附图1.b和附图2.b可以看出钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240与钻井液配伍性良好，且可以对100～200μm的微裂缝实施较好封堵。
表1
注：1#实施例1配方，2#实施例2配方，3#现场浆；老化条件：160℃、16h；失水条件：160℃、3.5MPa
实施例3.
称取超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂FST-2、磺化沥青和超细橡胶颗粒以及热塑性弹性体、丙烯酸高吸水树脂和双性纤维配制热塑性复合橡胶裂缝封堵B型DQ-DL-3000，质量比为3：3：3：2：2：2：2：1，加入土浆中8000r/min搅拌20分钟，进行0.5～3.0mm裂缝宽度的堵漏实验，实验结果见表2。从表2可以看出热塑性复合橡胶裂缝封堵B型DQ-DL-3000对3mm内裂缝可以形成较好封堵，部分堵漏效果见附图3。
实施例4.
称取超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂FST-2、磺化沥青和超细橡胶颗粒以及热塑性弹性体、丙烯酸高吸水树脂和双性纤维配制热塑性复合橡胶裂缝封堵B型DQ-DL-3000，质量比为4：3：3：1：1：2：1：1，加入现场浆中8000r/min搅拌20分钟，进行0.5～3.0mm裂缝宽度的堵漏实验，实验结果见表2。从表2可以看出热塑性复合橡胶裂缝封堵B型DQ-DL-3000对3mm内裂缝可以形成较好封堵。
表2
注：1#实施例3配方，2#实施例4配方
应用实施例1在大庆油田XS3-平2井进行了现场防漏试验，试验井以火山岩储层为主，发育有孔隙型、裂缝-孔隙型、孔隙-裂缝型和裂缝型，其中以裂缝—孔隙型(49.71％)和孔隙型(44.13％)为主。该井设计完钻垂深3912.00m，完钻斜深5779.00m，根据钻井提示，该井目的层裂缝发育，3810m处、进入水平段210m和660m处可能存在局部小断层或破碎带。进入易漏层之前20～50m加入实施例1的钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240进行现场防漏试验，未发生钻井液漏失现象，顺利钻穿该井三个裂缝破碎带，防漏效果突出，有效防止钻井液漏失，保障了钻井安全，现场浆加入钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240前后的钻井液性能见表3，可以看出钻井承压封堵用热塑性复合聚合物A型DQ-FL-240与现场浆的配伍性良好。
表3
应用实施例3在大庆油田XS903-平2井进行了现场堵漏试验，试验井井区内断层较发育，断层延伸范围在0.4km～4.6km，平均为1.78km；垂直断距范围为5m～120m，平均为41.3m；水平断距范围为29m～124m，平均为52.2m。该井设计完钻垂深3936.00m，完钻斜深4848.00m，根据邻井漏失发生井深分析，该井水平段处于易漏层。该井钻至4155m～4460m处发生多次漏失，使用实施例3的热塑性复合橡胶裂缝封堵B型DQ-DL-3000进行堵漏施工，均实现了一次堵漏成功，堵漏效果突出，堵漏情况见表4。
表4
从表4可以看出，漏速低于5m3/h时，配制堵漏材料浓度15％；漏速5～20m3/h时，配制堵漏材料浓度20％；漏速20～50m3/h时，配制堵漏材料浓度25％；漏速高于50m3/h时，配制堵漏材料浓度30％，均一次成功封堵裂缝性漏失，有效控制了钻井液损失，堵漏效果突出。
实施例1-4中超细橡胶颗粒为北京远东联创科技有限责任公司所售产品，热塑性弹性体为东莞仓园塑胶原料有限公司所售产品，双性纤维为成都得道实业有限公司所售产品，非渗透封堵剂FST-2为大庆合正化工有限公司所售产品，其余产品均为市售产品。
Claims (1)
1.一种钻井承压封堵用热塑性复合聚合物，其特征在于：包括A型复合聚合物，其组分分别为：超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂、磺化沥青和超细橡胶颗粒；还包括B型复合聚合物，其组分分别为：A型复合聚合物、热塑性弹性体、吸水树脂和双性纤维；
所述B型复合聚合物各组分质量比如下：超细碳酸钙、随钻堵漏剂801、非渗透封堵剂、磺化沥青、超细橡胶颗粒、热塑性弹性体、吸水树脂和双性纤维为4：3：3：1：1：2：1：1；
所述超细橡胶颗粒为丁基橡胶，粒径为200目；
所述超细碳酸钙粒径为800目和1250目；
所述吸水树脂为丙烯酸高吸水树脂；
所述非渗透封堵剂为非渗透封堵剂FST-2。
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