一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，由以下各组分按其重量份组成：废弃钻井液100份，废弃钻屑10～100份，固化剂30～100份，激活剂0.5～5份，激活助剂0.5～5份，抗污染剂0.1～3份，稀释剂0.1～3份；所述固化剂为矿渣和海泡石以50：2的质量比例复配而成；所述激活剂是氢氧化钠或氢氧化钾；所述激活助剂是九水硅酸钠、碳酸钠、碳酸钙或其混合物；所述抗污染剂是水杨酸钠、柠檬酸钾、五硼酸钠或其混合物；所述稀释剂是木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、羟乙基纤维素或其混合物。本发明原理可靠，成本低廉，节约资源，环境友好，现场应用方便，特别适用于低丰度、低压低渗、易漏区块油气井的固井施工。
【专利说明】
-种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系
技术领域
[0001] 本发明设及一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系W及配套的回注工艺 技术，特别适合于低丰度、低压低渗、易漏区块油气井对超长裸眼段要求全封固的固井作 业。
【背景技术】
[0002] 随着国家十立五油气战略规划的提出，天然气资源已成为我国国民经济和社会发 展的重要能源形式之一，具有高效、环保、清洁的特点，是未来治理我国大气污染的首选清 洁能源。一方面，国际上对页岩气资源的大力开发，使得页岩气成为一种经济实用的清洁能 源，运就对我国常规天然气资源的开发，提出"降本增效"的行业挑战；另一方面，油气井钻 井开发过程中的废弃钻井液与钻屑对环境冲击很大。我国对环境保护的管控力度不断加 大，运使得废弃钻井液与钻屑的综合处理利用，成为一些低成本、低丰度、低压低渗、易漏区 块开发的技术难题。
[0003] 废弃钻井液和钻屑是钻井过程中主要的废弃物，若直接排放，会对自然环境造成 很大威胁。随着钻井过程中使用钻井液添加剂种类和数量的增加，其对环境的危害也随之 增加。随着时代的发展，对废弃钻井液与钻屑随意排放给环境带来的危害和影响，已经引起 普遍关注和重视，因此，废弃钻井液与钻屑的无害化处理技术具有广阔的市场前景W及应 用价值。
[0004] 截止目前，研究人员主要WMTC技术解决钻井液带来的问题，传统MTC技术是基于 体系较为完整的钻井液或新配基液，然而运一技术存在固化体高溫开裂的缺点(杨振杰等. 矿渣MTC固化体的脆裂问题及改进途径.石油钻采工艺，2001，23(3): 31-35)。废弃钻井液是 在长时间钻井过程中性能劣化产生的（王书磊.护壁专用泥浆性能劣化规律研究.徐州：中 国矿业大学出版社，2008)，因其性能劣化导致体系稳定性变差，对钻进过程带来不利影响 甚至严重的危害。由于废弃钻井液是一种不稳定的复杂体系，传统MTC技术无法实现废弃钻 井液的再利用，且无法将钻屑充分利用。也有学者(余永刚等.钻屑回注技术.天然气勘探与 开发.2009,32(4) :60-64)将钻屑细磨后通过液体回注到回注井中。该方法从一定程度上解 决了钻屑的处理问题，但是由于开凿回注井的成本较高，且回注液体不具备可固化的性能， 因此回注液对地层堵漏与提高地层承压能力的功能十分有限，更不能作为固井工作液使 用。在一些低成本、低丰度、低压低渗、易漏区块开发过程中，由于其环境承载能力有限，因 此废弃钻井液与钻屑的无害化处理极为重要。为克服苛刻的地质条件及保护自然环境，并 降低开发过程中废弃物排放处理成本及其他生产成本，努力在传统气井固井领域有所突 破，新型的废弃钻井液与钻屑制备固井工作液体系的研究价值日趋显现，并具有广阔的市 场前景。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，该体系具 有低成本、环境友好、体系稳定、强度符合填充段固井要求的优点。本发明对于低丰度、低压 低渗、易漏区块油气井降本增效W及环境保护性开发具有重要研究意义，克服了现有水泥 浆体系的缺点和应用的局限性，具有非常广阔的市场应用前景。
[0006] 为达到W上技术的目的，本发明提供W下技术方案。
[0007] -种废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系，由W下各组分按其重量份组成： 废弃错井液 100化； 废弃钻屑 10~10Q:你;； 固化剂 30~100份;
[000引激活剂 0.5…5份； 激活助剂 0.5~5份； 抗污染剂 0.1~3份； 稀释剂 0.1~3份。
[0009] 所述废弃钻井液为现场取样的废弃水基钻井液，除适用于高溫高压钻井的特种水 基钻井液体系外，适用的废弃钻井液密度范围为1.10-2.05g/cm3。
[0010] 所述钻屑为钻井过程中产生，由钻井液振动筛分离获取，并磨制为粒径小于300皿 的颗粒。
[0011] 所述固化剂为矿渣和海泡石W50:2的质量比例复配而成，其中矿渣为S105级细磨 水泽高炉矿渣(GB/T18046-2008);海泡石为粒径不小于IOOwii的粉体。
[0012] 所述激活剂是氨氧化钢或氨氧化钟。
[0013] 所述激活助剂是九水娃酸钢、碳酸钢、碳酸巧或其混合物。
[0014] 所述抗污染剂是水杨酸钢、巧樣酸钟、五棚酸钢或其混合物。
[0015] 所述稀释剂是木质素横酸钢、木质素横酸巧、径乙基纤维素或其混合物。
[0016] 本发明加入海泡石，是由于海泡石具有多层结构，可W起到吸水并缓释的作用，通 过水的缓释作用，抑制了固化体高溫开裂，并在钻屑的加入后形成一种仿混凝±体系，使得 固化体的耐溫性提高，该发明适用溫度为室溫~150°C。
[0017] 本发明的固化剂是一种环境友好的地质聚合物，属于工业废弃物，具有很好的循 环利用价值，还解决了工业废弃物排放的问题。
[0018] 本发明激活剂的作用在于，首先是破坏废弃钻井液中的聚合物组分，使得废弃钻 井液体系得W充分利用，其次是激活固化剂成分，固化剂具有潜在的活性，需要在激活剂的 作用下激活，进一步形成胶凝结构达到固化的目的。
[0019] 与现有技术相比，本发明具备W下有益效果：
[0020] (1)该固井工作液体系W废弃钻井液与钻屑为基础，具有来源广、低成本的优势；
[0021] (2)该固井工作液体系密度适用范围广，且稠化时间可调节，尤其是在低密度体系 中具有低密度水泥浆体系无法替代的低成本优点，该工作液体系的流动性好，失水量小，浆 体的流变性也优于低密度水泥浆体系，完全满足现场注水泥施工要求；
[0022] (3)该固井工作液体系具有低密度，高触变性的特点，针对低丰度、低压低渗、易漏 区块油气井固井中易漏失的难点，具有很好的防漏、堵漏功能，运是普通低密度水泥浆体系 所不具备的优点，对油气井超长裸眼段的填充效果也可W达到低密度水泥石的基本要求。
[0023] 综上所述，本发明原理可靠，成本低廉，充分利用多种工业废弃物，节约资源，环境 友好，且现场应用方便，特别适用于低丰度、低压低渗、易漏区块油气井的固井施工，为该区 块的开采与利用提供良好的技术保障，并节约生产成本，提高生产效益。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0025] -、基于废弃钻井液与钻屑的固井工作液体系的制备 [00%] 实施例1
[0027] 配方:废弃钻井液（1.10g/cm3)100份、细磨废弃钻屑10份、固化剂30份、氨氧化钢 0.5份、九水娃酸钢0.5份、五棚酸钢0.1份、径乙基纤维素0.1份。
[0028] 实施例2
[0029] 配方:废弃钻井液（1.20g/cm3)100份、细磨废弃钻屑20份、固化剂40份、氨氧化钟 0.5份、碳酸巧1份、水杨酸钢0.3份、木质横酸巧0.5份。
[0030] 实施例3
[0031] 配方:废弃钻井液（1.55g/cm3) 100份、细磨废弃钻屑40份、固化剂60份、氨氧化钢2 份、碳酸钢2份、巧樣酸钟0.7份、木质素横酸钢1份。
[0032] 实施例4
[0033] 配方:废弃钻井液（1.75g/cm3) 100份、细磨废弃钻屑70份、固化剂80份、氨氧化钟3 份、九水娃酸钢4份、水杨酸钢1.5份、木质素横酸钢1.5份。
[0034] 实施例5
[0035] 配方:废弃钻井液(2.05g/cm3)100份、细磨废弃钻屑100份、固化剂100份、氨氧化 钢5份、碳酸钢5份、巧樣酸钟3份、径乙基纤维素3份。
[0036] 二、废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系的性能测试
[0037] 将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5分别按照水泥浆体国家标准GB/ T19139-2012进行固化液浆体的配制，测定该固化液体系的密度、流动度和稠化时间等基础 性能，W及在不同养护溫度下固化体的抗压强度。
[0038] 废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系工程性能结果见表1，废弃钻井液与钻 屑制备的固井工作液体系抗压强度评价结果见表2。
[0039] 表1废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系工程性能评价
[0040]
[0041] 表1实验结果表明，本发明废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系具有良好的 工程性能，能够满足现场固井施工的要求。
[0042] 表2废弃钻井液与钻屑制备的固井工作液体系抗压强度评价
[0043]
[0044] 其中实施例4和5在高溫增压养护蓋中进行养护。
[0045] 通过分析表2的实验结果可知，该废弃钻井液与钻屑制备的固井用工作液体系在 各种条件下养护固化后的固化体能够保持强度并逐渐增强，并未出现强度衰减现象。而且 在低密度体系中，强度也完全符合固井作业中填充段的强度要求，并随着养护溫度的提高， 强度不断发展。
[0046] 综上所述，本发明符合普通固井工作液的性能要求，与传统MTC体系和低密度水泥 浆体系相比，具有较好的经济适用性，且对于废弃钻井液与钻屑的消耗量也非常巨大，满足 钻井现场废弃钻井液处理的需求，其固井现场施工工艺与传统固井施工工艺无异，使得其 具有很好的工程适用性。
【主权项】
1. 一种废弃钻井液与钻肩制备的固井工作液体系，由以下各组分按其重量份组成： 废弃钻井液 1〇〇份， 废弃钻屑 10~100份， 固化剂 30~100份， 激活剂 0.5~5份， 激活助剂 0.5~5份， 抗污染剂 0.1~3份， 稀释剂 0..1-3份； 所述固化剂为矿渣和海泡石以50:2的质量比例复配而成； 所述激活剂是氢氧化钠或氢氧化钾； 所述激活助剂是九水硅酸钠、碳酸钠、碳酸钙或其混合物； 所述抗污染剂是水杨酸钠、柠檬酸钾、五硼酸钠或其混合物； 所述稀释剂是木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、羟乙基纤维素或其混合物。2. 如权利要求1所述的一种废弃钻井液与钻肩制备的固井工作液体系，其特征在于，所 述废弃钻井液为现场取样的废弃水基钻井液，其密度范围为1.10-2.05g/cm 3。3. 如权利要求1所述的一种废弃钻井液与钻肩制备的固井工作液体系，其特征在于，所 述钻肩为钻井过程中产生，由钻井液振动筛分离获取，并磨制为粒径小于300μπι的颗粒。4. 如权利要求1所述的一种废弃钻井液与钻肩制备的固井工作液体系，其特征在于，所 述固化剂为矿渣和海泡石以50:2的质量比例复配而成，其中矿渣为S105级细磨水淬高炉矿 渣，海泡石为粒径不小于100μπι的粉体。
【文档编号】C09K8/467GK105925254SQ201610454959
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】程小伟, 梅开元, 郭小阳, 张兴国, 李早元, 庄稼, 宋玉龙, 周彪, 金也, 刘健
【申请人】西南石油大学