一种高强度延展性堵漏剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种高强度延展性堵漏剂，其包含如下重量份的组分：铝或铝合金粉末40?65份；膨胀性石墨10?15份；碳化硅1?5份；氧化钙5?15份；漂珠5?15份；碳酸钡1?5份；和二氧化锰0.1?1份。本发明的堵漏剂包含铝或铝合金成分，起到架桥作用，具有高强度和高酸溶率，抗盐、耐高温，可应用于淡水、盐水和海水钻井液。
【专利说明】
一种高强度延展性堵漏剂
技术领域
[0001] 本发明涉及油井作业堵漏技术领域，具体涉及一种高强度延展性堵漏剂。
【背景技术】
[0002] 井漏，是指在油气勘探开发的钻井、修井等作业过程中，井内工作流体(钻井液、修 井液、固井水泥浆等）漏入地层的一种复杂情况。井漏的直观表现是地面泥浆罐液面的下 降、或井口无钻井液返出、或井口钻井液返出量小于钻井液排量(不包括井下正常消耗）。井 漏的危害表现在:损失大量的钻井液，甚至使钻进无法维持;消耗大量的堵漏材料;耗费钻 井时间；影响地质录井工作的正常进行;可能造成井塌、卡钻、井喷等其它井下复杂情况或 事故;造成严重储层伤害，使钻探成本上升，给勘探开发工作造成极大的影响和巨大的经济 损失。
[0003] 地层漏失主要表现为：（1)低压天然渗透层的漏失，这种情况多发生在天然裂缝 型、孔隙裂缝型、缝洞型和溶洞型储层中。（2)诱导压裂缝造成的漏失。
[0004] 目前，针对钻井施工过程中发生的漏失采用的堵漏方法，有多种堵漏工艺，总体可 以分为两类:一类为常规LCM堵漏一一主要使用颗粒状、片状材料加到钻井液或水泥浆中； 一类为特殊堵漏一一特殊水泥、交联聚合物、膨胀性颗粒浆、增强填塞物等，或在高浓度聚 合物体系中加入各种桥堵剂。其堵漏机理是，高粘液体、桥堵剂和聚合物在孔隙、裂缝或溶 洞中架桥堵塞并在岩石表面形成滤饼。但是实践中应用以上介绍的常规LCM堵漏方法和特 殊堵漏方法时，封堵能力差，堵漏时效低，堵漏承压能力低。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种高强度延展性堵漏剂，含有铝或铝 合金成分，起到架桥作用，具有高强度和高酸溶率，抗盐、耐高温，可应用于淡水、盐水和海 水钻井液。
[0006] 所述高强度延展性堵漏剂包含如下重量份的组分：
[0007] 铝或铝合金粉末40-65份;膨胀性石墨10-15份;碳化硅1-5份;氧化钙5-15份;漂珠 5-15份;碳酸钡1 -5份;和二氧化锰0.1 -1份。
[0008] 优选地，所述高强度延展性堵漏剂包含如下重量份的组分：
[0009] 铝或铝合金粉末55份;膨胀性石墨12份;碳化硅3份;氧化钙10份;漂珠10份;碳酸 钡3份;和二氧化锰0.5份。
[0010] 其中，铝或铝合金粉末的平均粒径在100_500μπι;膨胀性石墨、碳化硅的平均粒径 为150-300μηι;氧化妈、漂珠、碳酸钡、二氧化猛的平均粒径为50-200μηι。
[0011] 本发明还提供了一种高强度延展性堵漏剂的制备方法，包括：
[0012] (1)准备如下重量份的组分：
[0013] 铝或铝合金粉末40-65份;膨胀性石墨10-15份;碳化硅1-5份;氧化钙5-15份;漂珠 5-15份;碳酸钡1-5份;和二氧化锰0.1-1份；
[0014] (2)将铝或铝合金粉末加入到坩埚中并加热至600-800°C，使原料熔化；
[0015] (3)搅拌下向步骤(2)的熔体中加入膨胀性石墨和碳化硅粉末，使膨胀性石墨和碳 化硅粉末在熔体中分布均匀，在600-800 °C下保持5-15分钟；
[0016] (4)将氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰粉碎并混合均匀；
[0017] (5)然后在搅拌下将步骤(4)的混合物加入到步骤(3)的熔体中；在均匀混合后，在 600-800°C下保持5-15分钟，然后冷却；
[0018] (6)将冷却后的产物加入到粉碎机中进行粉碎，然后过筛，得到所述高强度延展性 堵漏剂颗粒。
[0019] 其中，在步骤(2)中，铝或铝合金粉末的平均粒径为100-500μπι，优选200-400μπι。所 述铝合金可为铝镁合金，但不限于此。
[0020] 将包含铝或铝合金的原料混合物加入到坩埚中并加热至600-800 °C，优选650-750 °C，然后保持在该温度下，直至原料混合物熔化。
[0021] 在步骤(3)中，将膨胀性石墨、碳化硅粉碎至平均粒径为150-300μπι，可以采用球磨 机将原料磨碎。
[0022]在膨胀性石墨和碳化硅粉末在熔体中分布均匀后，优选在650-750 °C保持10-15分 钟。
[0023] 在铝或铝合金粉末中加入膨胀性石墨和碳化硅，可以增加熔体的粘度，并可以调 节制成的泡沫铝的孔隙率和孔径分布。
[0024] 在步骤(4)中，将氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰粉碎并混合均匀，氧化钙、漂珠、 碳酸钡、二氧化锰混合物的平均粒径为50-200μπι。
[0025] 在步骤(5)中，将氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰的混合物加入到熔体中，搅拌使 其在熔体中均匀分布。在均匀混合后，在600-800 °C下保持5-15分钟，优选在650-750 °C保持 10-15分钟，然后自然冷却，也可以采用水冷或风冷的方法进行冷却。
[0026]在步骤(6)中，将冷却后的产物在粉碎机中进行破碎，然后收集粒径为2-100目（8-0.15mm)的颗粒产物。
[0027]更优选地，分别收集不同粒径级别的堵漏剂颗粒：
[0028] 2-5目，对应的毫米数为8-4mm;
[0029] 5-10目，对应的毫米数为4-2mm;
[0030] 10-20目，对应的毫米数为2-0.85mm;
[0031] 20-40目，对应的毫米数为0.85-0.42mm;
[0032] 40-70目，对应的毫米数为0.42-0.21mm;
[0033] 70-100 目，对应的毫米数为0.21-0.15mm。
[0034] 可以将上述不同粒径级别的堵漏剂颗粒用于不同开度裂缝进行堵漏操作，或者将 不同粒径级别的堵漏剂颗粒按比例混合进行堵漏操作。
[0035]本发明的有益效果
[0036] 1、本发明的高强度延展性堵漏剂包括由铝或铝合金成分，在裂缝漏层堵漏过程 中，起到架桥作用，具有高强度和高酸溶率，酸溶率达到90%以上。
[0037] 2、铝或铝合金粉末中加入膨胀性石墨来和碳化硅起到增粘的作用，并能够调节制 成的泡沫铝的孔隙率和孔径分布。
[0038] 3、本发明的高强度延展性堵漏剂的承压强度和延展性都很高，承压能力大于 20MPa〇
[0039 ] 4、抗盐、耐高温，可应用于淡水、盐水和海水钻井完井液。
[0040] 5、工艺简单，产品无毒、环保。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合实施例来对本发明做详细的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0042] 实施例1
[0043] (1)准备原料：
[0044]错粉末55g;膨胀性石墨12g;碳化娃3g;氧化ISlOg;漂珠10g;碳酸钡3g;和二氧化 猛0.5g;
[0045] 其中，铝粉末的粒径为200-400μπι。
[0046] (2)将铝粉末加入到坩埚中并加热至720°C，使原料完全熔化。
[0047] (3)用球磨机将膨胀性石墨和碳化硅粉碎至平均粒径为150-300μπι;然后将粉碎后 的膨胀性石墨和碳化硅加入到步骤(2)的铝熔体中，使膨胀性石墨和碳化硅粉末在熔体中 分布均匀，在700 °C下保持10分钟。
[0048] (4)将氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰粉碎并混合均匀，氧化钙、漂珠、碳酸钡、二 氧化锰的平均粒径为50-200μπι。
[0049] (5)然后在搅拌下将步骤(4)的混合物加入到步骤(3)的熔体中；在均匀混合后，在 700 °C下保持10分钟，然后自然冷却。
[0050] (6)将冷却后的产物加入到粉碎机中进行粉碎，然后过筛，分别收集2-5目、5-10 目、10-20目、20-40目、40-70目、70-100目的不同粒径级别的产物，得到所述高强度延展性 堵漏剂颗粒。
[0051 ] 实施例2 [0052] (1)准备原料：
[0053]错粉末60g;膨胀性石墨15g;碳化娃5g;氧化ISlOg;漂珠10g;碳酸钡3g;和二氧化 猛0·6g;
[0054] 其中，铝粉末的粒径为200-400μπι。
[0055] (2)将铝粉末加入到坩埚中并加热至750°C，使原料完全熔化。
[0056] (3)用球磨机将膨胀性石墨和碳化硅粉碎至平均粒径为150-300μπι;然后将粉碎后 的膨胀性石墨和碳化硅加入到步骤(2)的铝熔体中，使膨胀性石墨和碳化硅粉末在熔体中 分布均匀，在710 °C下保持10分钟。
[0057] (4)将氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰粉碎并混合均匀，氧化钙、漂珠、碳酸钡、二 氧化锰的平均粒径为50-200μπι。
[0058] (5)然后在搅拌下将步骤(4)的混合物加入到步骤(3)的熔体中；在均匀混合后，在 700 °C下保持10分钟，然后自然冷却。
[0059] (6)将冷却后的产物加入到粉碎机中进行粉碎，然后过筛，分别收集2-5目、5-10 目、10-20目、20-40目、40-70目、70-100目的不同粒径级别的产物，得到所述高强度延展性 堵漏剂颗粒。
[0060] 实施例3
[0061] (1)准备原料：
[0062]错镁合金粉末45g;膨胀性石墨10g;碳化娃2g;氧化妈8〖;漂珠8g;碳酸钡3g;和二 氧化锰0.5g;
[0063] 其中，铝镁合金粉末的粒径为200-400μπι。
[0064] (2)将铝粉末加入到坩埚中并加热至710°C，使原料完全熔化。
[0065] (3)用球磨机将膨胀性石墨和碳化硅粉碎至平均粒径为150-300μπι;然后将粉碎后 的膨胀性石墨和碳化硅加入到步骤(2)的铝熔体中，使膨胀性石墨和碳化硅粉末在熔体中 分布均匀，在700 °C下保持10分钟。
[0066] (4)将氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰粉碎并混合均匀，氧化钙、漂珠、碳酸钡、二 氧化锰的平均粒径为50-200μπι。
[0067] (5)然后在搅拌下将步骤(4)的混合物加入到步骤(3)的熔体中；在均匀混合后，在 700 °C下保持10分钟，然后自然冷却。
[0068] (6)将冷却后的产物加入到粉碎机中进行粉碎，然后过筛，分别收集2-5目、5-10 目、10-20目、20-40目、40-70目、70-100目的不同粒径级别的产物，得到所述高强度延展性 堵漏剂颗粒。
[0069]抗压强度的测试
[0070] 使用收集的不同粒径级别的产物的混合物作为高强度延展性堵漏剂。
[0071] 按照以下重量百分比配制钻井堵漏液：
[0072] 本发明实施例1-3制备的高强度延展性堵漏剂20% ;钻井泥浆80%。
[0073] 将配制的钻井堵漏液分别在80°C和160°C下养护10小时，然后测试抗压强度。
[0074] 根据本发明实施例1-3制备的高强度延展性堵漏剂的抗压强度的测试结果见表1。
[0075] 表 1
[0077]对实施例1-3制备的高强度延展性堵漏剂的酸溶率进行测定，在25°C下，用15wt % 的盐酸浸泡2小时的酸溶率为90%以上。
[0078]本发明制备的高强度延展性堵漏剂包括铝或铝合金成分，具有很高的抗压强度， 在裂缝漏层堵漏过程中，起到架桥作用，提高裂缝性地层的封堵能力和承压能力，满足裂缝 和溶洞性漏失地层堵漏的需要。
【主权项】
1. 一种高强度延展性堵漏剂，其包含如下重量份的组分： 铝或铝合金粉末40-65份;膨胀性石墨10-15份;碳化硅1-5份;氧化钙5-15份;漂珠5-15 份;碳酸钡1-5份;和二氧化锰0.1-1份。2. 根据权利要求1所述的高强度延展性堵漏剂，其包含如下重量份的组分： 铝或铝合金粉末55份;膨胀性石墨12份;碳化硅3份;氧化钙10份;漂珠10份;碳酸钡3 份;和二氧化锰0.5份。3. 根据权利要求1或2所述的高强度延展性堵漏剂，其中， 铝或铝合金粉末的平均粒径在100-500μπι; 膨胀性石墨、碳化娃的平均粒径为150-300μηι; 氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰的平均粒径为50-200μπι。4. 权利要求1所述的高强度延展性堵漏剂的制备方法，包括： (1) 准备如下重量份的组分： 铝或铝合金粉末40-65份;膨胀性石墨10-15份;碳化硅1-5份;氧化钙5-15份;漂珠5-15 份;碳酸钡1-5份;和二氧化锰0.1-1份； (2) 将铝或铝合金粉末加入到坩埚中并加热至600-800°C，使原料熔化； (3) 搅拌下向步骤(2)的熔体中加入膨胀性石墨和碳化硅粉末，使膨胀性石墨和碳化硅 粉末在熔体中分布均匀，在600-800 °C下保持5-15分钟； (4) 将氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰粉碎并混合均匀； (5) 然后在搅拌下将步骤(4)的混合物加入到步骤(3)的熔体中；在均匀混合后，在600-800 °C下保持5-15分钟，然后冷却； (6) 将冷却后的产物加入到粉碎机中进行粉碎，然后过筛，得到所述高强度延展性堵漏 剂颗粒。5. 根据权利要求4所述的制备方法，其中， 在步骤(2)中，铝或铝合金粉末的平均粒径为100-500μπι。6. 根据权利要求4所述的制备方法，其中， 在步骤(3)中，膨胀性石墨、碳化娃的平均粒径为150-300μηι; 在650-750 °C保持10-15分钟。7. 根据权利要求4所述的制备方法，其中， 在步骤(4)中，氧化钙、漂珠、碳酸钡、二氧化锰的平均粒径为50-200μπι。8. 根据权利要求4所述的制备方法，其中， 在步骤(6)中，收集粒径为2-100目的产物颗粒。9. 根据权利要求8所述的制备方法，其中， 在步骤(6)中，分别收集2-5目、5-10目、10-20目、20-40目、40-70目、70-100目的不同粒 径级别的产物颗粒。
【文档编号】C09K8/46GK106047320SQ201610405315
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】张宁, 吕述奇, 张宇
【申请人】北京科麦仕油田化学剂技术有限公司, 中石大石油工程研究中心股份有限公司