一种多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料及其制备与应用的制作方法

文档序号:37234833发布日期:2024-03-06 16:53阅读:9来源:国知局

本发明涉及油气钻井工程,尤其涉及一种多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料及其制备与应用。


背景技术:

1、石油钻井深度在数千米到万米左右,钻井液压力随地层深度每增加100米就至少增加1mpa,数千米到万米左右的深度静压可达数十兆帕到百兆帕,在如此高压下,微小的裂缝都可以产生较大的钻井液漏失:微纳米级缝隙,在钻井液静压力大于地层流体压力作用下出现微漏失,在钻井液静压力小于地层流体压力作用下出现微涌入;毫米级裂缝、缝隙,在钻井液静压力大于地层流体压力作用下出现大漏失,在钻井液静压力小于地层流体压力作用下出现涌入;更大缝隙,在钻井液静压力大于地层流体压力作用下出现巨大漏失,甚至失返;在钻井液静压力小于地层流体压力作用下出现井涌甚至井喷。因此利用钻井液携带堵漏材料至漏点以封堵钻井液漏失的过程十分重要。

2、相关技术中,通常所用石油钻井油基钻井液堵漏材料有多种,包括采用各种有机、无机、刚性、酸可溶、酸不溶等性质材料和各种颗粒、粉末、微粉、纤维、微纤维、片状、微片状形状结构的材料,根据石油钻井油基钻井液堵漏材料的堵漏需求进行堵漏材料各种性能和结构、尺寸的搭配以及颗粒直径大小的复合级配;例如,用堵漏材料采用各种刚性或具有一定弹性的堵漏材料以合适的颗粒粒径级配方式通过钻井液的输送携带进行堵漏,较大粒径的颗粒首先在裂缝处搭桥,随后较小的级配粒径颗粒嵌入架桥空穴之处,更小的级配颗粒依次嵌入上一级级配颗粒的空隙,直至将整个缝隙封堵严实。这种堵漏方式对于微漏或普通漏失有效果,但是对于钻井液较大的漏失或钻井液完全失返,则会因通用堵漏颗粒是刚性颗粒或变形微小的特性而相互无法堆砌贴合、堵大漏失时搭桥困难,因此相关技术中的堵漏方式并不适用于大的漏失修复。

3、因此,提供一种可适用于毫米级以上的漏失修复的多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料十分必要。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请提供一种多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料及其制备与应用,用于解决毫米级以上的钻井液漏失修复效果不好的问题。

2、为达到上述技术目的,本申请采用以下技术方案:

3、第一方面,本申请提供一种多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料,包括芯材及包覆芯材的包材,芯材为水固化复配粉末,包材为具有微孔的耐温柔性材料;具有微孔的耐温柔性材料的微孔粒径≤5μm,水固化复配粉末的平均粒径大于5μm。

4、优选的,具有微孔的耐温柔性材料的熔点大于等于150℃。

5、优选的,多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料的长度为8-300mm。

6、优选的,具有微孔的耐温柔性材料为无纺布。

7、优选的,水固化复配粉末包括质量份数如下的组分:40-50份油井水泥、3-10份弹性颗粒、0.1-3份水泥缓凝剂、0.5-2份甲撑膦酸衍生物、10-20份微膨胀水泥、20-30份酸溶性填料、5-30份密度调节剂。

8、优选的,弹性颗粒为轮胎橡胶颗粒和/或弹性聚氨酯颗粒;甲撑膦酸衍生物包括乙二胺四甲叉膦酸钠、乙二胺五甲叉膦酸中的一种或几种;酸溶性填料包括碳酸钙、碳酸钙镁中的一种或几种;密度调节剂包括重晶石粉、赤铁矿粉中的一种或几种。

9、第二方面,本申请提供一种多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料的制备方法,包括以下步骤:

10、s1.按质量份将油井水泥、弹性颗粒、水泥缓凝剂、甲撑膦酸衍生物、微膨胀水泥、酸溶性填料、密度调节剂进行混匀,得到水固化复配粉末;

11、s2.将具有微孔的耐温柔性材料包覆水固化复配粉末并封合,即得多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料。

12、第二方面,本申请提供一种多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料在毫米级以上的钻井液漏失缝隙中的应用。

13、优选的,包括以下步骤:

14、k1.将若干多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料与水基钻井液混合,得到混合物;

15、k2.将混合物输送至漏失点,直至出现回流,根据井深计算压力保压候凝;

16、k3.扫塞并向漏失点泵送水基钻井液,使井口压力升至1-5mpa保压,保压时间合格后降压,即完成堵漏工艺。

17、优选的,多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料的尺寸相同或不同。

18、本申请的有益效果如下:

19、本申请的堵漏材料为柔性材料,可根据裂缝形状相互贴合柔性变形,在压差和柔性变形作用下相互间无缝隙的挤入裂缝,实现封堵,克服堵漏时堵漏材料无法堆砌贴合、搭桥困难的缺陷;

20、本申请的堵漏材料可根据裂缝形状相互柔性变形,在封堵钻井液漏失的过程中变形挤压堆积且固结成一个相互嵌套的固结体,在井筒呼吸压力作用下进一步加固并牢不可破,实现大漏或失返故障的修复;

21、同一尺寸的本申请堵漏材料适应的裂缝尺寸范围宽,堵漏过程设计简单;

22、井下温度随着深度的增加不断增加,最高可达200℃左右,本申请通过优选包材,实现深井堵漏。

23、利用本申请的堵漏材料可在堵钻井液大漏或失返的操作中,有针对性的在漏点投入足量堵漏材料即可,无须投入大量通用级配堵漏材料,堵漏材料成本低,操作方便。



技术特征:

1.一种多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料,其特征在于,包括芯材及包覆所述芯材的包材,所述芯材为水固化复配粉末,所述包材为具有微孔的耐温柔性材料;所述具有微孔的耐温柔性材料的微孔粒径≤5μm,所述水固化复配粉末的平均粒径大于5μm。

2.根据权利要求1所述的多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料,其特征在于,所述具有微孔的耐温柔性材料的熔点大于等于150℃。

3.根据权利要求1所述的多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料,其特征在于,所述多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料的长度为8-300mm。

4.根据权利要求1所述的多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料,其特征在于,所述具有微孔的耐温柔性材料为无纺布。

5.根据权利要求1所述的多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料,其特征在于,所述水固化复配粉末包括质量份数如下的组分:40-50份油井水泥、3-10份弹性颗粒、0.1-3份水泥缓凝剂、0.5-2份甲撑膦酸衍生物、10-20份微膨胀水泥、20-30份酸溶性填料、5-30份密度调节剂。

6.根据权利要求4所述的多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料,其特征在于,所述弹性颗粒为轮胎橡胶颗粒和/或弹性聚氨酯颗粒;所述甲撑膦酸衍生物包括乙二胺四甲叉膦酸钠、乙二胺五甲叉膦酸中的一种或几种;所述酸溶性填料包括碳酸钙、碳酸钙镁中的一种或几种;所述密度调节剂包括重晶石粉、赤铁矿粉中的一种或几种。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

8.一种如权利要求1-6任一项所述的多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料在毫米级以上的钻井液漏失缝隙中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料的尺寸相同或不同。


技术总结
本发明公开一种多功能可塑性固化石油钻井堵漏材料及其制备与应用,包括芯材及包覆芯材的包材,芯材为水固化复配粉末,包材为具有微孔的耐温柔性材料;具有微孔的耐温柔性材料的微孔粒径≤5μm,水固化复配粉末的平均粒径大于5μm,堵漏材料为柔性材料,可根据裂缝形状相互贴合柔性变形,在压差和柔性变形作用下相互间无缝隙的挤入裂缝,实现封堵,克服堵漏时堵漏材料无法堆砌贴合、搭桥困难的缺陷,用于解决毫米级以上的钻井液漏失修复效果不好的问题。

技术研发人员:姜旗,胡滨
受保护的技术使用者:深圳市迈威石油设备技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/3/5
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