一种防止井眼垮塌的方法与流程

文档序号:13159489阅读:1117来源:国知局

本发明涉及石油钻井领域,特别涉及一种防止井眼垮塌的方法。



背景技术:

目前,针对井壁稳定问题,多采用在钻井液中加入封堵剂来解决。在研究和现场应用中,有诸多的封堵剂和钻井液体系。如,陈二丁将纳米乳液和成膜抑制剂sd-805加入到黑色正电胶钻井液中,研制出成膜强抑制纳米封堵钻井液(成膜强抑制纳米封堵钻井液的研究.钻井液与完井液,2011)。疏水型非离子型纳米乳液巨大的比表面积增大了钻井液的润滑性与防塌性。由于非离子型表面活性剂sd-805能形成界面化学势差使其封堵能力、吸附能力很强。多种材料的协同作用使得该钻井液在井壁稳定、减小储层伤害等方面具有很大优势。

刘宝生将超低渗透钻井液技术与广谱型暂堵技术相结合,研发出一种新型成膜封堵钻井液(cbf),其主要成分是成膜剂、暂堵剂和超低渗透剂。其作用机理是:此钻井液遇到孔隙喉道时,几种封堵剂相互作用在漏失处形成一层封堵膜,阻止固相与液相的侵入。与其他钻井液处理剂复配使用,防塌能力更佳。在旅大10-1油田的现场应用说明:该钻进液的封堵性、抑制性、润滑性、防塌性、油层保护性能均能满足现场要求。

吕开河以屏蔽暂堵剂zpj、可变性粒子和填充加固剂为主要成分研制出的自适应屏蔽暂堵钻井液,该封堵剂的最大优点在于无需确切了解孔径分布就可以进行封堵,应屏蔽暂堵钻井液,该封堵剂的最大优点在于无需确切了解孔径分布就可以进行封堵,因为此封堵剂本质上是两性聚合物,疏水性内层与亲水性外层行成的封闭膜具有二维无限性和一维有限性可以封堵大范围孔径。此外,加固剂的添加降低了膜的渗透率。实验结果表明:该钻井液封堵率近100%,封堵强度达9mpa。

bp勘探公司以应力屏蔽理论为理论基础研制出一种多功能钻井液。低渗透的封堵剂在裂缝处形成能够实现压力封隔的封堵层,并且根据理想填充原理确定封堵剂颗粒的粒径。bp勘探公司现场试验表明:此钻井液对页岩、砂岩上的微小裂缝具有很好的封堵效果。

向朝纲研制出一种适用于水基钻井液的热塑性聚酯类封堵剂fdj-ef。在一定的温度范围内,fdj-ef粒子能够产生变形,压差可以将其挤入裂缝,在裂缝内形成低渗透的封堵层。在软化温度以外,粒子没有变形因此不具备封堵能力。fdl-ef封堵剂对近井壁微裂缝可以起到显著的封堵作用,能有效解决避免脆硬性泥页岩井壁失稳问题。

菲利普斯公司的rebound研制出一种弹性石墨封堵剂。弹性石墨化学稳定性高,而且具有凝胶一样的弹性与变形性,在压力下可以先收缩后膨胀,能够根据孔隙、裂缝的大小和形状进行自适应封堵。

这些研究对生物矿化材料的仿生合成起着重要的推动作用,但仍未能生长成具有天然碳酸钙结构(如软体动物中的高度规则的碳酸钙壳层、腕足动物的半珍珠层)的仿生材料,或者方法和材料性能还有待进一步提高。同时,利用自组装技术制备的薄膜还未应用到石油工程领域,在此方面还有非常大的拓展空间。



技术实现要素:

本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种用于防止井眼垮塌的方法,该方法中利用生成的碳酸钙和聚合物的自组装,在钻井井壁上形成致密、坚固的有机、无机杂化薄膜,用于对井壁进行加固,拓宽钻井液的安全密度窗口,防止易坍塌地层出现复杂情况,保障钻井安全。

为了达到本发明的目的,本发明技术方案是这样实现的:

分别配制间隔液、阳离子聚合物溶液、阴离子聚合物溶液、阳离子聚合物复合溶液、阴离子聚合物复合溶液。

首先,利用泥浆泵往井眼内泵入1~3m3间隔液,然后把阳离子聚合物溶液、阴离子聚合物溶液交替泵送入井眼内,每种液体的泵入体积为1~3m3,然后停顿3-10分钟,此为一个循环,连续泵入3-8个循环。

再交替泵入阳离子聚合物复合溶液、阴离子聚合物复合溶液,每种液体的泵入体积为1~3m3,然后停顿3-10分钟,此为另一个循环,连续泵入5~15个循环后,再泵入间隔液1~3m3,然后利用钻井液将上述溶液顶替出井眼即完成井壁加固过程。

上述方案中,间隔液为超短纤维素纤维、聚酯超短纤维、聚丙烯酰胺酚、高粘羧甲基纤维素中的一种或几种的组合配制的溶液,其含量为0.1%~0.8%wt%

上述方案中,配制阳离子聚合物溶液用的阳离子聚合物为pdda(邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯)、pei(聚乙烯亚胺)中的一种或几种的组合,其含量为0.1%~0.8%wt%

上述方案中,配制阴离子聚合物溶液用的阴离子聚合物为paa(盐酸苯丙醇胺)、pvs(聚乙烯磺酸钠)中的一种或几种的组合,其含量为0.1%~0.8%wt%

上述方案中,阳离子聚合物复合溶液是在阳离子聚合物溶液中加入cacl2(氯化钙)形成的、阴离子聚合物复合溶液是在阴离子聚合物溶液中加入na2co3(碳酸钠)形成的,其中氯化钙和碳酸钠的加入量为1%~3%wt%

本发明与现有技术相比具有以下优势:

本发明中井壁加固的原理是利用自组装技术实现生成碳酸钙颗粒的层层沉积,以此形成沉积层加固井壁。此方法生产的沉积层具有非常好的附着性能、致密性和韧性,井眼防塌效果较好。

具体实施方式

实施例1:

在不同泥浆罐中分别配制pdda阳离子聚合物溶液、paa阴离子聚合物溶液、加入cacl2的pdda阳离子聚合物复合溶液、加入na2co3的paa阴离子聚合物复合溶液。然后在泥浆罐中配制超短纤维素纤维溶液,并搅拌均匀。

首先,利用泥浆泵往井眼中泵入3m3超短纤维素纤维溶液,再按顺序分别泵入3m3pdda溶液、3m3paa溶液,泵入后停顿10分钟,此泵入过程做为一个循环。经过8个循环后,再按顺序分别泵入3m3加入cacl2的pdda溶液、3m3加入na2co3的paa溶液,泵入后停顿10分钟,此泵入过程做为另一个循环,在经过15个循环后,再泵入3m3超短纤维素纤维溶液,然后再利用钻井液将上述溶液顶替出井眼即完成井壁加固过程。

实施例2:

在不同泥浆罐中分别配制质量百分比为0.5%的pdda阳离子聚合物溶液(ph=3.5)、质量百分比0.8%的paa阴离子聚合物溶液(ph=7.5);并在上述两种溶液的基础上在分别添加质量百分比为3%的cacl2和na2co3构成阳离子聚合物复合溶液和阴离子聚合物复合溶液。然后在泥浆罐中配制质量百分比为0.8%超短纤维素纤维溶液,并搅拌均匀。

首先,利用泥浆泵往井眼中泵入3m3超短纤维素纤维溶液,再按顺序分别泵入1m3pdda阳离子聚合物溶液、3m3paa阴离子聚合物溶液,泵入后停顿5分钟,此泵入过程做为一个循环。经过3个循环后,再按顺序分别泵入3m3加入cacl2的pdda阳离子聚合物复合溶液3、3m3加入na2co3的paa阴离子聚合物复合溶,泵入后停顿5分钟,此泵入过程做为另一个循环,在经过5个循环后,再泵入3m3超短纤维素纤维溶液,然后再利用钻井液将上述溶液顶替出井眼即完成井壁加固过程。

实施例3:

在不同泥浆罐中分别配制质量百分比为0.5%的pdda阳离子聚合物溶液、质量百分比0.5%的paa阴离子聚合物溶液;并在上述两种溶液的基础上在分别添加质量百分比为2%的cacl2和na2co3构成阳离子聚合物复合溶液和阴离子聚合物复合溶液。然后在泥浆罐中配制质量百分比为0.5%超短纤维素纤维溶液,并搅拌均匀。

首先,利用泥浆泵往井眼中泵入2m3超短纤维素纤维溶液,再按顺序分别泵入2m3pdda阳离子聚合物溶液、2m3paa阴离子聚合物溶液,泵入后停顿5分钟,此泵入过程做为一个循环。经过5个循环后,再按顺序分别泵入2m3加入cacl2的pdda阳离子聚合物复合溶液、2m3加入na2co3的paa阴离子聚合物复合溶,泵入后停顿5分钟,此泵入过程做为另一个循环,在经过10个循环后,再泵入1m3超短纤维素纤维溶液,然后再利用钻井液将上述溶液顶替出井眼即完成井壁加固过程。

实施例4:

参照上述实施例2或3,在不同泥浆罐中分别配制pei溶液、paa溶液、加入cacl2的pei溶液、加入na2co3的paa溶液。然后在泥浆罐中配制聚丙烯酰胺溶液,并搅拌均匀。

首先,利用泥浆泵往井眼中泵入1m3聚丙烯酰胺溶液,再按顺序分别泵入1m3pei溶液、1m3paa溶液,泵入后停顿5分钟,此泵入过程做为一个循环,该循环5个。然后再按顺序分别泵入1m3加入cacl2的pei溶液、1m3加入na2co3的paa溶液,泵入后停顿5分钟,此泵入过程做为另一个循环,在经过15个该循环后,再泵入1m3聚丙烯酰胺溶液,然后再利用钻井液将上述溶液顶替出井眼即完成井壁加固过程。

实施例5:

参照上述实施例2或3,在不同泥浆罐中分别配制pei溶液、pvs溶液、加入cacl2的pei溶液、加入na2co3的pvs溶液。然后在泥浆罐中配制高粘羧甲基纤维素溶液,并搅拌均匀。

首先,利用泥浆泵往井眼中泵入2m3高粘羧甲基纤维素溶液,再按顺序分别泵入2m3pei溶液、2m3pvs溶液,泵入后停顿5分钟,此泵入过程做为一个循环,该循环5个。然后再按顺序分别泵入2m3加入cacl2的pei溶液、2m3加入na2co3的pvs溶液,泵入后停顿5分钟,此泵入过程做为另一个循环,在经过12个该循环后,再泵入2m3高粘羧甲基纤维素溶液,然后再利用钻井液将上述溶液顶替出井眼即完成井壁加固过程。

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