專利名稱：堵漏水泥漿及火成巖裂縫發(fā)育井堵漏方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油鉆井工程領域，尤其是涉及一種適用于二疊系火成巖裂縫發(fā)育鉆井和固井的堵漏水泥漿。
背景技術：
塔河油田托甫臺區(qū)塊二疊系火成巖破碎、易塌、易漏，地層孔隙壓力為I. I I. 15g/cm3范圍，正常鉆進時鉆井液密度一般為I. 30 I. 35g/cm3，一般增強鉆井液封堵能力可以安全鉆過該地層。然而，由于固井時水泥漿密度在I. 85g/cm3以上，易造成嚴重漏失影響固井質(zhì)量。因此，目前塔河油田二疊系承壓堵漏一般采用橋漿堵漏、單純水泥漿堵漏、 橋漿+水泥漿復合堵漏，效果均不太理想，一次堵漏成功率均不足50%，堵漏施工周期也較長，平均為9. 53天，最長達32天。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一技術問題是克服現(xiàn)有火成巖裂縫發(fā)育井在鉆井和固井過程中易發(fā)生漏失，常規(guī)堵漏工藝不能對其進行有效封堵的缺陷，提供了一種堵漏水泥漿， 組合使用纖維架橋材料，橡膠粉彈性材料，果殼和/或鋸末填充材料，使水泥漿承壓值大于 8Mpa，適用于火成巖裂縫發(fā)育井，能夠滿足鉆井和固井施工要求。
本發(fā)明所要解決的第二技術問題是，提供了一種火成巖裂縫發(fā)育井堵漏方法，采用集充填、架橋和凝結為一體的堵漏技術思路，使承壓值均大于8Mpa，大大縮短了施工時間。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的第一技術方案是一種堵漏水泥漿，該水泥漿水固比為85-92 :100 ;以重量份計，該水泥漿固體成分包括水泥115-125份，減輕劑粉煤灰40-50份以及穩(wěn)定劑微硅5-15份，其中所述水泥包括平均粒徑為12-14 μ m的水泥第一組分100份以及平均粒徑為6-7 μ m的水泥第二組分12-18份；以水泥漿體積計，每升水泥漿中進一步包括堵漏劑4-8g ;其中，以重量份計，所述堵漏劑包括O. 1-0. 2份短纖維，2-4 份橡膠和3. 2-6份填充顆粒。
本發(fā)明所述水泥漿水固比是指水和固體成分的質(zhì)量比。
前述的堵漏水泥漿，該水泥漿水固比為88-90 100 ；以重量份計，該水泥漿固體成分包括水泥118-122份，減輕劑粉煤灰43-48份以及穩(wěn)定劑微硅8_12份，其中所述水泥包括第一組分100份以及水泥第二組分18-22份；以水泥漿體積計，每升水泥漿中進一步包括堵漏劑5-7g ;其中，以重量份計，所述堵漏劑包括O. 1-0. 2份短纖維，2-4份橡膠和3. 2_6份填充顆粒。
前述的堵漏水泥漿，所述短纖維是玻璃纖維，碳纖維，聚丙烯纖維或尼龍纖維，其長度為 4. 5-5. 5mm。
前述的堵漏水泥漿，所述橡膠是丁苯橡膠，順丁橡膠，異戊橡膠，乙丙橡膠，氯丁橡膠，丁腈橡膠或聚氨酯橡膠，橡膠顆粒平均粒徑為5 10mm。
前述的堵漏水泥漿，所述填充顆粒是果殼或鋸末中的至少一種。
前述的堵漏水泥漿，以重量份計，所述填充顆粒包括果殼I. 2^2重量份和鋸末2 4重量份。
前述的堵漏水泥漿，以水泥漿中水泥，粉煤灰以及微硅含量總和為100重量份計， 該水泥漿進一步包括防竄劑5 13重量份，降失水劑15 23重量份，緩凝劑O. Π. O重量份，消泡劑O. 5^1. O重量份中的至少一種。
前述的堵漏水泥漿，所述防氣竄劑是丁苯膠乳；所述降失水劑是2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、丙烯酸和丙烯酰胺的三元共聚物；所述緩凝劑是六偏磷酸鈉；所述消泡劑是磷酸三丁酯。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的第二技術方案是一種火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，該方法包括如下工序向漏失段注入權利要求1-8任一項所述堵漏水泥漿，然后關井侯凝至少12小時后開井。
前述的火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，該方法包括如下工序(I)將光鉆桿下放至漏失段底部；(2)向井筒內(nèi)注入前置液；(3)向井筒內(nèi)注入堵漏水泥漿；(4)向井筒內(nèi)注入后置液；(5)替漿，以將堵漏水泥漿頂替到漏失段的位置；以及(6)將井筒內(nèi)已經(jīng)頂替到漏失段的堵漏水泥漿正擠到地層中；
其中，所述前置液和后置液是O. 35wt%的瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨溶液；所述替漿是原井漿。
前述的火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，在進入二疊系IOOm以及鉆穿二疊系時進行堵漏作業(yè)。
前述的火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，所述前置液和后置液的用量為250m環(huán)空容積量
本發(fā)明堵漏水泥漿組合使用纖維架橋材料，橡膠粉彈性材料，果殼和/或鋸末填充材料，使水泥漿承壓值大于8Mpa，適用于火成巖裂縫發(fā)育井，能夠滿足鉆井和固井施工要求。本發(fā)明采用集充填、架橋和凝結為一體的堵漏技術思路，大大縮短了施工時間。
具體實施方式
為充分了解本發(fā)明之目的、特征及功效，借由下述具體的實施方式，對本發(fā)明做詳細說明。
針對火成巖易漏失，常規(guī)堵漏工藝一次成功率低，堵漏時間長的問題，本發(fā)明研發(fā)出一種新型堵漏水泥漿體系外摻料由G級水泥、微硅、超細水泥組成；油井外加劑采用降失水劑、緩凝劑、分散劑和消泡劑；堵漏材料包括一定尺寸顆粒的橡膠粉、果殼、鋸末和短纖維，其中短纖維為架橋材料，橡膠粉為彈性材料，果殼、鋸末為填充顆粒材料。根據(jù)裂縫漏失情況，可適當改變顆粒粒徑級配組合。采用粉煤灰作為減輕材料來降低堵漏水泥漿的密度。本發(fā)明通過復配實驗，研發(fā)出一種適合(二疊系)火成巖堵漏的新型水泥漿體系，承壓值大于8Mpa。該技術成功的關鍵是堵漏水泥漿的配方和施工工藝措施，合理的配方和施工工藝可以大大縮短施工的時間。
一種堵漏水泥衆(zhòng),該水泥衆(zhòng)水固比為85-92 :100 ；以重量份計,該水泥衆(zhòng)固體成分包括水泥115-125份，減輕劑粉煤灰40-50份以及穩(wěn)定劑微硅5_15份，其中所述水泥包括平均粒徑為12-14 μ m的水泥第一組分100份以及平均粒徑為6_7 μ m的水泥第二組分 12-18份；以水泥漿體積計，每升水泥漿中進一步包括堵漏劑4-8g ;其中，以重量份計，所述堵漏劑包括O. 1-0. 2份短纖維，2-4份橡膠和3. 2-6份填充顆粒。
優(yōu)選的，該水泥漿水固比為88-90 :100 ；以重量份計，該水泥漿固體成分包括水泥118-122份，減輕劑粉煤灰43-48份以及穩(wěn)定劑微硅8_12份，其中所述水泥包括第一組分100份以及水泥第二組分18-22份；以水泥漿體積計，每升水泥漿中進一步包括堵漏劑 5-7g ;其中，以重量份計，所述堵漏劑包括O. 1-0. 2份短纖維，2-4份橡膠和3. 2-6份填充顆粒。
本發(fā)明所述平均粒徑是指體積平均粒徑。
水泥第一組分優(yōu)選G級水泥，G級水泥平均粒徑優(yōu)選為12-14 μ m(優(yōu)選12. 96 μ m)。 水泥第二組分優(yōu)選超細水泥，超細水泥是指達到次納米級的水泥。本發(fā)明超細水泥中值粒徑D50為6-8 μ m,平均粒徑6-7 μ m (優(yōu)選6. 03 μ m)。
粉煤灰是指從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末，本發(fā)明優(yōu)選滿足GB1596-91表I中規(guī)定的I級和II級。
本發(fā)明微硅的平均粒徑在O. 28-0. 32 μ m (優(yōu)選O. 3 μ m)。微硅是以無定形二氧化娃(95wt%以上)為主要成分的產(chǎn)品。微娃能夠與水泥水化反應時的氫氧化I丐反應生成娃酸鈣水化物，產(chǎn)生不易滲透的水泥石結構；另外，微硅能夠吸附水分子形成網(wǎng)狀結構，從而改善水泥漿的穩(wěn)定性。微硅本身就具有耐高溫的特點。
本發(fā)明短纖維長度為4. 5-5. 5mm (優(yōu)選5mm)。本發(fā)明短纖維為架橋材料，所用纖維選自常規(guī)市售的 無堿玻璃纖維，碳纖維，聚丙烯纖維，尼龍纖維等。
本發(fā)明主要利用橡膠的彈性，使其用作彈性材料，可因此常規(guī)的橡膠顆粒均可應用于本發(fā)明。本發(fā)明可以使用的橡膠是丁苯橡膠，順丁橡膠，異戊橡膠，乙丙橡膠，氯丁橡膠，丁腈橡膠或聚氨酯橡膠。本發(fā)明根據(jù)漏失量，選擇橡膠的平均粒徑，漏失量大選擇粒徑大的橡膠，漏失量小的選擇粒徑小的橡膠。優(yōu)選的，橡膠顆粒平均粒徑為5 10mm。
本發(fā)明可以使用的填充顆粒是果殼或鋸末中的至少一種。本發(fā)明對果殼或鋸末的種類和來源沒有特殊要求。本發(fā)明果殼可以市購得到，也可以自行用核桃殼、杏核、櫻桃核、 酸棗核等加工而成。本發(fā)明鋸末通過市購得到，優(yōu)選的鋸末材質(zhì)可以是白松，樺木，張松，椴木和楊樹等的粉末。優(yōu)選的，以重量份計，所述填充顆粒包括果殼I. 2^2重量份和鋸末2 4 重量份。
優(yōu)選的，以水泥漿中水泥，粉煤灰以及微硅含量總和為100重量份計，該水泥漿進一步包括防竄劑5 13重量份，降失水劑15 23重量份，緩凝劑O. Π. O重量份，消泡劑 O. 5^1. O重量份中的至少一種。
本發(fā)明優(yōu)選的降失水劑是2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、丙烯酸和丙烯酰胺的三元共聚物。優(yōu)選2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、丙烯酸和丙烯酰胺按照重量比為50 45-48 :2_5 合成，粘均分子量為58-75萬道爾頓。本發(fā)明的降失水劑可以市購得到，例如歐美科的產(chǎn)品代號FS-23L的降失水劑。
防氣竄劑的作用是防止氣體竄入環(huán)空，本發(fā)明優(yōu)選的防氣竄劑是丁苯膠乳，即苯乙烯與丁二烯的共聚物，常規(guī)市售油井用丁苯膠乳均可以應用于本發(fā)明，例如苯乙烯與丁二烯重量比為20-80 80-20的共聚物，更優(yōu)選苯乙烯與丁二烯重量比為I :1的共聚物。本發(fā)明的第一防氣竄劑可以市購得到，例如歐美科的產(chǎn)品代號FLOK-1。
所述緩凝劑的作用是延緩水泥漿的稠化時間。一般水泥用緩凝劑均可用作本發(fā)明的緩凝劑，例如木質(zhì)素磺酸鹽及其衍生物、低分子量纖維素及其衍生物、羥基羧酸、有機膦酸、硼酸或其鹽或復合物、磷酸鹽、堿式磷酸鹽，優(yōu)選乙二胺四甲叉膦酸鈣(乙二胺四亞甲基膦酸鈣)、乙二胺四甲叉膦酸鈉(乙二胺四亞甲基膦酸鈉)、乙二胺五甲叉膦酸(乙二胺五亞甲基膦酸)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，二聚磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等。
本發(fā)明優(yōu)選的消泡劑是聚醚消泡劑，例如丙三醇醚型消泡劑、十二胺醚型消泡劑和月桂酸醚型消泡劑。更優(yōu)選的丙三醇醚型消泡劑為嵌段方式“GPEP”型(丙三醇、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷嵌段)，粘均分子量為3500，環(huán)氧乙烷質(zhì)量分數(shù)為6%，尾段環(huán)氧丙烷為8%。本發(fā)明優(yōu)選的消泡劑還可以是磷酸三丁酯，其可以市購得到，例如歐美科的產(chǎn)品代號DF-A的消泡劑。
一種火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，在進入二疊系IOOm以及鉆穿二疊系時進行該堵漏作業(yè)。該方法包括如下工序向漏失段注入權利要求1-8任一項所述堵漏水泥漿，然后關井侯凝至少12小時后開井。具體的，該方法包括如下工序
( I)將光鉆桿下放至漏失段底部；
(2)向井筒內(nèi)注入前置液；
(3)向井筒內(nèi)注入堵漏水泥漿；
(4)向井筒內(nèi)注入后置液；
(5)替衆(zhòng)，以將堵漏水泥漿頂替到漏失段的位置；以及
(6)將井筒內(nèi)已經(jīng)頂替到漏失段的堵漏水泥漿正擠到地層中。、
本發(fā)明對前置液、后置液和替漿均沒有特殊要求，常規(guī)堵漏用前置液、后置液和替漿均可應用于本發(fā)明，例如前置液和后置液是O. 35wt%的瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨溶液，替漿是原井漿。所述前置液和后置液的用量為250m環(huán)空容積量。本發(fā)明根據(jù)漏失段的長度選擇堵漏水泥漿的用量，本領域技術人員很容易根據(jù)漏失段的長度選擇合理的堵漏水泥漿用量。根據(jù)堵漏水泥漿用量，本領域技術人員很容易選擇合理的替漿用量。
在一個具體的實施方式中，一種二疊系火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，該方法包括如下步驟
(I)采用常規(guī)鉆具鉆至漏失層位深度，進行電測作業(yè)。電測包括伽馬、聲波、電阻率測井等，其目的是考察地層的巖性，以及找準二疊系的位置。
(2)根據(jù)電測數(shù)據(jù)及錄井資料分析，卡準二疊系層位，并確定堵漏配方、堵漏漿量、替漿量。
通常，可以根據(jù)漏失情況(例如漏失速度)調(diào)節(jié)堵漏劑中各成分尤其是橡膠的粒徑，優(yōu)選的，橡膠顆粒平均粒徑為5 10_。例如井眼大小，漏失段長度，確定各工序需要注入的液體量，特別是堵漏水泥漿需要注入的量。
(3)充分循環(huán)井眼，確保井眼干凈，井底無沉砂。
(4)做施工準備，裝井口，接管線，地面管線進行試壓，確保地面管線不刺不漏。
(5)將鉆具下至封堵段底部，然后采用將光鉆桿下放至漏失段底部，向井筒內(nèi)注入前置液(O. 35wt%的瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨溶液)，堵漏水泥漿，后置液(O. 35wt%的瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨溶液)，以及替漿(原井漿)到位。提鉆至封堵段堵漏漿上部。其中，前置液和后置液的用量為250m環(huán)空容積量。
(6)向封堵段進行正擠堵漏水泥漿作業(yè)，該作業(yè)完成后起鉆至井口，循環(huán)出多余的水泥漿，關井候凝，候凝至少12h后開井，起出全部鉆具至少24h后掃塞。
常規(guī)掃塞方法均可以應用于本發(fā)明，例如掃塞鉆壓4噸，轉(zhuǎn)速65轉(zhuǎn)/分鐘將水泥塞鉆掉。
本發(fā)明火成巖裂縫發(fā)育井堵漏方法還可以采用兩次以上注入堵漏水泥漿的方法， 避免一次堵漏不能達到相應的效果。
堵漏作業(yè)完后要進行試壓作業(yè)。試壓前檢查井口，準備打壓。試壓前必須對循環(huán)系統(tǒng)所有的管線、閘門進行細致檢查，發(fā)現(xiàn)密封不好或有刺、漏現(xiàn)象的管線及時更換，確保試壓作業(yè)順利進行。
該試壓作業(yè)包括
a.第一次加壓關井，然后按照15-20沖/分的排量蹩壓使得井口加回壓4MPa， 靜止憋壓，當井口壓力低于2MPa時，繼續(xù)加至4MPa，直至5 IOmin后的壓力不低于3 4MPa ；
b.第二次加壓，按照15-20沖/分的排量將井口壓力打至6MPa，靜止憋壓，直至能在6MPa穩(wěn)壓5 IOmin ;然后，每5 IOmin對井口壓力進行一次增壓，增壓幅度為I 2MPa，直至將井口壓力打至8MPa。
步驟b中，如果井口壓力不能穩(wěn)定，停止加壓，靜止至少12h，然后再重復步驟a和步驟b,直至試壓成功。
c.試壓成功以后方可進行后續(xù)鉆井作業(yè)。
下面通過具體的實施例來闡述本發(fā)明的方法的實施，本領域技術人員應當理解的是，這不應被理解為對本發(fā)明權利要求范圍的限制。
實施例中所用原料如下
表I
權利要求
1.一種堵漏水泥漿，其特征在于，該水泥漿水固比為85-92 :100 ;以重量份計，該水泥漿固體成分包括水泥115-125份，減輕劑粉煤灰40-50份以及穩(wěn)定劑微硅5_15份，其中所述水泥包括平均粒徑為12-14 μ m的水泥第一組分100份以及平均粒徑為6_7 μ m的水泥第二組分12-18份；以水泥漿體積計，每升水泥漿中進一步包括堵漏劑4-8g ;其中，以重量份計，所述堵漏劑包括O. 1-0. 2份短纖維，2-4份橡膠和3. 2-6份填充顆粒。
2.根據(jù)權利要求I所述的堵漏水泥漿，其特征在于，該水泥漿水固比為88-90:100 ;以重量份計，該水泥漿固體成分包括水泥118-122份，減輕劑粉煤灰43-48份以及穩(wěn)定劑微硅8-12份，其中所述水泥包括水泥第一組分100份以及水泥第二組分18-22份；以水泥漿體積計，每升水泥漿中進一步包括堵漏劑5-7g ;其中，其中，以重量份計，所述堵漏劑包括O.1-0. 2份短纖維，2-4份橡膠和3. 2-6份填充顆粒。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的堵漏水泥漿，其特征在于，所述短纖維是玻璃纖維，碳纖維，聚丙烯纖維或尼龍纖維，其長度為4. 5-5. 5mm。
4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的堵漏水泥漿，其特征在于，所述橡膠是丁苯橡膠，順丁橡膠，異戊橡膠，乙丙橡膠，氯丁橡膠，丁腈橡膠或聚氨酯橡膠，橡膠顆粒平均粒徑為5 IOmm0
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的堵漏水泥漿，其特征在于，所述填充顆粒是果殼或鋸末中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求5所述的堵漏水泥漿，其特征在于，以重量份計，所述填充顆粒包括果殼I. 2 2重量份和鋸末2 4重量份。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的堵漏水泥漿，其特征在于，以水泥漿中水泥，粉煤灰以及微硅含量總和為100重量份計，該水泥漿進一步包括防竄劑5 13重量份，降失水劑15 23重量份，緩凝劑O. Π. O重量份，消泡劑O. 5^1. O重量份中的至少一種。
8.根據(jù)權利要求7所述的堵漏水泥漿，其特征在于，所述防氣竄劑是丁苯膠乳；所述降失水劑是2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、丙烯酸和丙烯酰胺的三元共聚物；所述緩凝劑是六偏磷酸鈉；所述消泡劑是磷酸三丁酯。
9.一種火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，該方法包括如下工序向漏失段注入權利要求1-8任一項所述堵漏水泥漿，然后關井侯凝至少12小時后開井。
10.根據(jù)權利要求9所述的火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，其特征在于，該方法包括如下工序 (1)將光鉆桿下放至漏失段底部； (2)向井筒內(nèi)注入前置液； (3)向井筒內(nèi)注入堵漏水泥漿； (4)向井筒內(nèi)注入后置液； (5)替漿，以將堵漏水泥漿頂替到漏失段的位置；以及 (6)將井筒內(nèi)已經(jīng)頂替到漏失段的堵漏水泥漿正擠到地層中； 其中，所述前置液和后置液是O. 35wt%的瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨溶液；所述替漿是原井漿。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，其特征在于，在進入二疊系IOOm以及鉆穿二疊系時進行堵漏作業(yè)。
12.根據(jù)權利要求11所述的火成巖裂縫發(fā)育井堵漏的方法，其特征在于，所述前置液和后置液的用量為250m環(huán)空容積量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種堵漏水泥漿及火成巖裂縫發(fā)育井堵漏方法。該水泥漿水固比為85-92100；以重量份計，該水泥漿固體成分包括水泥115-125份，減輕劑粉煤灰40-50份以及穩(wěn)定劑微硅5-15份，其中所述水泥包括平均粒徑為12-14μm的水泥第一組分100份以及平均粒徑為6-7μm的水泥第二組分12-18份；以水泥漿體積計，每升水泥漿中進一步包括堵漏劑4-8g；其中，以重量份計，所述堵漏劑包括0.1-0.2份短纖維，2-4份橡膠和3.2-6份填充顆粒。本發(fā)明組合使用纖維架橋材料，橡膠粉彈性材料，果殼和/或鋸末填充材料，使其適用于火成巖裂縫發(fā)育井，能夠滿足鉆井和固井施工要求。采用集充填、架橋和凝結為一體的堵漏技術思路，大大縮短了施工時間。
文檔編號C09K8/467GK102977870SQ20121058165
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者楊蘭田, 賈曉斌, 劉云, 周偉, 董秀民, 王永洪, 羅發(fā)強, 張平, 馬新中, 李雙貴, 劉曉民, 路飛飛, 樊艷芳, 于洋, 彭明旺 申請人:中國石油化工股份有限公司