本發(fā)明涉及油氣井工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于低壓易漏地層的超低密度堵漏劑及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著油氣勘探開發(fā)的深入，鉆井過程中遇到的地層越來越復(fù)雜，在鉆進壓力衰竭地層、破碎或弱膠結(jié)地層、裂縫發(fā)育地層時，井漏問題非常突出，尤其是一些低壓易漏地層還會出現(xiàn)堵漏漿密度過大重新壓漏地層，需要反復(fù)堵漏的難題。一旦發(fā)生漏失，不僅延誤鉆井時間，損失鉆井液，損害油氣層，干擾地質(zhì)錄井工作，而且還可能引起井塌、卡鉆、井噴等一系列復(fù)雜情況與事故，甚至導(dǎo)致井眼報廢，造成重大的經(jīng)濟損失；因此，在鉆井過程中應(yīng)盡量避免井漏發(fā)生。
目前常用的堵漏技術(shù)以橋接堵漏為主，占70-80%；大裂縫、大溶洞多使用水泥，水泥+橋堵，水泥+凝膠堵漏。橋接堵漏是利用鉆井液中的堵漏顆粒來橋堵孔喉，這就需要根據(jù)鉆井過程中漏失地層孔隙大小找到合適的鉆井液顆粒分布，如果封堵材料與地層孔隙或裂縫尺寸不合適，鉆井液將不能起到有效的橋堵作用，鉆井液將侵入巖石深處造成封堵效果不好，且橋接堵漏以核桃殼、云母、鋸末為主，抗溫小于120℃，抗壓小于6MPa，與地層膠結(jié)能力差，難以在裂縫開口處滯留和易發(fā)生二次漏失等問題，難以達到架橋封堵的目的。凝膠堵漏具有抗溫抗鹽能力差，承壓能力低，強度低等缺點。水泥堵漏具有難滯留，易竄混，水泥漿密度高擴散速度快，周期長，施工存在風(fēng)險，易造成鉆桿固結(jié)等井下復(fù)雜事故的缺點。
現(xiàn)有的堵漏劑專利有一種鉆井復(fù)合堵漏劑及其生產(chǎn)工藝CN1153199、鉆井堵漏劑CN1051957、勘探鉆井用堵漏劑CN1032667、一種油井封竄堵漏劑CN1757697、一種鉆井液用自適應(yīng)防漏堵漏劑CN101089116等。
上述這些堵漏劑雖然得到了不錯的堵漏效果，但仍存在一些不足：
1.現(xiàn)有的堵漏技術(shù)配置的堵漏漿密度過大，缺乏專門針對低壓易漏地層的高效高強度的超低密度堵漏技術(shù)；
2.對于在大孔道和裂縫性復(fù)雜漏失井的承壓堵漏，堵漏劑不能在漏失層中有效駐留，再加上漏失層地層水的流動沖刷作用，常常被稀釋和流失，難以在漏失層形成有效的封堵層，地層承壓強度低；
3.中、大顆粒的橋堵材料無法進入地層，易在井壁封口只能起到暫堵作用，無法承壓，而水泥等高強度的堵漏漿卻與破碎地層膠結(jié)能力差，強度不匹配，容易產(chǎn)生硬脆碎裂，地層承壓強度低；
4.堵漏漿抗高溫能力差，堵漏材料在深部漏層，特別是高溫高壓下會發(fā)生軟化變型或是碳化，從而失去其架橋的作用，在漏失通道很快失去架橋支撐作用，從而失去了堵漏的作用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種適用于低壓易漏地層的超低密度堵漏劑及制備方法，該技術(shù)方案采用纖維/凝膠堵漏劑來對地層進行封堵，密度最低可達到1.0g/cm3，以適用于低壓易漏地層，實現(xiàn)有效封堵的目的。
本發(fā)明提到的一種適用于低壓易漏地層的超低密度堵漏劑，其技術(shù)方案是：由水、凝膠堵漏劑、堵漏纖維、表面活性劑、輕質(zhì)剛性堵漏添加劑、聚合物及吸水膨脹樹脂組成；其中連續(xù)相為水，添加的凝膠堵漏劑占超低密度堵漏漿的質(zhì)量百分比為50-70%，堵漏纖維的質(zhì)量百分比為0.1-0.3%，表面活性劑的質(zhì)量百分比為2.5-3.5%，輕質(zhì)剛性堵漏添加劑的質(zhì)量百分比為2-6%，聚合物的質(zhì)量百分比為1-2%，吸水膨脹樹脂的質(zhì)量百分比為0.5-2%。
上述的凝膠堵漏劑為可酸化凝固承壓堵漏劑。
上述的堵漏纖維使用HD-1纖維和HD-2抗高溫纖維復(fù)配，在超低密度堵漏漿中，HD-1纖維的質(zhì)量百分含量為0.1-0.15%，HD-2抗高溫纖維的質(zhì)量百分含量為0.15-0.2%。
上述的表面活性劑為AOS發(fā)泡劑。
上述的輕質(zhì)剛性堵漏添加劑為硅酸鹽堵漏微砂。
上述的聚合物為LV-CMC，即低粘度羧甲基纖維素。
上述的吸水膨脹樹脂為XH-L200型。
本發(fā)明提到的一種適用于低壓易漏地層的超低密度堵漏劑的制備方法，包括以下步驟：
室溫下，在水中先加入表面活性劑，待充分攪拌發(fā)泡后再依序加入凝膠堵漏劑、堵漏纖維、聚合物、吸水膨脹樹脂和輕質(zhì)剛性堵漏添加劑充分攪拌混合而成。
本發(fā)明的超低密度堵漏漿，可以解決國內(nèi)目前低壓易漏地層由于地層承壓能力差，堵漏漿密度過高而容易出現(xiàn)反復(fù)壓漏、需多次堵漏等問題，填補了該方面的技術(shù)空白。根據(jù)低壓易漏地層的特點，本發(fā)明的超低密度堵漏技術(shù)的技術(shù)思路為：使用表面活性劑進行充分發(fā)泡，降低堵漏漿的密度；用纖維/凝膠堵漏劑體系，提高堵漏漿承壓強度、增強懸浮穩(wěn)定性；用吸水膨脹樹脂，減少滲透率，阻止水力劈尖作用；用輕質(zhì)剛性堵漏添加劑，增加堵漏漿固結(jié)強度的同時可進一步降低堵漏漿的密度。為此，本發(fā)明的超低密度堵漏漿是一種超低密度，且密度在一定范圍內(nèi)可調(diào)的堵漏漿體系，該堵漏漿注入漏層后，能進入裂縫及孔隙的深處，并發(fā)生駐留、固結(jié)，最終形成具有很高膠結(jié)強度的固結(jié)物，從而達到有效封堵的目的。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備的堵漏劑，經(jīng)過內(nèi)部測試，其密度最低可達1.0g/cm3，且密度可調(diào)，可用于低壓易漏地層和弱膠結(jié)地層的漏失；具有很好的抗溫能力，抗溫能力達180℃，尤其適用于深井超深井的堵漏；承壓能力≥15MPa，具有堵漏深度大，封堵效果好的特點，可封堵大尺寸裂縫及孔隙-裂縫等多種類型的地層漏失。
具體實施方式
實施例1：稱量400mL清水，加入50%凝膠堵漏劑，充分攪拌，配制堵漏漿。
將配制的堵漏漿使用鉆井液密度計測量其密度為1.27g/cm3。
實施例2：稱量400mL清水，加入2.5% AOS發(fā)泡劑（表面活性劑），待充分攪拌發(fā)泡后加入50%凝膠堵漏劑，配制堵漏漿，進行發(fā)泡劑優(yōu)選實驗。
將配制的堵漏漿使用鉆井液密度計測量其密度為1.13g/cm3。
實施例3：稱量400mL清水，加入2.5%十二烷基硫酸鈉（表面活性劑），待充分攪拌發(fā)泡后加入50%凝膠堵漏劑，配制堵漏漿，進行發(fā)泡劑優(yōu)選實驗。
將配制的堵漏漿使用鉆井液密度計測量其密度為1.23g/cm3。
實施例4：稱量400mL清水，加入3.5% 十二烷基苯磺酸鈉（表面活性劑），待充分攪拌發(fā)泡后加入50%凝膠堵漏劑，配制堵漏漿，進行發(fā)泡劑優(yōu)選實驗。
將配制的堵漏漿使用鉆井液密度計測量其密度為1.27g/cm3。
實施例1-4說明：實施例1為不使用發(fā)泡技術(shù)的堵漏漿可達到的密度值，該密度較高，不能適用于低壓易漏地層，因此需要添加一種表面活性劑，通過發(fā)泡技術(shù)來降低堵漏漿的密度。實施例2-4為發(fā)泡劑優(yōu)選方案，通過對比可知實施例2中使用的AOS發(fā)泡劑的發(fā)泡效果最好，不僅加量少，而且形成的泡沫穩(wěn)定，對堵漏漿密度影響最大，因此本發(fā)明中選用了AOS發(fā)泡劑。
實施例5：稱量400mL清水，依序加入6%膨潤土漿（鈉土基漿）、0.5%LV-CMC（低粘羧甲基纖維素鈉鹽，為一種增粘劑）、3%SMP-Ⅱ（鉆井液用磺甲基酚醛樹脂，為一種降濾失劑）、3%SPNH（鉆井液用褐煤樹脂，為一種降濾失劑）和0.1%PAM（聚丙烯酰胺），充分攪拌，配制基漿。
將配制的基漿使用中壓濾失水儀測量其API濾失量（評價堵漏劑的封堵能力）為6.4 mL，使用六速旋轉(zhuǎn)粘度計測量其表觀粘度為34 mPa·s。
實施例6：取400mL實施例5配制的基漿，加入0.1% HD-1堵漏纖維和0.2% HD-2抗高溫堵漏纖維，配制堵漏漿，進行堵漏纖維復(fù)配實驗。
將配制的堵漏漿使用中壓濾失水儀測量其API濾失量為2.6 mL，使用六速旋轉(zhuǎn)粘度計測量其表觀粘度為27 mPa·s。
實施例7：取400mL實施例6配制的堵漏漿，放入180℃滾子爐中高溫?zé)釢L16h，進行抗溫性實驗。
將高溫?zé)釢L后堵漏漿使用中壓濾失水儀測量其API濾失量為7.4 mL，使用六速旋轉(zhuǎn)粘度計測量其表觀粘度為42 mPa·s。
實施例8：取400mL步驟5配制的基漿，加入0.15% HD-1堵漏纖維和0.15% HD-2抗高溫堵漏纖維，配制堵漏漿，進行堵漏纖維復(fù)配實驗。
將配制的堵漏漿使用中壓濾失水儀測量其API濾失量為3 mL，使用六速旋轉(zhuǎn)粘度計測量其表觀粘度為30 mPa·s。
實施例9：取400mL步驟8配制的堵漏漿，放入180℃滾子爐中高溫?zé)釢L16h，進行抗溫性實驗。
將高溫?zé)釢L后堵漏漿使用中壓濾失水儀測量其API濾失量為7.4 mL，使用六速旋轉(zhuǎn)粘度計測量其表觀粘度為34 mPa·s。
實施例5-9說明：該系列實施例為堵漏纖維復(fù)配實驗，由于HD-2抗高溫堵漏纖維雖然抗高溫效果好，但是價格昂貴，因此需要與HD-1堵漏纖維復(fù)配使用，降低堵漏漿的成本。實施例5為復(fù)配實驗配制的基漿，實施例6為HD-1堵漏纖維：HD-2抗高溫堵漏纖維=1:2時API濾失量明顯下降，堵漏纖維的封堵效果明顯，且加入堵漏纖維后對基漿的增粘效果不明顯，實施例7為實施例6的抗高溫性實驗，通過實驗表明使用高溫180℃條件下仍然保持著很好的封堵性；實施例8-9為HD-1堵漏纖維：HD-2抗高溫堵漏纖維=1:1時，同實施例6-7。
實施例10：本發(fā)明提到的一種適用于低壓易漏地層的超低密度堵漏劑，其技術(shù)方案是：
稱量400mL清水，加入2.5% AOS發(fā)泡劑，待充分攪拌發(fā)泡后依序加入50%凝膠堵漏劑、2%聚合物（LV-CMC，即低粘度羧甲基纖維素）、2%吸水膨脹樹脂、0.3%堵漏纖維（HD-1：HD-2=1:2）、4%輕質(zhì)剛性堵漏添加劑，配制超低密度堵漏漿。
將配制的超低密度堵漏漿使用鉆井液密度計測量其密度為1.0g/cm3，使用六速旋轉(zhuǎn)粘度計測量其表觀粘度為67.5 mPa·s，動切力（反映流體在流動時內(nèi)部凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的強度）YP為14.5 Pa。
實施例10說明：該實施例為本發(fā)明提到的一種適用于低壓易漏地層的超低密度堵漏劑基本配方，密度最低可到1.0g/cm3，且表觀粘度高，有一定的動切力，說明該堵漏漿不僅密度極低，并且粘度高，駐留性好。
實施例11：取250mL步驟10配制的超低密度堵漏漿，選取20-40目砂子，進行中壓可視砂床實驗，分別記錄30 min和60 min后的侵入深度。
5min后的侵入深度為8.2cm，30 min后的侵入深度為10.6 cm，60min后的侵入深度為11cm，濾失量為0。
實施例11說明：該實施例為封堵效果評價實驗，本發(fā)明提到的一種適用于低壓易漏地層的超低密度堵漏劑，具有封堵速度快，封堵深度深，封堵效果好，在地層中能夠形成有效封堵。
另外，本發(fā)明提到的凝膠堵漏劑、堵漏纖維、表面活性劑、輕質(zhì)剛性堵漏添加劑、聚合物及吸水膨脹樹脂等均為市售產(chǎn)品。
以上所述，僅是本發(fā)明的部分較佳實施例，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員均可能利用上述闡述的技術(shù)方案加以修改或?qū)⑵湫薷臑榈韧募夹g(shù)方案。因此，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所進行的任何簡單修改或等同置換，盡屬于本發(fā)明要求保護的范圍。