一種采用高分子聚合凍膠堵漏劑進(jìn)行淺井堵漏的方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種采用高分子聚合凍膠堵漏劑進(jìn)行淺井堵漏的方法，屬于石油鉆井
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 井漏是鉆井過程中經(jīng)常遇到的技術(shù)難題，會(huì)造成鉆井液的大量流失，導(dǎo)致鉆井成 本的上升，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致井底壓力發(fā)生變化，誘發(fā)井壁失穩(wěn)、井塌、井涌、井噴等復(fù)雜事故的發(fā) 生，嚴(yán)重制約著鉆井速度的提高。
[0004] 目前在石油鉆井鉆遇地層漏失段時(shí)，由于缺乏新型的堵漏技術(shù)，一般采用常規(guī)堵 漏劑堵漏。國內(nèi)處理淺井漏普遍采用的是橋接堵漏，橋接堵漏具有經(jīng)濟(jì)，使用方便，施工安 全的優(yōu)點(diǎn)，可以解決由孔隙和裂縫造成的部分漏失和失返漏失。國內(nèi)使用的橋接堵漏材料 大致分為三類：硬質(zhì)果殼類、纖維狀材料和薄片狀材料。在堵漏過程中，任何一類材料單獨(dú) 使用，其作用都是有限的，只有將上述三類材料以合理的比例和級(jí)配復(fù)合使用，才能收到應(yīng) 有的效果，但是隨著鉆進(jìn)的不斷深入，漏失地層的溫度也在不斷升高，浸泡在泥漿中的硬質(zhì) 果殼類材料和植物纖維類材料如核桃殼、榛子殼、棉籽殼和鋸末等，在井內(nèi)高溫、高壓和強(qiáng) 堿腐蝕的條件下，隨著時(shí)間的推移，這些材料將慢慢變軟、腐蝕，甚至某些材料會(huì)被燒焦，致 使橋接強(qiáng)度急劇下降，很容易造成堵漏失敗或二次漏失，無法從根本上解決堵漏的難題。
[0005] 井深為2000~3000m稱為淺井，井下溫度通常在80 °C~100 °C。常規(guī)堵漏方法雖 然為石油鉆井的堵漏工程發(fā)揮了作用，但同時(shí)存在著缺點(diǎn)或不足，耐溫能力低、有效期短、 堵漏效率差、堵漏材料耗費(fèi)量大、堵漏時(shí)間長、堵漏安全系數(shù)差，易出現(xiàn)井下復(fù)雜情況，這些 缺點(diǎn)直接影響鉆探開發(fā)進(jìn)程，因此傳統(tǒng)的堵漏材料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足日益發(fā)展的復(fù)雜井 的堵漏需求，因此研究一種淺井堵漏劑是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種采用高分子聚合凍膠 堵漏劑進(jìn)行淺井堵漏的方法，堵漏可靠，且耐溫耐壓。
[0007] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的一種采用高分子聚合凍膠堵漏劑進(jìn)行淺井堵漏的 方法，依次包括如下步驟：⑴按以下組分及重量含量準(zhǔn)備原料，精制棉鈉鹽溶液：120份、丙 烯酰胺：（75~85)份、過硫酸銨：（13~17)份、硫酸鈰：（2~5)份、0-D-甘露糖醛酸 (M) :4份、磷酸二氫銨：（1~1. 5)份、復(fù)合硅酸鹽水泥漿：100份、滑石粉：（80~90)份和 混雜型微纖維：20份；所述復(fù)合硅酸鹽水泥漿的水灰比為0. 44 ;⑵向精制棉鈉鹽溶液中加 入丙烯酰胺，以400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高速攪拌10分鐘使兩者充分混合，然后以300r/min 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行中速攪拌，中速攪拌的同時(shí)加熱至60°C并保持恒溫；⑶向步驟(2)的反應(yīng)產(chǎn)物和 反應(yīng)容器中持續(xù)通入氮?dú)?，通入氮?dú)?分鐘后在保持中速攪拌且保持在恒溫60°C下，緩慢 加入過硫酸銨顆粒，反應(yīng)直至顆粒物消失后，繼續(xù)回流反應(yīng)1. 5小時(shí)；⑷將溫度升高至80°C并保持恒溫，在保持中速攪拌下，緩慢加入硫酸鈰顆粒，然后關(guān)閉反應(yīng)容器的加料口，提升 氮?dú)獾某淙肓?，保持反?yīng)容器內(nèi)的壓力為1. 3MPa，回流反應(yīng)3小時(shí)以上直至反應(yīng)物呈現(xiàn)白 色乳液狀，得到高分子聚合凍膠；檢測(cè)所述高分子聚合凍膠的分子量在400萬以上；(5)在保 持中速攪拌的狀態(tài)下，向上述高分子聚合凍膠中緩慢加入0-D-甘露糖醛酸（M)，加入完畢 后繼續(xù)中速攪拌10分鐘，并調(diào)節(jié)pH值為7~7. 5 ;(6)向步驟(5)的反應(yīng)產(chǎn)物中加入復(fù)合硅 酸鹽水泥漿、滑石粉和混雜型微纖維，中速攪拌15分鐘以上直至混合均勻；(7)向步驟(6)的 反應(yīng)產(chǎn)物中加入磷酸二氫銨，中速攪拌10分鐘，得到淺井高分子聚合凍膠堵漏劑；⑶繼續(xù) 中速攪拌10分鐘后，啟動(dòng)鉆井液栗將上述淺井高分子聚合凍膠堵漏劑經(jīng)鉆桿輸送至漏層， 鉆井液栗的排量為1.5m3/min,且連續(xù)輸送60~90m3;(9)繼續(xù)采用鉆井液栗向鉆桿中輸送 鉆井液，直至將鉆桿中的淺井高分子聚合凍膠堵漏劑全部替換為鉆井液，然后關(guān)閉鉆井液 栗進(jìn)行靜置憋壓堵漏60分鐘；(W)重新開啟鉆井液栗進(jìn)行試壓，試壓后若未出現(xiàn)井底壓力上 升，則關(guān)閉鉆井液栗后重復(fù)步驟⑴至⑶；(11)試壓后若出現(xiàn)井底壓力上升，則關(guān)閉鉆井液栗繼 續(xù)靜置憋壓20分鐘，然后再次啟動(dòng)鉆井液栗，且控制鉆井液栗的排量為0. 2~0. 3m3/min， 將井眼與鉆桿之間的淺井高分子聚合凍膠堵漏劑全部替換為鉆井液，當(dāng)鉆井液從井口返出 后關(guān)閉鉆井液栗繼續(xù)進(jìn)行靜置憋壓12小時(shí)；靜置憋壓12小時(shí)期間每隔30分鐘，向井下補(bǔ) 充一次鉆井液，至鉆井液重新從井口返出停止；(12)開啟鉆井液栗進(jìn)行堵漏承壓測(cè)試，當(dāng)鉆井 液栗的栗壓恢復(fù)到漏失前的正常值時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行打鉆作業(yè)。
[0008] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得了以下有益效果：①精制棉鈉鹽提供交聯(lián)反應(yīng)的纖 維素，丙烯酰胺起到架橋吸附作用，使纖維素發(fā)生絮凝，相互交聯(lián)。過硫酸銨引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)， 同時(shí)使纖維脫漿；在加入過硫酸銨前通入氮?dú)?，確保反應(yīng)環(huán)境無氧，避免纖維素在交聯(lián)過程 中起粘，影響最終交聯(lián)產(chǎn)物的分子量；回流反應(yīng)1. 5h確保在交聯(lián)反應(yīng)引發(fā)劑的作用下，精 制棉纖維素與能提供架橋吸附作用的丙烯酰胺充分交聯(lián)、共聚反應(yīng)，使纖維素分子鏈變長， 且分子量劇增。硫酸鈰進(jìn)一步引發(fā)纖維素與丙烯酰胺之間、纖維素與丙烯酰胺通過過硫酸 銨交聯(lián)共聚反應(yīng)產(chǎn)物之間及纖維素與交聯(lián)共聚反應(yīng)物之間相互接枝，使產(chǎn)生的高分子聚合 物的分子量更大，分子鏈有更多的支鏈，為形成之后在觸變劑的作用下形成凝膠提供更多 的支鏈，形成的凝膠強(qiáng)度更高。反應(yīng)機(jī)理為：
。②高分子聚合凍膠的分子量在400萬以上說明交聯(lián)、共聚、接枝反應(yīng)的非常充分，為形成 "封堵墻"的強(qiáng)度提供保證。③高分子聚合凍膠中加入0-D-甘露糖醛酸（M)后，P-D-甘 露糖醛酸（M)的鈉離子與高分子聚合凍膠中的酰胺基交換，在羧基部位進(jìn)行離子取代，從而 發(fā)生膠凝反應(yīng)，形成膠塊。0 -D-甘露糖醛酸（M)在pH降低時(shí)粘度會(huì)增加，當(dāng)pH為6. 7時(shí) 存在粘度觸變，具有一定的抗堿性，pH為7~7. 5時(shí)，形成的膠塊具有更好的剪切稀釋性， 為栗送提供有利條件。④復(fù)合硅酸鹽水泥漿能夠提供膠塊的強(qiáng)度和抗壓能力；高分子聚合 凍膠膠凝后，如果其中沒有足夠的架橋粒子，形成的膠塊強(qiáng)度僅能達(dá)到1~2MPa，不能滿 足淺井的承壓堵漏要求；滑石粉和混雜型微纖維可以起到架橋粒子的作用，采用合成纖維 與天然纖維交聯(lián)形成了相互纏繞的網(wǎng)狀高分子聚合物，在井下高分子聚合凍膠慢慢開始膠 凝，完全膠凝后，形成膠塊的強(qiáng)度可達(dá)到5MPa，能夠耐溫100°C以上，可以滿足井深2000~ 3000m的淺井的堵漏需要。本發(fā)明中混雜型微纖維的添加比例使得堵漏劑具有最高的強(qiáng)度， 如果繼續(xù)提高混雜型微纖維的重量比，反而會(huì)干擾凝膠化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)交聯(lián)作用，反而會(huì) 降低其堵漏的承壓能力。⑤加入本發(fā)明比例的磷酸二氫銨，可以將膠凝控制在合適的時(shí)間 范圍內(nèi)，既保證在膠凝前，堵漏劑能夠被栗送至漏層，又能夠在膠凝前完成鉆桿與井眼內(nèi)的 替漿，還能夠使堵漏劑到達(dá)漏層后及時(shí)發(fā)生膠凝，使得堵漏漿液在漏層停得住。⑥栗送堵漏 劑時(shí)采用排量為1. 5m3/min，既避免排量過大造成已經(jīng)發(fā)生井漏的地層裂縫在大排量下進(jìn) 一步擴(kuò)大，又能夠在初凝前將堵漏劑全部送人漏層；針對(duì)大多數(shù)小漏與中漏的狀況，結(jié)合膠 凝堵漏起膠時(shí)間，每次輸送60~90m3最為恰當(dāng)。⑦堵漏劑輸送漏層后，先采用鉆井液完成 鉆桿中的替漿，然后進(jìn)入靜置憋壓，防止高分子聚合凍膠在鉆桿中發(fā)生膠凝，堵塞鉆桿的中 心孔道。⑧試壓未現(xiàn)井底壓力上升，說明堵漏失敗，需要再次進(jìn)行堵漏；試壓后出現(xiàn)井底壓 力上升，說明堵漏成功