[发明专利]一种钻井用有机合成合金纤维堵漏剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于钻井技术领域的有机合成纤维堵漏剂领域。

背景技术

随着经济的快速发展，进而带动能源需求量急剧增加。能源最重要的种类是石油和天然气。钻井工程是油气资源获得的首要手段。

井漏是钻井施工过程中经常发生的复杂情况，轻微的井漏会导致钻井作业中断，严重的漏失处理需要耗费更多的人力、财力、物力。如果井漏处理不当或不及时，还会诱发井塌、井喷和卡钻等事故，甚至导致部分井眼或全部井段报废，由此带来巨大损失。在钻井实践中，虽然对井漏的原因与预防已积累了一些成功经验，有时虽然方法有效，但如果材料选用不当，亦无法解决问题。

发生井漏的最根本原因是钻井液液柱压力大于地层压力，具体原因细分为地层本身存在裂缝或溶洞等流动通道、地层破裂压力小于钻井施工的钻井液当量液柱压力等情况，在实际施工中井漏由单一原因引起或多种因素并存。因此，必须要对此进行堵漏。

堵漏就是在低压地层中填充堵漏材料，从而堵塞裂缝、孔隙等流体流动通道，或通过堵漏材料的吸水膨胀而加固井壁，使地层的承压能力得到提高。常用的堵漏材料主要有纤维类堵漏剂、刚性颗粒类堵漏剂、可变形颗粒类堵漏剂、复合堵漏剂以及可凝固类堵漏剂。堵漏技术分为随钻堵漏技术、固结堵漏技术、桥接堵漏技术等多种技术，它适应于不同的地层条件。

1、随钻堵漏技术：

随钻堵漏适应于低压渗漏地层的钻井堵漏，一般要求漏失速度小于3m³/h。它主要是在钻井液中添加颗粒直径较小的纤维类堵漏材料、刚性颗粒类堵漏材料以及可变形颗粒类堵漏材料，在钻井液液柱正压差的作用下，堵漏材料通过渗滤作用，在地层孔隙或微裂缝上架桥、填充和封堵，堵塞流体流动通道，达到堵漏目的。它适合于高渗透砂层、砾石层、破碎煤层以及其它存在微裂缝的地层堵漏。

2、固结堵漏技术：

固结堵漏包括水泥浆堵漏、胶质水泥堵漏、MTC堵漏、柴油水泥堵漏及石灰乳堵漏等多种方法，它是利用水泥、石灰凝固而堵塞地层裂缝、孔隙等流体流动通道，达到堵漏或提高地层承压能力的目的。适用于漏失层位明确的恶性井漏，其施工工艺比较复杂，风险大。

3、桥接堵漏技术：

桥接堵漏主要是利用多种堵漏材料按一定配比配制堵漏浆，使固体颗粒堵塞裂缝、孔隙通道，其中刚性颗粒在漏失通道中起架桥和支撑作用，纤维和片状堵漏剂在刚性颗粒间起连接、封堵作用，可变形堵漏剂主要是填充作用，通过挤压变形堵塞刚性颗粒、纤维和片状堵漏剂封堵后剩下的孔隙空间，降低封堵渗透滤，达到堵漏的目的。常用的桥接堵漏材料必须满足如下条件：①与携带液(钻井液)无明显的化学作用，对钻井液性能无破坏性影响，具有抗温能力；②具有一定强度，在水中和碱液中浸泡一段时间,强度无明显降低；③材料便于加工和管理，不易腐烂变质；④来源广，价格便宜。

二、传统纤维堵漏剂的缺陷：

传统纤维堵漏材料主要来源于植物、动物、矿物，以及一系列合成纤维，如锯末、各种树木粉末、棉纤维、皮革粉、亚麻纤维、花生壳、玉米心、纸纤维、甘蔗渣、棉籽壳、石棉粉、废棕绳等，当用纤维材料进行堵漏时，必须要有能力在堵桥上形成密封，以降低堵塞渗透率。也就是说，它们必须具有足够的强度，才能桥接填塞颗粒材料中形成的间隙，而且还必须具有足够的弹性和塑性，才能变形封堵大部分缝隙的有效流动面积。

传统纤维主要存在以下几个不足之处：

1)传统植物纤维吸水(油)性强，在堵漏浆或遇地层水后易变软，从而降低结网堵漏能力；

2)传统植物纤维、合成纤维耐温性差、耐碱性不好，遇地层高温或高pH地层条件后发生形变，改变原有特性，降低堵漏能力；

3)传统纤维柔性强不易架桥且不易滞留，在遇地层异常压力或返排时易将堵漏层冲开导致堵漏失败。

因此，现有技术一直没找到一种同时具有良好耐温性和耐碱性，以及架桥、滞留性能，不吸水、不吸油的桥接堵漏纤维材料。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种钻井用有机合成合金纤维堵漏剂及其制备方法和应用，在石油工业钻井过程中对漏失地层能够进行有效封堵，利用有机合成合金纤维架桥成功后，搭配合成纤维进行结网作用使得架桥结构更加牢固，后续堵漏材料能够更好地截留停滞在架桥处，从而避免进入漏层，成功实现控制漏失，达到堵漏作用。

本发明目的通过下述技术方案来实现：