[发明专利]具有碱性纳米颗粒基分散体和水溶性可水解酯的堵漏材料组合物

说明书

本发明提供了一种具有碱性纳米二氧化硅分散体和酯活化剂的堵漏材料(LCM)。碱性纳米二氧化硅分散体和酯活化剂在经过一段接触时间相互作用后可形成胶凝固体。本发明还提供了使用该LCM进行井漏控制的方法。

技术领域

本公开主要涉及在用钻井液进行钻井期间控制井中的井漏。更具体地，本公开的实施方案涉及堵漏材料(LCM)。

背景技术

在油气井的钻井和生产作业期间会遇到各种挑战。例如，在钻井、完井或井眼维修中使用的流体可能在使该流体在井眼中循环时漏失到地下地层中。特别地，该流体可能经由枯竭区域、相对低压的区域、具有天然存在的裂缝的井漏区域、钻井液的静水压力超过压裂梯度的薄弱区域等进入地下地层。进入地层的漏失量的程度可从较小的损失(例如，小于10桶/小时(bbl/hr)，也称为渗漏损失)到严重的损失(例如，大于100bbl/hr)或更高(也称为完全漏失)。作为结果，由这种流体提供的服务更困难或实现成本更高。

这种井漏可能在作业的任何阶段遇到，并且当泵送至井中的钻井液(或钻井泥浆)部分返回地表时或不返回地表时发生。尽管较低程度的漏失是意料之中的，但是从安全、经济或环境的角度来看，不希望有过多的漏失。井漏与井控、井眼不稳定、卡钻、不成功的试采、完井后差的烃产量以及由泥浆颗粒堵塞孔隙和孔喉造成的地层损害的问题有关。井漏问题还会带来钻井作业的非生产时间(NPT)。在极端情况下，井漏问题可能会迫使井报废。

发明内容

堵漏材料(LCM)用于通过阻塞钻井泥浆进入地层的路径来减轻井漏。在井漏情况中使用的LCM的类型取决于井漏的程度和地层的类型。现有的LCM在减轻和防止中度井漏和渗漏型井漏方面可能表现不佳，并且可能不适合于控制严重的循环液漏失。井漏情况中产生的成本可能是由于钻井液损失、生产损失以及LCM的成本所致。

在一个实施方案中，提供了一种控制井眼中的井漏区域中的井漏的方法。该方法包括将堵漏材料(LCM)引入井眼中，使得LCM接触井漏区域，并且与引入LCM之前的时间段相比，降低进入井漏区域的井漏量。LCM包含碱性纳米二氧化硅分散体和水溶性酯。在一些实施方案中，LCM由碱性纳米二氧化硅分散体和水溶性酯组成。在一些实施方案中，水溶性酯包括乙二醇酯、聚乙二醇酯、烷基酯以及羧酸与醇的酯中的至少一种。在一些实施方案中，水溶性酯包括乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乳酸酯和乙二醇二甲酸酯中的至少一种。在一些实施方案中，该方法包括使碱性纳米二氧化硅分散体和水溶性酯与井漏区域保持接触一段接触时间，从而使得碱性纳米二氧化硅分散体形成胶凝固体。在一些实施方案中，接触时间在0.5小时至24小时的范围内。在一些实施方案中，水溶性酯的量在总体积的0.1体积％(v/v％)至10v/v％的范围内。在一些实施方案中，井漏区域的温度为至少100°F。在一些实施方案中，该方法包括在将LCM引入井眼中之前，将碱性纳米二氧化硅分散体和水溶性酯混合以在地表形成LCM。在一些实施方案中，LCM包括碳酸钙颗粒、纤维、云母和石墨中的至少一种。在一些实施方案中，纤维包括酯纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维和尼龙纤维中的至少一种。在一些实施方案中，碱性纳米二氧化硅分散体的pH为至少8。

在另一个实施方案中，提供了一种堵漏材料(LCM)组合物，其包含碱性纳米二氧化硅分散体和水溶性酯，使得所选择的水溶性酯在高温下的一段时间后与碱性纳米二氧化硅分散体形成胶凝固体。在一些实施方案中，该一段时间在0.5小时至24小时的范围内。在一些实施方案中，水溶性酯的量在总体积的0.1体积％(v/v％)至10v/v％的范围内。在一些实施方案中，水溶性酯包括乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乳酸酯和乙二醇二甲酸酯中的至少一种。