本發明涉及一種防水沖蝕堵漏劑及其制備方法和應用，屬于石油鉆井
技術領域：
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背景技術：
：井漏是在鉆井、固井、測試或修井等各種井下作業過程中，各種工作液(包括泥漿、水泥漿、完井液及其它液體等)在壓差的作用下，流進地層(滲濾過濾液不計在內)的一種井下復雜情況，是鉆井工程中最普遍最常見的技術難題之一。近年來，隨著油氣勘探開發的進一步深入，油田鉆井過程中時有不同程度發生井漏，個別區塊井漏發生率高達43.2％，漏失井平均損失時間4.9天，最長堵漏時間達88天。特別是在洛河組等高含水地層發生井漏，常規的堵漏劑由于不能有效防止水層的沖刷導致堵漏效果不佳，影響了油田產能建設速度，尤其大型井漏使鉆井無法進行，產建井難以順利實施，增加了開發成本，影響建產速度。堵漏劑作為鉆井工程防漏堵漏過程中必不可少的物質基礎，采用封堵效果好的堵漏劑是解決井漏問題的關鍵。目前，國內外堵漏劑品種很多，根據其作用機理可分為橋堵劑、高失水堵劑、暫堵劑、化學堵劑、無機膠凝堵劑和軟(硬)塞類堵劑六種常見類型，這些產品均取得了一定的應用效果，但也存在一些不足。如橋堵劑難以與漏失通道的尺寸合理匹配、堵漏適應性較差，化學凝膠類堵劑具有很強的滯留能力而不受漏失通道尺寸限制但其承壓效果差且成本高。無機膠凝堵劑承壓強度高但易于被地層流體稀釋后沖走，其他種類的堵漏劑也具有諸如此類的不足。因此，需要研制一種綜合性能較好的堵漏劑，使其能夠有效解決不同程度的井漏問題。技術實現要素：本發明的目的是提供一種堵漏劑及其制備方法和應用，能夠解決高含水、含水地層水對堵漏劑的沖蝕、稀釋作用，造成堵漏失敗的問題，而且具備承壓強度高、可變形性及與漏失地層粘結力強的性能。為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：一種防水沖蝕堵漏劑，按重量份數計，包括35-40份的水玻璃粉，8-12份的丙烯酸酯，30-65的水泥，0.5-1份的氫氧化鈉、0.1-0.5份的水泥早強劑以及158-190份的水。本發明進一步的改進在于，按重量份數計，38-40份的水玻璃粉，10-12份的丙烯酸酯，50-65的水泥，0.5-1份的氫氧化鈉、0.5-0.1份的水泥早強劑以及158-190份的水。本發明進一步的改進在于，按重量份數計，35-28份的水玻璃粉，8-10份的丙烯酸酯，30-50的水泥，0.5-1份的氫氧化鈉、0.5-0.1份的水泥早強劑以及158-190份的水。本發明進一步的改進在于，水泥為g級水泥。一種防水沖蝕堵漏劑的制備方法，包括以下步驟：1)按重量份數計，將35-40份的水玻璃粉加入到140-160份的水中，攪拌水化制成第一份水溶液；2)將30-65份g級水泥，0.5-1份的氫氧化鈉以及0.1-0.5份的水泥增強劑混合均勻，得到第二份混合物；3)將8-12份的丙烯酸酯加入到18-30份的水中，攪拌乳化，制成第三份水溶液；4)將第二份混合物加入到第一份水溶液中，攪拌均勻后再加入第三份水溶液，混合均勻，制得防水沖蝕堵漏劑。本發明進一步的改進在于，步驟1)中攪拌是在80-120℃下進行的。本發明進一步的改進在于，步驟1)中攪拌是在壓力為5-8mpa下進行的。本發明進一步的改進在于，步驟3)中攪拌是在室溫常壓下進行的。一種防水沖蝕堵漏劑在油氣井鉆井中的應用。與現有技術相比，本發明具有的有益效果：本發明提供的堵漏劑，成分為水玻璃粉、丙烯酸酯、g級水泥、氫氧化鈉以及、水泥早強劑，成分簡單，狀態穩定。在含水地層裂縫漏失時，因該體系形成的凝膠能有效防止水的稀釋劑沖蝕，能夠有效封堵高含水漏失地層。并且，該堵漏劑由于可以通過對固化原料加入的量來控制稠化時間，可以結合現場施工時間進行固化膠結時間控制，達到固化時間可控的效果，同時對一般的裂縫性漏失也有非常好的封堵效果，并且為保持該堵漏劑的穩定性，在制備該體系時加入naoh保障鉆井液體系的堿性。丙烯酸酯在該堵漏劑體系中主要起固化劑的作用。本發明的防水沖蝕堵漏劑中，水泥增強劑的主要成分為甲酸鈣，該原料作為固井過程中水泥漿體系的添加劑進行增強水泥石早期的強度，同時調節水泥漿的稠化時間。本發明的堵漏劑具有以下性能：a.有效封堵漏失通道，自適應性強；b.一定的可變形性，承壓強度高；c.水的沖蝕作用影響較小，能夠封堵高含水地層的裂縫；d.吸附功能，以便能與漏失地層產生強粘結力作用。本發明的制備方法中，由于本發明堵漏劑中的部分組份為固體粉末，為保證各個組分在水中的分散均勻，因此將各個組分進行了水溶液處理，同時由于該堵漏劑進行混合以后在一定時間內就會凝結固化，為此，水溶液配制完成后分別用桶裝儲存、在施工現場再進行混合配制。同時，由于丙烯酸酯在該堵漏劑體系中主要起固化劑的作用，為此，可以結合現場的施工時間通過對丙烯酸酯加量多少來調整堵漏劑的固化時間，確保施工的安全。本發明中防水沖蝕堵漏劑中選用固體水玻璃粉是為了控制液體水玻璃的濃度及質量，確保達到分散的均勻性，避免固液嚴重分離的情況。本堵漏劑配制后一定時間內發生固化，為此，為了保證其在施工的安全性，配制完成后需在一定的時間內進行施工，防止固化。該發明制備的堵漏劑具有在室溫下初凝時間可控、入井后體系迅速增稠、達到直角增稠的目的。該發明提供的堵漏劑具有凝膠的膠聯性，在遇水層不易被稀釋沖蝕，同時固化后抗壓能力強，最高達到25mpa以上，同時能夠封堵不同直徑的裂縫漏失。該發明提供的堵漏劑具有配方材料易于購買，價格低廉的優勢。進一步的，混配第一份水溶液控制溶解的溫度在80-120℃之間，壓力在5-8mpa范圍內，有助于水玻璃粉充分的溶解，并且可以減少混配的時間，節約操作的成本。進一步的，制備第三份水溶液時溫度、壓力沒有要求，在室溫常壓下即可操作，確保混配的均勻性便可。具體實施方式下面通過具體實施例，對本發明的方法進行說明，以使本發明技術方案更易于理解、掌握，但本發明并不局限于此。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途徑獲得。本發明堵漏劑的上述各組成成分均為普通市售，本發明下述實施例中所采用的原料來源如下：固體水玻璃粉：河北力天化工有限公司；丙烯酸酯：山東青島匯德新科建材有限公司；g級水泥：寧夏瀛海水泥廠；氫氧化鈉：西安銀河化工原料公司；水泥早強劑：上海麗瑞化工有限公司。實施例1本實施例的防水沖蝕堵漏劑，按重量份數計，包括如下組份：固體水玻璃粉：35重量份丙烯酸酯：8重量份g級水泥：30重量份氫氧化鈉：0.5重量份水泥早強劑：0.2重量份。本實施例的防水沖蝕堵漏劑按如下方法制備：1)按重量份數計，將35重量份的固體水玻璃粉加入到80℃的140重量份的水中，在5mpa壓力下充分攪拌水化制成第一份水溶液；2)將30重量份g級水泥，0.5重量份的氫氧化鈉，0.2重量份的水泥增強劑混合均勻，得到第二份混合物。3)將8重量份的丙烯酸酯室溫常壓下加入到20重量份的水中充分攪拌，徹底乳化制成第三份水溶液；4)將第二份混合物加入第一份水溶液中在室溫、常壓下充分攪拌均勻、再加入第三份水溶液，混合均勻，制得防水沖蝕堵漏劑。實施例2本實施例的防水沖蝕堵漏劑，包括如下組份：固體水玻璃粉：35重量份丙烯酸酯：10重量份g級水泥：30重量份氫氧化鈉：0.5重量份水泥早強劑：0.2重量份。本實施例的防水沖蝕堵漏劑按如下方法制備：1)將35重量份的固體水玻璃粉加入到80℃的140重量份的水中，在5mpa壓力下充分攪拌水化制成第一份水溶液；2)將30重量份g級水泥，0.5重量份的氫氧化鈉，0.2重量份的水泥增強劑混合均勻，得到第二份混合物。3)將10重量份的丙烯酸酯室溫常壓下加入到25重量份的水中充分攪拌，徹底乳化制成第三份水溶液；4)將第二份混合物加入第一份水溶液中在室溫、常壓下充分攪拌均勻、再加入第三份水溶液，混合均勻，制得防水沖蝕堵漏劑。實施例3本實施例的防水沖蝕堵漏劑，包括如下組份：固體水玻璃粉：38重量份丙烯酸酯：10重量份g級水泥：50重量份氫氧化鈉：0.7重量份水泥早強劑：0.4重量份。本實施例的防水沖蝕堵漏劑按如下方法制備：1)將38重量份的固體水玻璃粉加入到100℃的152重量份的水中，在6mpa壓力下充分攪拌水化制成第一份水溶液；2)將50重量份g級水泥，0.7重量份的氫氧化鈉，0.4重量份的水泥增強劑混合均勻，得到第二份混合物。3)將10重量份的丙烯酸酯室溫常壓下加入到25重量份的水中充分攪拌徹底乳化制成第三份水溶液；4)將第二份混合物加入第一份水溶液中在室溫、常壓下充分攪拌均勻、再加入第三份水溶液，混合均勻，制得防水沖蝕堵漏劑。實施例4本實施例的防水沖蝕堵漏劑，包括如下組份：固體水玻璃粉：40重量份丙烯酸酯：10重量份g級水泥：50重量份氫氧化鈉：0.7重量份水泥早強劑：0.4重量份。本實施例的防水沖蝕堵漏劑按如下方法制備：1)將40重量份的固體水玻璃粉加入到100℃的160重量份的水中，在6mpa壓力下充分攪拌水化制成第一份水溶液；2)將50重量份g級水泥，0.7重量份的氫氧化鈉，0.4重量份的水泥增強劑混合均勻，得到第二份混合物。3)將10重量份的丙烯酸酯室溫常壓下加入到25重量份的水中充分攪拌徹底乳化制成第三份水溶液；4)將第二份混合物加入第一份水溶液中在室溫、常壓下充分攪拌均勻、再加入第三份水溶液，混合均勻，制得防水沖蝕堵漏劑。實施例5本實施例的防水沖蝕堵漏劑，包括如下組份：固體水玻璃粉：40重量份丙烯酸酯：12重量份g級水泥：65重量份氫氧化鈉：1重量份水泥早強劑：0.5重量份。本實施例的防水沖蝕堵漏劑按如下方法制備：1)將40重量份的固體水玻璃粉加入到120℃的160重量份的水中，在8mpa壓力下充分攪拌水化制成第一份水溶液；2)將65重量份g級水泥，1重量份的氫氧化鈉，0.5重量份的水泥增強劑混合均勻，得到第二份混合物。3)將12重量份的丙烯酸酯室溫常壓下加入到30重量份的水中充分攪拌徹底乳化制成第三份水溶液；4)將第二份混合物加入第一份水溶液中在室溫、常壓下充分攪拌均勻、再加入第三份水溶液，混合均勻，制得防水沖蝕堵漏劑。實施例6本實施例的防水沖蝕堵漏劑，包括如下組份：固體水玻璃粉：36重量份丙烯酸酯：7重量份g級水泥：40重量份氫氧化鈉：0.6重量份水泥早強劑：0.1重量份。本實施例的防水沖蝕堵漏劑按如下方法制備：1)將36重量份的固體水玻璃粉加入到90℃的150重量份的水中，在7mpa壓力下充分攪拌水化制成第一份水溶液；2)將40重量份g級水泥，0.6重量份的氫氧化鈉，0.1重量份的水泥增強劑混合均勻，得到第二份混合物。3)將7重量份的丙烯酸酯室溫常壓下加入到30重量份的水中充分攪拌徹底乳化制成第三份水溶液；4)將第二份混合物加入第一份水溶液中在室溫、常壓下充分攪拌均勻、再加入第三份水溶液，混合均勻，制得防水沖蝕堵漏劑。實施例7本實施例的防水沖蝕堵漏劑，包括如下組份：固體水玻璃粉：35重量份丙烯酸酯：9重量份g級水泥：55重量份氫氧化鈉：0.8重量份水泥早強劑：0.3重量份。本實施例的防水沖蝕堵漏劑按如下方法制備：1)將35重量份的固體水玻璃粉加入到110℃的160重量份的水中，在8mpa壓力下充分攪拌水化制成第一份水溶液；2)將55重量份g級水泥，0.8重量份的氫氧化鈉，0.3重量份的水泥增強劑混合均勻，得到第二份混合物。3)將9重量份的丙烯酸酯室溫常壓下加入到30重量份的水中充分攪拌徹底乳化制成第三份水溶液；4)將第二份混合物加入第一份水溶液中在室溫、常壓下充分攪拌均勻、再加入第三份水溶液，混合均勻，制得防水沖蝕堵漏劑。性能測試1將實施例1制備的防水沖蝕堵漏劑平均分為5份，每份5ml，侯凝固化60分鐘稱重，分別放入到200ml的燒杯中，在室溫下分別加入100ml冷蒸餾水(5℃)、100ml熱蒸餾水(100℃)、100ml甲醇、100ml乙醚、100ml丙酮、100mlph＝11的naoh溶液、在磁力攪拌器上攪拌3h，用已知質量的濾紙過濾，用蒸餾水沖洗燒杯三次，轉移到濾紙過濾，將濾紙及不溶物置于烘箱中，在105±2℃的電烘箱中干燥2h，取出，放入干燥器中冷卻30min后進行稱量。并按式(1)計算水溶率。溶解率＝(試樣的質量-不溶物的質量)/試樣的質量×100％(1)按照相同操作，處理實施例2～5制備的防水沖蝕堵漏劑，結果見表1。表1各堵漏劑的溶解性由表1可知：本發明提供的堵漏劑在冷水(5℃)、熱水(100℃)、乙醇、乙醚、丙酮不易溶解，性質穩定。因此本發明的堵漏劑能用于水基鉆井液和油基鉆井液中，并且對強堿性物質有較強的惰性。性能測試2將實施例1制備的堵漏劑平均分為8份，每份10ml，放入燒杯中，直接混合，此后不再攪拌，并及時放入不同溫度的恒溫槽中靜置，連續觀測其固化過程。記錄試驗結果，按照相同操作，處理實施例2～5制備的防水沖蝕堵漏劑，評價溫度對該堵漏劑的起凝效果的影響，結果見表2與表3。表2不同水溫下，起始稠化時間的影響結果表3不同水溫下，整體稠化時間的影響結果t/℃實施例1實施例2實施例3實施例4實施例51564585247442062544845422557494543403053454239333548393834284043343530244539292524225035252120—從表2和表3的結果可以看出，隨著溫度的升高，堵漏劑的起凝時間、整體固化時間逐漸縮短，并且隨著溫度的升高，起凝到整體固化的時間越來越短，表現出明顯的“直角增稠、瞬時固化”的特性。同時隨著固化劑丙烯酸酯溶液加入量的增加，初凝和固化時間越來越短，可以通過其加入的量來調整固化時間，來調整施工時間。性能測試3將實施例1制備的防水沖蝕堵漏劑，量取50ml，固化，測定其30min、60min、120min、180min后的抗壓強度，按照相同操作，處理實施例2～5制備的堵漏劑，記錄試驗結果如下表4：對本發明堵漏劑混配在室溫下進行固化，測定其抗壓強度。表4靜態混合條件下堵漏劑的抗壓強度注：整體固化時間t整固＝(起始固化時間t起固+最終固化時間t終固)由表4結果可知，隨著水溫的上升，凝膠體系即堵漏劑的固化時間逐漸縮短，且凝膠抗壓強度也隨之逐步增加。本發明還提供上述堵漏劑在油氣井鉆井過程中的應用，具體地，應用方法如下：(1)地面容量池設計：在距離鉆臺附近10米內空曠地面，人工挖一個可以用來盛放一定量實驗堵漏體系的方坑，具體挖一個長、寬、深分別為3米、2米、1米的方坑，容量6方，采用防滲布鋪好，并吊入一個排量約1方/分鐘的小型電泵；(2)下鉆：將裸眼壓差式封隔器接在光鉆桿立柱最下端，開始下入光鉆桿，鉆具下深至離漏層100米處，做好施工準備；(3)前置隔離液的配制：在循環罐內配制20方橋塞堵漏漿體做實驗堵漏前置隔離液，包括：20方水+0.5％降失水劑gd-3+10％單封fc(即前置隔離液包括20方水、水質量的0.5％的降失水劑gd-3以及水的質量10％的單封fc)；(4)堵漏劑的配制：在挖好的地面方坑中按配比混配堵漏劑，并用鐵锨快速充分攪拌均勻；(5)前置隔離液的泵入：配制堵漏劑的同時，接好方鉆桿，采用鉆井液泵往井里泵入20方前置隔離液，泵排量為1.8方/分鐘。(6)堵漏劑的泵入：配制好堵漏劑體系后，緊接著迅速泵入井內，地面坑中的電泵通過軟管線與鉆臺上的鉆具連接，啟動電泵將配制好的堵漏體系泵入鉆具內，電泵排量為1方/分鐘。(7)替水：泵入完堵漏體系后，迅速接方鉆桿，開啟鉆井液泵，計錄替入量，將鉆具內的堵漏漿替入漏層內，替水量為鉆具內容積。(8)起鉆候凝：替水結束后，起鉆候凝2小時。(9)試漏：方鉆桿放入井口，開泵如果能返出，即堵漏成功，可以下鉆鉆進。可見，本發明的堵漏劑在鉆井過程中發生井漏后，能夠進行停鉆堵漏處理。本發明的堵漏劑耐水沖刷的性能良好，能夠封堵出水層的裂縫，能在室溫下，延時25-60分鐘初凝，瞬時直角增稠固化，抗壓強度持續增長的效果，并對大型失返性漏失封堵效果良好。最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。當前第1頁12